RU2112937C1 - Поляриметр - Google Patents
Поляриметр Download PDFInfo
- Publication number
- RU2112937C1 RU2112937C1 SU5042904A RU2112937C1 RU 2112937 C1 RU2112937 C1 RU 2112937C1 SU 5042904 A SU5042904 A SU 5042904A RU 2112937 C1 RU2112937 C1 RU 2112937C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- amplitude
- indicator
- output
- harmonic
- photodetector
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относится к оптическому приборостроению, может быть использовано в технике, медицине, пищевой и химической промышленности. Сущность изобретения: устройство содержит источник излучения 1, поляризатор 2, модулятор Фарадея 3, держатель объекта 4, анализатор 5, фотоприемник 6 и электронные блоки 7 и 8 для измерения амплитуд первой и второй гармоник. , соответственно, выходы которых подключены на делитель 10, соединенный с индикатором 9. Выход блока 8 может быть подключен ко входу регулятора тока II, который в свою очередь подсоединен к источнику излучения 1. В начальном положении поляризатор 2 и анализатор 5 "скрещены", свет через оптическую систему не проходит, на индикаторе 9 фиксируется нулевой отсчет. Разместив объект на держателе 4, в системе устройства фиксируется прохождение света благодаря поляризационной способности объекта, повороту плоскости поляризации объекта (вещества). На индикаторе 9 фиксируются значения измеряемого угла, нормированные к амплитуде угловой раскачки света, создаваемой с помощью модулятора Фарадея. 1 ил.
Description
Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для исследования оптической активности жидких и твердых сред.
В технике известны поляриметры, например "Устройство для определения постоянной Верде прозрачных сред" указано в журнале "Оптико-механическая промышленность" N 3, 1971 г, с. 27-29, содержащее осветитель, поляризатор, электромагнитный с ручным управлением компенсатор, в котором предусмотрено место для установки исследуемого образца, магнитооптический модулятор света, анализатор, фотоприемник с последовательно соединенными измерителем амплитуды первой гармоники, включающим фильтр первой гармоники и синхронный амплитудный детектор, а также нуль-индикатор. При вращении плоскости поляризации света испытуемым образцом появляется сигнал рассогласования (относительно нулевого начального положения), который отрабатывается оператором через электромагнитный компенсатор, электрический выход которого подключен к выходному индикатору.
Недостатками этого устройства являются: низкая пропускная способность, частота измерения, усложненная конструкция элементами обратной связи, низкая чувствительность, так при определении сахара в моче чувствительность составляет 0,1%, нестабильность излучателя, недостаточная точность измерения.
Наиболее близким решением является устройство "Микрополяриметр для высококачественной жидкостной хромотографии" по патенту США N 4498774, кл. G 01 N 21/21, 1985, содержащее источник излучения (аргоновый лазер) с регулятором мощности потока излучения, включая ячейку Поккельса PC, поляриметр P, светоделительное зеркало Bs, а также дополнительные элементы отрицательной обратной связи - вспомогательный фотоприемник D и операционный усилитель OPAMP - для управления работой ячейки Поккельса и стабилизации светового потока на выходе светоделительного зеркала Bs. Далее стабилизированный по мощности световой поток проходит через поляризатор P2, компенсатор F3, кювету CL с исследуемой жидкостью, модулятор Фарадея (F1 и F2), анализатор P3 и фотоприемное устройство, включающее в себя апертурную диафрагму A, интерференционный фильтр F2 и фотоумножитель РМТ. Выходной сигнал фотоумножителя подключен к фазочувствительному усилителю L1 огибающей амплитудно-модулированного фотоэлектрического сигнала. Измерительный выход этого усилителя подключен к индикатору RC, а управляющий выход через дополнительные усилители АМР и DR2 к компенсатору F3 образует петлю главной отрицательной обратной связи. Фазочувствительный усилитель выполняет функцию измерения амплитуды первой гармоники амплитудно-модулированного светового (фотоэлектрического) сигнала и в соответствии с общими схемами построения таких устройств включает в себя усилительный каскад переменного тока (фильтр первой гармоники; амплитудный детектор для выделения низкочастотного модулирующего сигнала огибающей из модулированного высокочастотного сигнала; фильтр низкой частоты (постоянного тока) для сглаживания пульсаций выпрямленного сигнала и улучшения отношения сигнал-шум. Выходной сигнал усилителя L1 зависит от коэффициента передачи (поглощения света) измеряемого образца, но благодаря наличию жесткой связи между выходом этого усилителя и током компенсатора угол поворота компенсатора устанавливается автоматически равным измеряемой величине. Относительная погрешность измерений определяется величиной , где K - коэффициент передачи всех звеньев, входящих в петлю главной отрицательной обратной связи, включая образец.
Недостатками такого решения являются: полоса пропускания в этой системе довольно низкая и определяется возможностями схемы компенсатора, работающего в режиме отрицательной обратной связи, отсюда и более низкие динамические характеристики, низкая стабильность системы в целом к случайным изменениям параметров отдельных элементов, очень сложная конструкция, неэкономичная, дорогая по себестоимости, создано для целей узкого назначения, имеются значительные погрешности измерений, зависящие от поглощения образца.
