RU2234693C2 - Method for measuring concentration of optically active substances in solutions (variants) - Google Patents
Method for measuring concentration of optically active substances in solutions (variants) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2234693C2 RU2234693C2 RU2002131219/28A RU2002131219A RU2234693C2 RU 2234693 C2 RU2234693 C2 RU 2234693C2 RU 2002131219/28 A RU2002131219/28 A RU 2002131219/28A RU 2002131219 A RU2002131219 A RU 2002131219A RU 2234693 C2 RU2234693 C2 RU 2234693C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- analyzers
- angle
- plane
- polaroids
- test solution
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к фотоэлектрическим поляриметрам и может быть использовано для измерения концентраций оптически активных веществ в медицине, химии, биологии, пищевой промышленности.The invention relates to photoelectric polarimeters and can be used to measure the concentration of optically active substances in medicine, chemistry, biology, food industry.
Для растворов, содержащих оптически активные вещества, имеет место зависимость между углом вращения φ плоскости поляризации раствора и концентрацией С оптически активного вещества: φ =α · l· С, где l - толщина слоя раствора, α - удельная вращательная способность вещества, зависящая от длины волны света, в котором проводится измерение. На основании этого закона для измерения концентрации раствора достаточно вычислить угол поворота плоскости поляризации.For solutions containing optically active substances, there is a relationship between the rotation angle φ of the plane of polarization of the solution and the concentration C of the optically active substance: φ = α · l · C, where l is the thickness of the solution layer, α is the specific rotational ability of the substance, depending on the length waves of light in which the measurement is taken. Based on this law, to measure the concentration of a solution, it is sufficient to calculate the angle of rotation of the plane of polarization.
Известен поляриметр (патент RU №2007694 С1, кл. G 01 J 4/04, 15.02.94), содержащий источник модулированного плоскополяризованного излучения, три поляроида-анализатора, при этом первый и второй поляроиды-анализаторы развернуты симметрично относительно поляроида источника плоскополяризованного излучения, а третий поляроид-анализатор ориентирован так же, как поляроид источника плоскополяризованного излучения, три фотоприемника, три усилителя, три синхронных детектора, генератор опорного напряжения, блок вычитания, два блока сложения, два блока умножения на выбираемые константы, блок деления, при этом выход первого блока сложения через первый блок умножения на выбираемую константу подсоединен к первому входу второго блока сложения, к второму входу которого подсоединен выход второго блока умножения на выбираемую константу, вход которого соединен с выходом третьего синхронного детектора, второй вход которого подключен к одному из выходов генератора опорного напряжения, а выход блока вычитания и выход второго блока сложения подсоединены к соответствующим входам блока деления.A known polarimeter (patent RU No. 2007694 C1, class G 01 J 4/04, 02.15.94) containing a source of modulated plane-polarized radiation, three analyzer polaroids, with the first and second polaroids analyzers being deployed symmetrically with respect to the polaroid of a plane-polarized radiation source, and the third polaroid analyzer is oriented in the same way as the polaroid of a plane-polarized radiation source, three photodetectors, three amplifiers, three synchronous detectors, a reference voltage generator, a subtraction unit, two addition blocks, two multiplied blocks selectable constants, a division unit, while the output of the first addition unit through the first unit of multiplication by a selectable constant is connected to the first input of the second addition unit, the second input of which is connected to the output of the second unit of multiplication by a selectable constant, the input of which is connected to the output of the third synchronous detector the second input of which is connected to one of the outputs of the reference voltage generator, and the output of the subtraction unit and the output of the second addition unit are connected to the corresponding inputs of the division unit.
Дальнейшему повышению точности измерений препятствует неидентичность каналов и неточность выставки поляроидов-анализаторов.A further increase in the accuracy of measurements is hindered by the non-identity of the channels and the inaccuracy of the exhibition of polaroid analyzers.
