RU2488096C2 - Portable differential refractometer - Google Patents
Portable differential refractometer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2488096C2 RU2488096C2 RU2011136474/28A RU2011136474A RU2488096C2 RU 2488096 C2 RU2488096 C2 RU 2488096C2 RU 2011136474/28 A RU2011136474/28 A RU 2011136474/28A RU 2011136474 A RU2011136474 A RU 2011136474A RU 2488096 C2 RU2488096 C2 RU 2488096C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measuring prism
- wedge
- plane
- frame
- light
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оптическому приборостроению, а точнее к большому классу рефрактометрических приборов, предназначенных для измерения показателя преломления различных веществ.The invention relates to optical instrumentation, and more specifically to a large class of refractometric devices designed to measure the refractive index of various substances.
Наибольшее распространение в мире получили простые визуальные рефрактометры Аббе, в том числе портативные для экспрессных измерений показателя преломления или связанных с ним таких параметров исследуемой среды как, например, концентрация растворенного вещества в растворителе.The most widespread in the world are simple Abbe visual refractometers, including those portable for rapid measurements of the refractive index or related parameters of the medium under study such as, for example, the concentration of solute in a solvent.
Типичным представителем портативных рефрактометров является отечественный портативный рефрактометр ИРФ-470 (Авторское свидетельство СССР №1783388, от 23.12.1992 г. Бюллетень №47, 1992 г.), который содержит источник света 1 (фиг.1), измерительную призму 2 из оптического стекла СТК 19 с известным показателем преломления nDo=1,7440, закрепленную в оправе 3, осветительное устройство 4 в виде призмы из прозрачного материала с матовой диагональной гранью. Между осветительным устройством 4 и измерительной призмой 2 находится исследуемая среда 5, обладающая показателем преломления nDx. Оправа 3 измерительной призмы 2 закреплена на зрительной трубке 6, в которой установлены последовательно диафрагма 7, компенсатор дисперсии 8, объектив 9. В фокальной плоскости объектива 9 установлено устройство в виде шкалы 10 и окуляра 11 для определения величины смещения ±Δx построенного объективом 9 изображения границы света и тени. Для подъюстировки рефрактометра оправа объектива 9 снабжена винтовым устройством 12.A typical representative of portable refractometers is the domestic portable refractometer IRF-470 (USSR Author's Certificate No. 1783388, dated 23.12.1992, Bulletin No. 47, 1992), which contains a light source 1 (FIG. 1), a
Портативный рефрактометр ИРФ-470 имеет ряд существенных недостатков.The IRF-470 portable refractometer has a number of significant disadvantages.
Во-первых, в рефрактометре ИРФ-470 в качестве измерительной призмы используется оптическое стекло СТК 19, у которого зависимость показателя преломления от температуры (∂n/∂t) в сотни раз меньше, чем у исследуемых жидкостей.First, the IRF-470 refractometer uses
Поэтому, работая с жидкостями при температуре t≠20°C приходится пользоваться высокоточными термометрами с погрешностью измерений не более ±0,1° и вносить поправки в результат измерений показателя преломления.Therefore, when working with liquids at a temperature of t ≠ 20 ° C, one has to use high-precision thermometers with a measurement error of not more than ± 0.1 ° and make corrections to the result of measurements of the refractive index.
Во-вторых, дисперсия стекла СТК 19 измерительной призмы рефрактометра ИРФ-470 (nF-nC=0,01476) существенно больше дисперсии исследуемых веществ, например, водных растворов (nF-nC≈0,0059). Поэтому рефрактометр ИРФ-470 не может работать без компенсатора дисперсии, роль которого выполняет призма прямого зрения Амичи 8.Secondly, the dispersion of
В-третьих, в рефрактометре ИРФ-470, как и у всех известных рефрактометрах Аббе, первая среда, через которую проходит свет, должна иметь меньший показатель преломления по сравнению с измерительной призмой. Это обстоятельство не позволяет использовать в качестве эталона измерительные призмы из материалов подобных исследуемым веществам.Thirdly, in the IRF-470 refractometer, like all known Abbe refractometers, the first medium through which light passes must have a lower refractive index compared to the measuring prism. This circumstance does not allow the use of measuring prisms from materials similar to the studied substances as a reference.