Задачей изобретения является повышение точности и улучшение динамических характеристик.
Эта задача решается за счет того, что в поляриметр, содержащий источник линейно поляризованного излучения и расположенные по ходу излучения модулятор Фарадея, держатель объекта, анализатор, фотоприемник с электронным блоком для измерения амплитуды первой гармоники частоты модуляции фотоэлектрического сигнала и индикатор, введены электронный блок для измерения амплитуды второй гармоники частоты модуляции фотоэлектрического сигнала и делитель, причем вход электронного блока измерения амплитуды второй гармоники частоты модуляции фотоэлектрического сигнала электрически соединен с выходом фотоприемника, а выход этого блока подсоединен к входу делителя, при этом к делителю подсоединен также выход электронного блока для измерения амплитуды первой гармоники частоты модуляции фотоэлектрического сигнала, а выход делителя подсоединен к индикатору.
Эта задача решается также и за счет того, что в поляриметр, содержащий источник линейно поляризованного излучения и расположенные по ходу излучения модулятор Фарадея, держатель объекта, анализатор, фотоприемник с электронным блоком для измерения амплитуды первой гармоники частоты модуляции фотоэлектрического сигнала и последовательно подсоединенный к нему индикатор, а также регулятор мощности источника излучения, введен электронный блок для измерения амплитуды второй гармонии частоты модуляции фотоэлектрического сигнала, вход которого соединен с выходом фотоприемника, а выход этого блока подсоединен к регулятору мощности источника излучения.
Существенные отличительные признаки изобретения позволяют повысить точность измерения и улучшить динамические характеристики, экономичность, компактность.
Поляриметр содержит источник линейно поляризованного излучения 1 и расположенные по ходу излучения поляризатор 2, модулятор Фарадея 3, держатель объекта 3, анализатор-поляризатор 5, фотоприемник 6, в электрическую цепь которого подключен электронный блок 7 измерения амплитуды первой гармоники частоты модуляции фотоэлектрического сигнала и электронный блок 8 для измерения амплитуды второй гармоники частоты модуляции фотоэлектрического сигнала. Поляриметр содержит также индикатор 9, делитель 10 и регулятор мощности 11 источника излучения (регулятор тока). Выходы электронных блоков 7 и 8 для измерения амплитуд первой и второй гармоник частот модуляции фотоэлектрического сигнала подсоединены на вход делителя 10, подключенного к индикатору 9. Второй выход электронного блока 8 для измерения амплитуды второй гармоники частоты модуляции фотоэлектрического сигнала подключен к входу регулятора мощности 11 излучателя, который в свою очередь подключен к источнику излучения 1.
Поляриметрический метод измерения вращения плоскости поляризации поляризованного света активными веществами состоит в следующем. Исследуемое активное вещество размещают в держателе объекта 4 и помещают в ход пучка лучей излучателя 1 между двумя поляризаторами 2 и 5, плоскости поляризации которых "скрещены", т.е. в начальном положении расположены под углом 90o. С помощью модулятора Фарадея 3 раскачивают плоскость поляризации поляризованного света относительно среднего положения с частотой Fм, питающего модулятор тока. Модулированный по интенсивности свет с выхода анализатора 5 направлен на фотоприемник 6. Оптически активное вещество повернет плоскость поляризации на угол φ относительно исходного положения, заданного первым поляризатором 2. Взаимосвязь между потоком на приемнике Фпр. и углом φ имеет вид
,
где
Фо - световой поток на входе анализатора,
A - амплитуда раскачки плоскости поляризации модулятора Фарадея,
ωм= 2πFм - - угловая частота переменного тока раскачки в модуляторе
D⊥ - коэффициент пропускания света скрещенными поляризаторами.
,
где
Фо - световой поток на входе анализатора,
A - амплитуда раскачки плоскости поляризации модулятора Фарадея,
ωм= 2πFм - - угловая частота переменного тока раскачки в модуляторе
D⊥ - коэффициент пропускания света скрещенными поляризаторами.
Таким образом углы вращения плоскости поляризации света оптически активным веществом преобразуются в амплитуду первой гармоники фотоэлектрического сигнала на входе фотоприемника. На выходе электронного блока 7 для измерения амплитуды первой гармоники частоты модуляции фотоэлектрического сигнала напряжения равно Uд1= Фo•2Aφ а на выходе электронного блока 8 для измерения амплитуды второй гармоники частоты модуляции фотоэлектрического сигнала напряжение равно , в результате деления в делителе 12, на выходе последнего имеется сигнал, равный что и фиксируется на индикаторе 9. Регулятор мощности излучения 11 обеспечивает гарантированный минимум света на фотоприемнике 6. И если на фотоприемнике недостаточно освещенности из-за низкого коэффициента пропускания вещества объекта, то мощность излучателя повышается благодаря повышению тока в цепи его питания. Амплитуда второй гармоники пропорциональна и прозрачности исследуемого вещества и квадрату амплитуды модуляции при малой величине угла поворота. Регулятор мощности излучения 11 выполняет две функции: обеспечивает нормировку выходного сигнала к амплитуде второй гармоники аналогично тому, как это делает делитель 10, и обеспечивает стабильное отношение сигнал-шум в процессе измерений вне зависимости от прозрачности исследуемого вещества (в пределах возможности регулировки в 2-5 раз). Регулятор мощности излучения 11 и делитель 10 выполняют аналогичные функции по нормировке выходного сигнала, поэтому при работе поляриметра может быть использован либо один принцип, либо другой нормировки, т.е. без включения в схему цепи регулятора мощности излучения 11 или делителя 10.