Известен способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах по углу поворота плоскости поляризации (патент RU №2180733 С2, кл. G 01 J 4/04, 15.05.00), включающий пропускание модулированного плоскополяризованного излучения через исследуемый раствор, сбор пропущенного излучения на три поляроида-анализатора с фотоприемниками, при этом первый и второй поляроиды-анализаторы развернуты симметрично относительно плоскости плоскополяризованного излучения, поступающего в раствор, а третий поляроид-анализатор ориентирован в той же плоскости плоскополяризованного излучения, поступающего в раствор, сигналы с трех фотоприемников усиливаются в этих трех каналах, синхронно детектируются, переводятся в цифровую форму и обрабатываются, измерение угла поворота плоскости поляризации φ в одном из вариантов производится по следующему соотношению:A known method of measuring the concentration of optically active substances in solutions according to the angle of rotation of the plane of polarization (patent RU No. 2180733 C2, class G 01 J 4/04, 05.15.00), including transmitting modulated plane-polarized radiation through the test solution, collecting the transmitted radiation into three polaroids analyzer with photodetectors, while the first and second polaroid analyzers are rotated symmetrically relative to the plane of plane-polarized radiation entering the solution, and the third polaroid analyzer is oriented in the same plane the plane polarized radiation entering the solution, the signals from three photodetectors are amplified in these three channels, synchronously detected, digitized and processed, the angle of rotation of the plane of polarization φ is measured in one of the variants according to the following relation:
, ,
гдеWhere
W1, W2, W3 - значения сигналов на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда отсутствует кювета с исследуемым раствором и на приемной части установлены поляроиды-анализаторы; R1, R2, R3 - значения сигналов на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда установлена кювета с исследуемым раствором и на приемной части установлены поляроиды-анализаторы; P1, P2, P3 - значения сигналов на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда установлена кювета с исследуемым раствором и на приемной части нет поляроидов-анализаторов; V1, V2, V3 - значения сигналов на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда отсутствует кювета с исследуемым раствором и на приемной части нет поляроидов-анализаторов, параметры k1, k2, однозначно определяются по углам разворота поляроидов-анализаторов.W 1 , W 2 , W 3 - signal values at the output of the first, second and third synchronous detectors, respectively, when there is no cuvette with the test solution and polaroids analyzers are installed on the receiving part; R 1 , R 2 , R 3 - signal values at the output of the first, second and third synchronous detectors, respectively, when a cell with the test solution is installed and polaroids analyzers are installed on the receiving part; P 1 , P 2 , P 3 - signal values at the output of the first, second and third synchronous detectors, respectively, when a cuvette with the test solution is installed and there are no polaroid analyzers on the receiving part; V 1 , V 2 , V 3 are the values of the signals at the output of the first, second and third synchronous detectors, respectively, when there is no cuvette with the test solution and there are no analyzer polaroids on the receiving part, the parameters k 1 , k 2 are uniquely determined by the angles of rotation of the polaroids analyzers.
Недостатком рассматриваемого способа измерения концентрации является снижение точности при измерении больших концентраций (углов поворота плоскости поляризации).The disadvantage of this method of measuring concentration is a decrease in accuracy when measuring large concentrations (angles of rotation of the plane of polarization).
Задача изобретения состоит в точном измерении больших концентраций оптически активного вещества в растворе (или углов поворота плоскости поляризации в большом диапазоне).The objective of the invention is to accurately measure large concentrations of optically active substances in solution (or angles of rotation of the plane of polarization in a wide range).