В-четвертых, пределы подъюстировки рефрактометра ИРФ-470 с помощью перемещения объектива 9 винтовым устройством 12 не могут быть большими без потери качества изображения наблюдаемой границы света и тени.Fourth, the limits of the adjustment of the IRF-470 refractometer by moving the
Наиболее близким к объекту заявки является рефрактометр (по патенту РФ №2.296.981 от 10.04.2007 г. Бюллетень №10, 2007 г.), схема которого показана на фиг.2. Рефрактометр содержит источник квазимонохроматического света 1 (фиг.2), измерительную призму 2 из прозрачного вещества (жидкости) в оправе 3, осветительное устройство 4 в виде окна, исследуемое вещество (жидкость) 5. Оправа 3 закреплена на зрительной трубе 6 с диафрагмой 7. Внутри трубы 6 размещена вторая внутренняя труба 8, с объективом 9, в фокальной плоскости которого установлены устройства для определения величины смещения Δx границы света и тени в виде шкалы 10 и окуляра 11, а также многоэлементный фотоприемник 13 и телекамера 14.Closest to the object of the application is a refractometer (according to the patent of the Russian Federation No. 2.296.981 dated 04/10/2007, Bulletin No. 10, 2007), a diagram of which is shown in FIG. 2. The refractometer contains a quasi-monochromatic light source 1 (Fig. 2), a
Для направления света в трубу 6 установлено отражающее устройство с винтом 12. Между жидкостью измерительной призмы 2 и исследуемой жидкостью 5 помещен клин 15, прямоугольной формы, например, из стекла ТФ4. Показатель преломления nK клина 15 больше показателя преломления no измерительной призмы 2 (эталонной жидкости) и больше показателя преломления nx исследуемой жидкости.To direct the light into the
Толстый край клина 15 обращен к источнику света 1. Угол γ клина 15 удовлетворяет условиюThe thick edge of the
где nxmax - максимально возможное значение показателя преломления исследуемой жидкости;where n xmax is the maximum possible value of the refractive index of the investigated fluid;
nx no - показатели преломления клина и эталонной жидкости.n x n o are the refractive indices of the wedge and the reference fluid.
Обычно угол γ клина удовлетворяет условию 0,5°<γ<1°.Typically, the wedge angle γ satisfies the condition 0.5 ° <γ <1 °.
Для удержания жидкости измерительной призмы 2 в оправе 3 на выходе пучка света установлена плоскопараллельная стеклянная пластинка 16, например, из стекла К8.To hold the liquid of the
Известный рефрактометр работает следующим образом. Квазимонохроматический свет с максимумом спектральной плотности излучения µ(λ)max=589 нм от источника света 1 (фиг.2) проходит окно 4 и падает на границу контакта исследуемого вещества 5 с клином 15. Поскольку nx<nk, то падающие лучи преломляются, входят в клин 15, вторично преломляются на границе контакта клина 15 с эталонной жидкостью измерительной призмы 2, проходят ее, дважды преломляются на границе жидкость призмы 2 - защитное стекло 16 и стекло 16 - воздух. Далее лучи проходят отражающее устройство с винтом 12, диафрагму 7 и объективом 9 строится изображение границы света и тени в плоскости шкалы 10, а также одновременно строится в плоскости многоэлементного фотоприемника 13. Шкалу 10 и изображение границы света и тени наблюдают с помощью окуляра 11. Одновременно часть светового потока делительным кубиком отражается на многоэлементный фотоприемник 13 и с помощью телекамеры 14 происходит фотоэлектрическая регистрация местоположения границы света и тени.Known refractometer works as follows. Quasi-monochromatic light with a maximum spectral density of radiation µ (λ) max = 589 nm from light source 1 (FIG. 2) passes through
Искомый показатель преломления nx, и, соответственно, иные параметры исследуемой среды 5 находят с помощью таблицы или специального программируемого устройства.The required refractive index n x , and, accordingly, other parameters of the investigated
Главным преимуществом известного рефрактометра является наличие стеклянного клина 15, благодаря которому в качестве измерительной призмы можно использовать вещество, обладающее показателем преломления, температурным коэффициентом и дисперсией показателя преломления близкими или равными с теми же параметрами исследуемой среды. Благодаря этим существенным признакам рефрактометр является дифференциальным, имеет высокую точность измерений и одновременно низкие требования к контролю температуры. Дисперсия материалов измерительной призмы и исследуемого вещества практически одинаковы, а источник света излучает квазимонохроматический свет, поэтому для работы с жидкостями рефрактометр не требуются компенсаторы дисперсии, что существенно упрощает и удешевляет конструкцию известного рефрактометра.The main advantage of the known refractometer is the presence of a
Однако и этот известный рефрактометр имеет ряд существенных недостатков.However, this well-known refractometer has a number of significant drawbacks.