В поляриметре используется схема прямого измерения и математической обработки информации. Точность прибора повысилась на порядок, улучшены динамические характеристики прибора на 2-3 порядка, экономичность, компактность, может быть изготовлен малыми предприятиями и мастерскими, широко промышленно применим в различных областях промышленности: в технике, медицине, оптической, пищевой, химической.
Claims (2)
1. Поляриметр, содержащий источник линейно поляризованного излучения и расположенные по ходу излучения модулятор Фарадея, держатель объекта, анализатор, фотоприемник с электронным блоком для измерения амплитуды первой гармоники частоты модуляции фотоэлектрического сигнала и индикатор, отличающийся тем, что в него введены электронный блок измерения амплитуды второй гармоники частоты модуляции фотоэлектрического сигнала и делитель, причем вход электронного блока измерения амплитуды второй гармоники частоты модуляции соединен с выходом фотоприемника, а выход этого блока подсоединен к входу делителя, при этом к делителю подсоединен также выход электронного блока измерения амплитуды первой гармоники частоты модуляции, а выход делителя подсоединен к индикатору.
2. Поляриметр, содержащий источник линейно поляризованного излучения и расположенные по ходу излучения модулятор Фарадея, держатель объекта, анализатор и фотоприемник с электронным блоком измерения амплитуды первой гармоники частоты модуляции фотоэлектрического сигнала и последовательно подсоединенный к нему индикатор, а также регулятор мощности источника излучения, отличающийся тем, что в поляриметр введен электронный блок для измерения амплитуды второй гармоники частоты модуляции фотоэлектрического сигнала, вход которого соединен с выходом фотоприемника, а выход этого блока подсоединен к регулятору мощности излучения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5042904 RU2112937C1 (ru) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | Поляриметр |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5042904 RU2112937C1 (ru) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | Поляриметр |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2112937C1 true RU2112937C1 (ru) | 1998-06-10 |
Family
ID=21604585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5042904 RU2112937C1 (ru) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | Поляриметр |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2112937C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2648014C1 (ru) * | 2017-01-18 | 2018-03-21 | Акционерное общество "Швабе - Технологическая лаборатория" | Поляриметр для измерения постоянной верде прозрачных веществ |
-
1992
- 1992-04-22 RU SU5042904 patent/RU2112937C1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2648014C1 (ru) * | 2017-01-18 | 2018-03-21 | Акционерное общество "Швабе - Технологическая лаборатория" | Поляриметр для измерения постоянной верде прозрачных веществ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5026991A (en) | Gaseous species absorption monitor | |
Drake | Polarisation modulation-the measurement of linear and circular dichroism | |
US7405826B2 (en) | Systems and methods for chiroptical heterodyning | |
US4309110A (en) | Method and apparatus for measuring the quantities which characterize the optical properties of substances | |
JP4853474B2 (ja) | 光センサおよび光電流・電圧センサ | |
Greef | An automatic ellipsometer for use in electrochemical investigations | |
US3312141A (en) | System for measuring optical activity of materials | |
US2974561A (en) | Polarimeter | |
US6620622B1 (en) | Method of polarimetry and method of urinalysis using the same | |
Maestre et al. | A circular dichroism microspectrophotometer | |
RU95116649A (ru) | Способ и дихрограф для измерения кругового дихроизма, оптического вращения и спектров поглощения | |
UA35606C2 (ru) | Способ измерения пропускания, кругового дихроизма, оптического вращения оптически активных веществ и дихрограф для его осуществления | |
RU2112937C1 (ru) | Поляриметр | |
EP0080540A1 (en) | Method and apparatus for measuring quantities which characterize the optical properties of substances | |
EP0599181B1 (en) | Voltage sensor | |
RU2648014C1 (ru) | Поляриметр для измерения постоянной верде прозрачных веществ | |
US3967902A (en) | Method and apparatus for investigating the conformation of optically active molecules by measuring parameters associated with their luminescence | |
JP3341928B2 (ja) | 二色性分散計 | |
US2874606A (en) | Devices for measurement of turbidity | |
JP2004279380A (ja) | 旋光度測定装置 | |
JP2780988B2 (ja) | スペクトロポーラリメータ | |
Goetz et al. | Microdegree polarimetry using a diode laser for glucose detection | |
JP2713190B2 (ja) | 光学特性測定装置 | |
US3637311A (en) | Optical dichroism measuring apparatus and method | |
CN212301699U (zh) | 一种里德堡原子微波电场强度计激光强度稳定控制装置 |