Решение поставленной задачи в первом варианте достигается тем, что в способе измерения концентрации оптически активных веществ в растворах по углу поворота плоскости поляризации, включающем пропускание модулированного плоскополяризованного излучения через исследуемый раствор, сбор пропущенного излучения на три поляроида-анализатора с фотоприемниками, при этом первый и второй поляроиды-анализаторы развернуты симметрично относительно плоскости плоскополяризованного излучения, поступающего в раствор, а третий поляроид-анализатор ориентирован так же, как поляроид источника плоскополяризованного излучения, усиление сигналов с трех фотоприемников, синхронное детектирование, перевод в цифровую форму и обработку, получение значений сигналов R1, R2, R3 – на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда установлена кювета с исследуемым раствором и на приемной части установлены поляроиды-анализаторы, получение значений сигналов W1, W2, W3 - на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда отсутствует кювета с исследуемым раствором и на приемной части установлены поляроиды-анализаторы; получение значений сигналов P1, P2, P3 - на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда установлена кювета с исследуемым раствором и на приемной части нет поляроидов-анализаторов; получение значений сигналов V1, V2, V3 - на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда отсутствует кювета с исследуемым раствором и на приемной части нет поляроидов-анализаторов, а измерение угла поворота плоскости поляризации φ производится в два приема: сперва по соотношениюThe solution of the problem in the first embodiment is achieved by the fact that in the method for measuring the concentration of optically active substances in solutions by the angle of rotation of the plane of polarization, including transmitting modulated plane-polarized radiation through the test solution, collecting the transmitted radiation into three polaroid analyzers with photodetectors, the first and second analyzer polaroids are deployed symmetrically relative to the plane of plane-polarized radiation entering the solution, and the third polaroid analyzer is oriented in the same way as a polaroid of a plane-polarized radiation source, amplification of signals from three photodetectors, synchronous detection, digitization and processing, obtaining signal values R 1 , R 2 , R 3 - at the output of the first, second and third synchronous detectors, respectively, when a cuvette with the test solution is installed and polaroids analyzers are installed on the receiving part, receiving the values of the signals W 1 , W 2 , W 3 - at the output of the first, second and third synchronous detectors, respectively, when there is no cuve the ones with the test solution and the receiving part are equipped with polaroids analyzers; obtaining the values of the signals P 1 , P 2 , P 3 - at the output of the first, second and third synchronous detectors, respectively, when a cuvette with the test solution is installed and there are no polaroid analyzers at the receiving part; receiving the values of the signals V 1 , V 2 , V 3 - at the output of the first, second and third synchronous detectors, respectively, when there is no cuvette with the test solution and there are no analyzer polaroids on the receiving part, and the angle of rotation of the plane of polarization φ is measured in two steps: first by ratio
вычисляют угол θ , численное значение которого близко к численному значению измеряемого угла φ ,calculate the angle θ, the numerical value of which is close to the numerical value of the measured angle φ,
k1, k2, k3, k4, k5 - параметры однозначно определяются по углам разворота поляроидов-анализаторов, разбивают весь диапазон измеряемых углов на N пересекающихся числовых интервалов, причем общая часть двух соседних интервалов численно намного превышает погрешность измерения угла θ , определяют, к какому числовому интервалу принадлежит численное значение угла θ , затем по соотношениюk 1 , k 2 , k 3 , k 4 , k 5 - the parameters are uniquely determined by the rotation angles of the polaroids-analyzers, divide the entire range of measured angles into N intersecting numerical intervals, and the total part of two adjacent intervals is much larger than the error in measuring the angle θ, determine to which numerical interval the numerical value of the angle θ belongs, then by the relation
вычисляется точное значение измеряемого угла φ , q1i, q2i, q3i, q4i, q5i - параметры однозначно определяются по углам разворота поляроидов-анализаторов для i-го числового интервала численных значений измеряемого угла φ .the exact value of the measured angle φ, q 1i , q 2i , q 3i , q 4i , q 5i is calculated - the parameters are uniquely determined by the rotation angles of the polaroids analyzers for the i-th numerical range of the numerical values of the measured angle φ.
Во втором варианте решение поставленной задачи достигается тем, что в способе измерения концентрации оптически активных веществ в растворах по углу поворота плоскости поляризации, включающем пропускание модулированного плоскополяризованного излучения через исследуемый раствор, сбор пропущенного излучения на два поляроида-анализатора с фотоприемниками, при этом поляроиды-анализаторы развернуты симметрично относительно плоскости плоскополяризованного излучения, поступающего в раствор, усиление сигналов с двух фотоприемников, синхронное детектирование, перевод в цифровую форму и обработку, получение значений сигналов R1, R2 - на выходе первого, второго синхронных детекторов соответственно, когда установлена кювета с исследуемым раствором и на приемной части установлены поляроиды-анализаторы, получение