Во-первых, для закрепления и герметизации стеклянного клина 15 прямоугольной или круглой формы в оправе 3 с помощью накладок или колец без виньетирования пучка света, скользящего вдоль границы контакта исследуемой жидкости 5 и рабочей полированной поверхности клина 15, является не простой задачей. Обычно приходится увеличивать толщину клина, что приводит к уменьшению апертуры пучка света, его существенного смещения относительно оси прибора.Firstly, for fixing and sealing a
Во-вторых, использование отражающего устройства с винтом 12 для направления вышедшего из измерительной призмы 2 света в трубу 6 приводит к излому оптической оси прибора, что ухудшает габаритные, весовые и эргономические характеристики портативных рефрактометров.Secondly, the use of a reflective device with a
В-третьих, известный рефрактометр не содержит надлежащей теплоизоляции исследуемой и эталонной жидкости от воздействия температуры окружающего воздуха, что для портативных рефрактометров, работающих в различных условиях, является существенным недостатком.Thirdly, the known refractometer does not contain proper thermal insulation of the test and reference fluid from the effects of ambient temperature, which is a significant drawback for portable refractometers operating in various conditions.
Предлагается рефрактометр дифференциальный портативный свободный от упомянутых выше недостатков.A portable differential refractometer is proposed that is free of the disadvantages mentioned above.
Рефрактометр содержит источник квазимонохроматического света, измерительную призму из прозрачного вещества с известным показателем преломления no, закрепленную в оправе на трубе корпуса. Внутри корпуса на второй трубе закреплен объектив, в фокальной плоскости которого установлено устройство для определения величины смещения Δx изображения границы света и тени.The refractometer contains a quasimonochromatic light source, a measuring prism of a transparent substance with a known refractive index n o , mounted in a frame on the pipe of the housing. A lens is mounted on the second tube inside the housing, in the focal plane of which there is a device for determining the displacement Δx of the image of the border of light and shadow.
Между измерительной призмой и исследуемым веществом помещен клин из прозрачного вещества, показатель преломления nkл которого больше показателя преломления измерительной призмы no и больше показателя преломления исследуемого вещества nx. Угол γ клина удовлетворяет условию 0,5°<γ<1°, толстый край клина обращен к источнику света. Клин выполнен в виде цилиндра с входной и выходной полированными плоскостями. Входная плоскость клина составляет угол Θ с плоскостью выходной грани измерительной призмы удовлетворяет условию:A wedge of a transparent substance is placed between the measuring prism and the test substance, the refractive index n kl of which is greater than the refractive index of the measuring prism n o and greater than the refractive index of the test substance n x . The wedge angle γ satisfies the condition 0.5 ° <γ <1 °, the thick edge of the wedge faces the light source. The wedge is made in the form of a cylinder with input and output polished planes. The input plane of the wedge makes an angle Θ with the plane of the output face of the measuring prism satisfies the condition:
Θ=αср=0,5(αmin+αmax),Θ = α avg = 0.5 (α min + α max ),
где
nxmin,max - минимальное или максимальное значение искомого показателя преломления.n xmin, max - the minimum or maximum value of the desired refractive index.
Плоскость выходной грани измерительной призмы перпендикулярна образующей цилиндра.The plane of the exit face of the measuring prism is perpendicular to the generatrix of the cylinder.