значений сигналов W1, W2 - на выходе первого и второго синхронных детекторов соответственно, когда отсутствует кювета с исследуемым раствором и на приемной части установлены поляроиды-анализаторы; получение значений сигналов P1, P2 - на выходе первого и второго синхронных детекторов соответственно, когда установлена кювета с исследуемым раствором и на приемной части нет поляроидов-анализаторов; получение значений сигналов V1, V2 - на выходе первого и второго синхронных детекторов соответственно, когда отсутствует кювета с исследуемым раствором и на приемной части нет поляроидов-анализаторов, а измерение угла поворота плоскости поляризации φ производится в два приема: сперва по соотношениюIn the second embodiment, the solution of the problem is achieved by the fact that in the method of measuring the concentration of optically active substances in solutions by the angle of rotation of the plane of polarization, including transmitting modulated plane-polarized radiation through the test solution, collecting the transmitted radiation into two polaroid analyzers with photodetectors, while polaroids analyzers amplified symmetrically relative to the plane of plane-polarized radiation entering the solution, amplification of signals from two photodetectors, syn ronnoe detection, digitization and processing, deriving R 1 signal values, R 2 - at the output of the first, second synchronous detectors, respectively, when installed cuvette with the test solution, and the receiving parts are mounted polaroids analyzers, obtaining values of the signals W 1, W 2 - at the output of the first and second synchronous detectors, respectively, when there is no cuvette with the test solution and polaroids analyzers are installed on the receiving part; obtaining the values of the signals P 1 , P 2 - at the output of the first and second synchronous detectors, respectively, when a cell with the test solution is installed and there are no polaroid analyzers at the receiving part; receiving the values of signals V 1 , V 2 - at the output of the first and second synchronous detectors, respectively, when there is no cuvette with the test solution and there are no analyzer polaroids at the receiving part, and the angle of rotation of the plane of polarization φ is measured in two steps: first, by the ratio
вычисляют угол θ , численное значение которого близко к численному значению измеряемого угла φ ,calculate the angle θ, the numerical value of which is close to the numerical value of the measured angle φ,
k1, k2, k3 - параметры однозначно определяются по углам разворота поляроидов-анализаторов, разбивают весь диапазон измеряемых углов на N пересекающихся числовых интервалов, причем общая часть двух соседних интервалов численно намного превышает погрешность измерения угла θ , определяют, к какому числовому интервалу принадлежит численное значение угла θ , затем по соотношению вычисляется точное численное значение измеряемого угла, q1i, q2i, q3i - параметры однозначно определяются по углам разворота поляроидов-анализаторов для i-го числового интервала численных значений измеряемого угла φ .k 1 , k 2 , k 3 - the parameters are uniquely determined by the rotation angles of the polaroids analyzers, dividing the entire range of measured angles into N intersecting numerical intervals, and the total part of two adjacent intervals numerically far exceeds the error in measuring the angle θ, determine to which numerical interval the numerical value of the angle θ belongs, then, by the relation the exact numerical value of the measured angle is calculated, q 1i , q 2i , q 3i - the parameters are uniquely determined by the rotation angles of the analyzer polaroids for the ith numerical interval of the numerical values of the measured angle φ.
На фиг.1 представлена схема реализации первого варианта предлагаемого способа измерения концентрации оптически активных веществ в растворах.Figure 1 presents the implementation diagram of the first variant of the proposed method for measuring the concentration of optically active substances in solutions.
Схема реализации способа измерения концентрации оптически активных веществ в растворах (фиг.1) содержит источник модулированного плоскополяризованного излучения 1, поляроиды-анализаторы 3.1, 3.2, 3.3, перед которыми расположена кювета с оптически активным анализируемым веществом 2, фотоприемники 4.1, 4.2, 4.3, усилители 5.1, 5.2, 5.3, генератор опорного напряжения 6, синхронные детекторы 7.1, 7.2, 7.3, блок вычислений 8, блок индикации 9.A diagram of an implementation of a method for measuring the concentration of optically active substances in solutions (Fig. 1) contains a source of modular plane-
На фиг.2 представлена схема реализации второго варианта предлагаемого способа измерения концентрации оптически активных веществ в растворах.Figure 2 presents the implementation diagram of the second variant of the proposed method for measuring the concentration of optically active substances in solutions.
Схема реализации способа измерения концентрации оптически активных веществ в растворах (фиг.2) содержит источник модулированного плоскополяризованного излучения 1, поляроиды-анализаторы 3.1, 3.2, перед которыми расположена кювета с оптически активным анализируемым веществом 2, фотоприемники 4.1, 4.2, усилители 5.1, 5.2, генератор опорного напряжения 6, синхронные детекторы 7.1, 7.2, блок вычислений 8, блок индикации 9.The implementation diagram of a method for measuring the concentration of optically active substances in solutions (Fig. 2) contains a source of modular plane-polarized
В предлагаемом способе измерения концентрации оптически активных веществ в растворах поток излучения от источника модулированного плоскополяризованного излучения 1 при отсутствии кюветы поступает на входы поляроидов-анализаторов 3.1, 3.2, 3.3 и далее проходит через фотоприемники 4.1, 4.2, 4.3, усилители 5.1, 5.2, 5.3, синхронные детекторы 7.1, 7.2, 7.3.In the proposed method for measuring the concentration of optically active substances in solutions, the radiation flux from the source of modulated plane-polarized
Сигналы на выходах синхронных детекторов 7.1, 7.2, 7.3 описываются соотношениями:The signals at the outputs of synchronous detectors 7.1, 7.2, 7.3 are described by the relations:
где V1, V2, V3 - значения сигналов на выходах синхронных детекторов 7.1, 7.2, 7.3, когда отсутствует кювета с исследуемым раствором и на приемной части нет поляроидов-анализаторов, α 1 - угол разворота поляроида-анализатора 1-го канала относительно поляроида излучательной части, α 1≈ -45° , α 2 - угол разворота поляроида-анализатора 2-го канала относительно поляроида излучательной части, α 2≈ 45° , α 3 - угол разворота поляроида-анализатора 3-го канала, α 3≈ 0° , Т0i - энергетический коэффициент пропускания для обыкновенной волны поляроида-анализатора i-го канала, ε i=Тoi/Тei, Тei - энергетический коэффициент пропускания для необыкновенной волны поляроида-анализатора i-го канала.where V 1 , V 2 , V 3 are the values of the signals at the outputs of synchronous detectors 7.1, 7.2, 7.3, when there is no cuvette with the test solution and there are no polaroid analyzers on the receiving part, α 1 is the angle of the turn of the polaroid analyzer of the 1st channel relative to the polaroid of the radiating part, α 1 ≈ -45 °, α 2 is the angle of rotation of the polaroid analyzer of the 2nd channel relative to the polaroid of the radiating part, α 2 ≈ 45 °, α 3 is the angle of rotation of the polaroid analyzer of the 3rd channel, α 3 ≈ 0 °, T 0i - energy transmittance of ordinary wave polarizer-analyzer i-th anal, ε i = T oi / T ei, T ei - energy transmittance of extraordinary wave polarizer-analyzer i-th channel.
При пропускании линейно-поляризованного излучения через кювету с раствором, содержащим оптически активное вещество, на три поляроида-анализатора с фотоприемниками, на выходе фотопремников получим сигналы, описываемые соотношениями:When linearly polarized radiation is transmitted through a cuvette with a solution containing an optically active substance, to three polaroid analyzers with photodetectors, we obtain the signals described by the relations at the output of the photo-receivers:
где Рi - значение сигнала с i-го канала при отсутствии поляроида-анализатора, φ - угол, на который поворачивается плоскость поляризации при прохождении через раствор.where P i is the signal value from the i-th channel in the absence of a polaroid analyzer, φ is the angle by which the plane of polarization rotates when passing through the solution.
В первом варианте определение угла поворота плоскости поляризации в исследуемом растворе φ осуществляется по соотношению:In the first embodiment, the determination of the angle of rotation of the plane of polarization in the test solution φ is carried out by the ratio:
гдеWhere
параметры k1, k2, k3, k4, k5 однозначно определяются по углам разворота поляроидов-анализаторов. Реализация этого варианта возможна благодаря следующему равенству: the parameters k 1 , k 2 , k 3 , k 4 , k 5 are uniquely determined by the rotation angles of the polaroids analyzers. The implementation of this option is possible due to the following equality:
гдеWhere
которое получится, если в формулуwhich happens if in the formula