Часть оправы измерительной призмы, которая входит в трубу корпуса, выполнена шарообразной. В оправе измерительной призмы в вертикальной плоскости, совпадающей с плоскостью падения и преломления света, выполнены пазы, а на торце оправы в горизонтальной плоскости симметрично оси оправы выполнены две канавки. Между оправой измерительной призмы и объективом в трубе корпуса жестко закреплено кольцо - диафрагма с ответными выступами, входящими в канавки оправы измерительной призмы. Оправа прижимается к кольцу-диафрагме с одной стороны пружиной, а с другой - микрометренным винтом. Как вариант исполнения рефрактометр снабжен съемной кюветой - осветителем для исследуемого вещества в виде стакана из материала с высокой теплопроводностью, на дне которого установлено устройство для направления света от источника на границу контакта рабочей грани клина с исследуемым веществом. В верхней части стакана установлено уплотнительное кольцо. Стакан помещен в теплоизоляционный кожух, по бокам которого имеются защелки для крепления кюветы - осветителя на трубе корпуса.A portion of the measuring prism frame that enters the housing pipe is spherical. In the frame of the measuring prism in the vertical plane coinciding with the plane of incidence and refraction of light, grooves are made, and at the end of the frame in the horizontal plane two grooves are made symmetrically to the axis of the frame. A ring is fixed between the frame of the measuring prism and the lens in the body tube - a diaphragm with mating protrusions entering the grooves of the frame of the measuring prism. The frame is pressed against the diaphragm ring on one side by a spring, and on the other by a micrometer screw. As an embodiment, the refractometer is equipped with a removable cuvette - illuminator for the test substance in the form of a glass made of a material with high thermal conductivity, at the bottom of which there is a device for directing light from the source to the interface between the working edge of the wedge and the test substance. An o-ring is installed at the top of the glass. The glass is placed in a heat-insulating casing, on the sides of which there are latches for attaching the cuvette - illuminator to the body pipe.
На фигуре 1 показана схема известного портативного рефрактометра ИРФ-470 по Авторскому свидетельству СССР №1783388 от 23.12.1992 г.The figure 1 shows a diagram of the well-known portable refractometer IRF-470 according to the Copyright Certificate of the USSR No. 1783388 from 12/23/1992
На фигуре 2 показана схема известного рефрактометра по патенту РФ №2.296.981 от 10.04.2007 г.The figure 2 shows a diagram of a known refractometer according to the patent of the Russian Federation No. 2.296.981 dated 04/10/2007.
На фигуре 3 показана схема предлагаемого рефрактометра дифференциального портативного (вид сбоку).The figure 3 shows a diagram of the proposed differential portable refractometer (side view).
На фигуре 4 показан внешний вид предлагаемого рефрактометра (вид сверху).The figure 4 shows the appearance of the proposed refractometer (top view).
На фигуре 5 показана измерительная призма в оправе с клином и выходным окном (в разрезе).The figure 5 shows the measuring prism in the frame with a wedge and the output window (in section).
На фигуре 6 показан вид измерительной призмы в оправе со стороны источника света.The figure 6 shows a view of the measuring prism in the frame from the side of the light source.
На фигуре 7 показан вид измерительной призмы в оправе со стороны выходного окна.The figure 7 shows a view of the measuring prism in the frame from the side of the output window.