подставить значения описанных ранее сигналов. Вышеупомянутое равенство выполняется очень точно, например при α 1=-45,5° , α 2=46,0° , α 3=0,0° , ε 1=0,0003, ε 2=0,0004, ε 3=0,0004 на диапазоне измерения угла φ от 0 до 15° , k1=0,477811; k2=0,522188; k3=0,629531; k4=0,367876; k5=2,025456; отклонение от равенства не превышает 0,0000005 радиан. При измерении больших углов отклонение от равенства может принимать большие значения. Например, при измерении угла на диапазоне от 0 до π /2 радиан отклонение от равенства при тех же значениях α 1, α 2, α 3, ε 1, ε 2, ε 3 и оптимальных параметрах k1=-0,533983; k2=1,529613; k3=0,785223; k4=0,198574; k5=0,038871; достигает величины 0,0043 радиан или ≈ 0,246° . Поэтому предлагается измерение угла производить в два приема. Сперва по соотношениюsubstitute the values of the previously described signals. The above equality holds very precisely, for example, at α 1 = -45.5 °, α 2 = 46.0 °, α 3 = 0.0 °, ε 1 = 0.0003, ε 2 = 0.0004, ε 3 = 0.0004 in the range of measuring the angle φ from 0 to 15 °, k 1 = 0.477811; k 2 = 0.522188; k 3 = 0.629531; k 4 = 0.367876; k 5 = 2.025456; deviation from equality does not exceed 0.0000005 radians. When measuring large angles, deviation from equality can take large values. For example, when measuring an angle in the range from 0 to π / 2, the radian deviates from equality for the same values of α 1 , α 2 , α 3 , ε 1 , ε 2 , ε 3 and optimal parameters k 1 = -0.533983; k 2 = 1.529613; k 3 = 0.785223; k 4 = 0.198574; k 5 = 0.038871; reaches a value of 0.0043 radians or ≈ 0.246 °. Therefore, it is proposed to measure the angle in two steps. First, by the ratio
где θ - численное значение, близкое к численному значению измеряемого угла φ . Для диапазона от 0 до π /2 радиан при k1=-0,533983; k2=1,529613; k3=0,785223; k4=0,198574; k5=0,038871 θ вычисляется с погрешностью, равной ≈ 0,246° . Диапазон от 0 до 90° разделим на 5 пересекающихся интервалов: (0° , 17° ), (15° , 32° ), (30° , 52° ), (50° , 72° ), (70° , 90° ). Для каждого интервала есть свои значения параметров: для интервала (0° , 17° ) - q11=0,430238, q21=0,569760, q31=0,630668, q41=0,345084, q51 =1,948745, для интервала (15° , 32° ) - q12=-0,091711, q22=1,089950, g32=0,688517, q42=0,184822, q52=0,993514, для интервала (30° , 52° ) - q13=-0,488712, q23=1,465473, q33=0,765861, q43=0,219123, q53=0,199223, для интервала (50° ,72° ) - q14=-0,929894, q24=1,783103, q34=0,836253, q44=0,401093, q54=-0,490758, для интервала (70° , 90° ) - q15=-1,505484, q25=1,951184, q35=0,902783, q45=0,701295, q55=-1.002961. Допустим, например, после вычисления по соотношениюwhere θ is a numerical value close to the numerical value of the measured angle φ. For the range from 0 to π / 2 radians at k 1 = -0.533983; k 2 = 1.529613; k 3 = 0.785223; k 4 = 0.198574; k 5 = 0.038871 θ is calculated with an error of ≈ 0.246 °. The range from 0 to 90 ° is divided into 5 intersecting intervals: (0 °, 17 °), (15 °, 32 °), (30 °, 52 °), (50 °, 72 °), (70 °, 90 ° ) Each interval has its own parameter values: for the interval (0 °, 17 °) - q 11 = 0.430238, q 21 = 0.569760, q 31 = 0.630668, q 41 = 0.345084, q 51 = 1 , 948745, for the interval (15 °, 32 °) - q 12 = -0.091711, q 22 = 1.089950, g 32 = 0.688517, q 42 = 0.184822, q 52 = 0.993514, for interval (30 °, 52 °) - q 13 = -0.488712, q 23 = 1.465473, q 33 = 0.765861, q 43 = 0.219123, q 53 = 0.199223, for the interval (50 ° , 72 °) - q 14 = -0.929894, q 24 = 1.783103, q 34 = 0.836253, q 44 = 0.401093, q 54 = -0.490758, for the interval (70 °, 90 ° ) - q 15 = -1.505484, q 25 = 1.951184, q 35 = 0.902783, q 45 = 0.701295, q 55 = -1.002961. Suppose, for example, after calculating by the relation
получили θ =0,8 радиан или 45,8366° . Оно принадлежит к третьему интервалу (от 30 до 52° ). Затем по соотношениюreceived θ = 0.8 radians or 45.8366 °. It belongs to the third interval (from 30 to 52 °). Then by the ratio
вычисляется числовое значение угла φ с точностью 0,000001 радиан или ≈ 0,0000573° . После вычисления θ может получиться, что это числовое значение находится в пересечении двух соседних интервалов. При выборе интервала нужно выбирать тот интервал, для которого число θ находится дальше от границы интервала. Реализация вычисления угла поворота плоскости поляризации в два приема позволила существенно увеличить точность измерения концентрации.the numerical value of the angle φ is calculated with an accuracy of 0.000001 radians or ≈ 0.0000573 °. After calculating θ, it may turn out that this numerical value is at the intersection of two adjacent intervals. When choosing an interval, one must choose the interval for which the number θ is further from the boundary of the interval. The implementation of the calculation of the angle of rotation of the plane of polarization in two steps has significantly increased the accuracy of measuring concentration.
Реализация измерения в два приема позволяет проводить точные измерения концентрации оптически активных веществ в растворах при двухканальном исполнении. При пропускании линейно-поляризованного излучения через кювету с раствором, содержащим оптически активное вещество, на два поляроида-анализатора с фотоприемниками, на выходе фотопремников получим сигналы, описываемые соотношениями:The implementation of the measurement in two steps allows accurate measurements of the concentration of optically active substances in solutions with two-channel execution. When linearly polarized radiation is transmitted through a cuvette with a solution containing an optically active substance, into two polaroid analyzers with photodetectors, we obtain the signals described by the relations at the output of the photo-receivers:
где Pi - значение сигнала с i-го канала при отсутствии поляроида-анализатора, φ - угол, на который поворачивается плоскость поляризации при прохождении через раствор.where P i is the signal value from the ith channel in the absence of a polaroid analyzer, φ is the angle by which the plane of polarization rotates when passing through the solution.
Во втором варианте определение угла поворота плоскости поляризации в исследуемом растворе φ осуществляется по соотношению:In the second embodiment, the determination of the angle of rotation of the plane of polarization in the test solution φ is carried out by the ratio:
гдеWhere
параметры k1, k2, k3 однозначно определяются по углам разворота поляроидов-анализаторов. Реализация этого варианта возможна благодаря следующему равенству:the parameters k 1 , k 2 , k 3 are uniquely determined by the rotation angles of the polaroids analyzers. The implementation of this option is possible due to the following equality:
, ,
гдеWhere
которое получится, если в формулуwhich happens if in the formula
подставить значения описанных ранее сигналов.substitute the values of the previously described signals.
Вышеупомянутое равенство выполняется очень точно, например, при α 1=-30,5° , α 2=31,0° , ε 1=0,0003, ε 2=0,0004, на диапазоне измерения угла φ от 0 до 10° , k1=0,9999838; k2=1,1892767; k3=1,1904993; отклонение от равенства не превышает 0,000004 радиан. При измерении больших углов отклонение от равенства может принимать большие значения. Например, при измерении угла на диапазоне от 0 до π /6 радиан отклонение от равенства при тех же значениях α 1, α 2, ε 1, ε 2 и оптимальных параметрах k1=0,99883493; k2=1,16504930; k3=1,23837467 достигает величины 0,0005 радиан или ≈ 0,03° . Поэтому предлагается измерение угла производить в два приема. Сперва по соотношениюThe above equality is fulfilled very precisely, for example, at α 1 = -30.5 °, α 2 = 31.0 °, ε 1 = 0.0003, ε 2 = 0.0004, in the measurement range of the angle φ from 0 to 10 ° , k 1 = 0.9999838; k 2 = 1,1892767; k 3 = 1,1904993; deviation from equality does not exceed 0.000004 radians. When measuring large angles, deviation from equality can take large values. For example, when measuring an angle in the range from 0 to π / 6 radians, deviation from equality for the same values of α 1 , α 2 , ε 1 , ε 2 and optimal parameters k 1 = 0.99883493; k 2 = 1.16504930; k 3 = 1.23837467 reaches 0.0005 radians or ≈ 0.03 °. Therefore, it is proposed to measure the angle in two steps. First, by the ratio
где θ - численное значение, близкое к численному значению измеряемого угла φ . Для диапазона от 0 до π /6 радиан оптимальными параметрами являются: k1=0,99883493; k2=1,16504930; k3=1,23837467. Диапазон от 0 до π /6 радиан разделим на 4 пересекающихся интервала: (0° , 11° ), (10° , 19° ), (18° , 25° ), (24° , 30° ). Для каждого интервала есть свои значения параметров: для интервала (0° , 11° ) - q11=0,99997755, q21=1,18856876, q31=1,19148684, для интервала (10° , 19° ) - q12 =0,99769378, q22 =1,17233575, q32 =1,22900843, для интервала (18° , 25° ) - q13=0,9846406, q23=1,15209097, q33=1,31469975, для интервала (24° , 30° ) - q14=0,94876981, q24=1,13150574, q34=1,46123698. Допустим, например, после вычисления по соотношениюwhere θ is a numerical value close to the numerical value of the measured angle φ. For the range from 0 to π / 6 radians, the optimal parameters are: k 1 = 0.99883493; k 2 = 1.16504930; k 3 = 1.23837467. The range from 0 to π / 6 radians is divided into 4 intersecting intervals: (0 °, 11 °), (10 °, 19 °), (18 °, 25 °), (24 °, 30 °). Each interval has its own parameter values: for the interval (0 °, 11 °) - q 11 = 0.99997755, q 21 = 1.18856876, q 31 = 1.19148684, for the interval (10 °, 19 °) - q 12 = 0.99769378, q 22 = 1.17233575, q 32 = 1.22900843, for the interval (18 °, 25 °) - q 13 = 0.9846406, q 23 = 1.15209097, q 33 = 1.31469975 , for the interval (24 °, 30 °) - q 14 = 0.94876981, q 24 = 1.13150574, q 34 = 1.46123698. Suppose, for example, after calculating by the relation
получили θ =0,3 радиан или ≈ 17,189° . Оно принадлежит второму интервалу (от 10° до 19° ). Затем по соотношениюreceived θ = 0.3 radians or ≈ 17.189 °. It belongs to the second interval (from 10 ° to 19 °). Then by the ratio
вычисляется числовое значение угла φ с точностью 0,000008 радиан или ≈ 0,00046° . Реализация вычисления угла поворота плоскости поляризации в два приема позволила существенно увеличить точность измерения концентрации.the numerical value of the angle φ is calculated with an accuracy of 0.000008 radians or ≈ 0.00046 °. The implementation of the calculation of the angle of rotation of the plane of polarization in two steps has significantly increased the accuracy of measuring concentration.
Сбор информации и вычисления производятся в блоке вычислений 8.The collection of information and calculations are performed in the block of
В блоке индикации 9 высвечивается число, соответствующее концентрации оптически активного вещества в растворе.In the
Таким образом можно добиться повышения точности измерения концентрации оптически активного вещества в растворе при большом значении концентрации раствора.Thus, it is possible to increase the accuracy of measuring the concentration of optically active substance in a solution with a large concentration of the solution.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002131219/28A RU2234693C2 (en) | 2002-11-20 | 2002-11-20 | Method for measuring concentration of optically active substances in solutions (variants) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002131219/28A RU2234693C2 (en) | 2002-11-20 | 2002-11-20 | Method for measuring concentration of optically active substances in solutions (variants) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002131219A RU2002131219A (en) | 2004-05-10 |
RU2234693C2 true RU2234693C2 (en) | 2004-08-20 |
Family
ID=33413303
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002131219/28A RU2234693C2 (en) | 2002-11-20 | 2002-11-20 | Method for measuring concentration of optically active substances in solutions (variants) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2234693C2 (en) |
-
2002
- 2002-11-20 RU RU2002131219/28A patent/RU2234693C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3337734B2 (en) | Infrared ellipsometer | |
CN111060711B (en) | Optical rotating speed measuring system and method based on Stokes vector | |
FI69370C (en) | FOERFARANDE FOER MAETNING AV EGENSKAPERNA HOS ETT PLASTSKIKT MED HJAELP AV INFRAROED STRAOLNING | |
US20030081196A1 (en) | Method and arrangement for optical stress analysis of solids | |
CN105758625B (en) | A kind of device and method for the linear polarization sensitivity measuring remote sensing instrument | |
US5013920A (en) | Infrared analyzer with improved calibration | |
US2829555A (en) | Polarimetric method and apparatus | |
US4699514A (en) | Multibeam measuring device | |
KR100336696B1 (en) | Apparatus and method for detecting polarization | |
RU2234693C2 (en) | Method for measuring concentration of optically active substances in solutions (variants) | |
JP5548989B2 (en) | Fourier coefficient measurement using an integrating photodetector | |
US3481671A (en) | Apparatus and method for obtaining optical rotatory dispersion measurements | |
US7342661B2 (en) | Method for noise improvement in ellipsometers | |
JPS6042901B2 (en) | automatic ellipse meter | |
JPH06273504A (en) | Azimuth measuring equipment | |
RU2180733C2 (en) | Procedure measuring concentration of optically active substances in solutions | |
SU1518728A1 (en) | Method of determining parameters of polarization ellipse | |
JPH04313007A (en) | Film inspecting device | |
RU2007694C1 (en) | Polarimeter | |
JP2002257723A (en) | Method and instrument for determining concentration of liquid sample | |
RU2337331C1 (en) | Method for polarisation plane azimuth measurement for optical emitter | |
CN205458700U (en) | Glucose concentration tester | |
KR100205532B1 (en) | Moisture measuring apparatus | |
JPS61120004A (en) | Measuring instrument for amount of water and ink | |
KR100550161B1 (en) | Apparatus and Method for Detecting Polarization |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141121 |