Предлагаемый рефрактометр дифференциальный содержит источник квазимонохроматического света 1 (фиг.3), измерительную призму 2 из прозрачного вещества с известным показателем преломления п0, размещенным в оправе 3, осветительное устройство 4, исследуемое вещество 5. Оправа 3 закреплена на корпусе зрительной трубы 6, которая выполнена из пластмассы и является основанием рефрактометра. Внутри трубы корпуса 6 установлено кольцо - диафрагма 7 и вторая внутренняя труба 8, на которой закреплены объектив 9 и устройство для определения смещения Δx изображения границы света и тени, например, в виде равномерной шкалы 10, содержащей 100 делений, и окуляра 11.The proposed differential refractometer contains a quasimonochromatic light source 1 (Fig. 3), a measuring
Объектив 9 состоит из положительной и отрицательной компоненты с регулируемым зазором между ними 12 для выставления номинального фокусного расстояния f'. К шкале 9 приклеен коллектив 13 одновременно играющий роль защитного стекла. Окуляр закреплен на оправе 14 с резьбой для измерения диоптрийности.The
Между измерительной призмой 2 и исследуемым веществом 5 помещен клин 15 из прозрачного вещества, показатель преломления nkл которого больше показателя преломления измерительной призмы no и больше показателя преломления исследуемого вещества nx. Угол γ клина 15 удовлетворяет условию 0,5<γ<1°, толстый край клина 15 обращен к источнику света. Клин 15 выполнен в виде цилиндра с входной и выходной полированными плоскостями. Входная плоскость клина 15 составляет угол Θ (фиг.5) с плоскостью выходной гранью измерительной призмы и удовлетворяет условию:A
Θ=αср=0,5(αmin+αmax) - среднее значение предельного угла;Θ = α avg = 0.5 (α min + α max ) is the average value of the limiting angle;
где:
nxmin,max - минимальное или максимальное значение искомого показателя преломления.n xmin, max - the minimum or maximum value of the desired refractive index.
Плоскость выходной грани измерительной призмы 2, т.е. плоскопараллельной пластины 16 перпендикулярна образующей цилиндра клина 15.The plane of the output face of the measuring
Часть оправы 3 измерительной призмы, которая входит в трубу 6 (фиг.3) корпуса, выполнена шарообразной с радиусом R (фиг.5) В оправе 3 (фиг.6, 7) в вертикальной плоскости, совпадающей с плоскостью падения и преломления света, выполнены пазы 17, а на торце оправы 3 (фиг.7) в горизонтальной плоскости симметрично оси оправы 3 выполнены две канавки 18.Part of the
Между оправой 3 (фиг.3) и объективом 9 в трубе корпуса 6 жестко закреплено кольцо-диафрагма 7 с ответными выступами 19, входящими в канавки 18 оправы 3.Between the frame 3 (Fig.3) and the
Оправа 3 прижимается к кольцу-диафрагме 7 с одной стороны пружиной 20, а с другой микрометренным винтом 21.The
Как разновидность исполнения, для удобства выполнения экспрессных измерений предлагаемый рефрактометр снабжен съемной кюветой в виде стакана 22 из материала с высокой теплопроводностью. На дне стакана 22 установлено осветительное устройство в виде призмы 4 для направления света от источника 1 на границу контакта рабочей грани клина 15 с исследуемым веществом 5. В верхней части стакана 22 установлено уплотнительное кольцо 23.As a variant of execution, for the convenience of performing rapid measurements, the proposed refractometer is equipped with a removable cuvette in the form of a
Стакан 22 помещен в теплоизоляционный кожух 24. По бокам кожуха 24 установлены защелки 25 в виде плоских пружин, которые закреплены консолью на выступах 26 кожуха 24. Для герметичности между стаканом 22 и кожухом 24 установлена прокладка 27.The
Для заполнения или замены эталонной жидкости измерительной призмы 2 в оправе 3 (фиг.6) имеются два резьбовые отверстия 28 выполненные радиально под углом 40°, в которые завернуты пробки 29 (фиг.7), а в корпусе 6 (фиг.4) напротив пробок 29 проведены отверстия 30.To fill or replace the reference liquid of the measuring
Работу предлагаемого рефрактометра дифференциального портативного можно проиллюстрировать на примере измерения объемной доли этилового спирта Ao в дистилляте при перегонке спиртосодержащих растворов по ГОСТ Р 52472-2005 и ГОСТ Р 52473-2005.The operation of the proposed differential portable refractometer can be illustrated by measuring the volume fraction of ethyl alcohol A o in the distillate during the distillation of alcohol-containing solutions according to GOST R 52472-2005 and GOST R 52473-2005.
Квазимонохроматический свет с максимумом спектральной плотности излучения µ(x)max=589 нм от источника света 1 (фиг.3) призмой 4 направляется на границу контакта исследуемого вещества 5 (дистиллята), обладающего показателем преломления от nDmin=13330 (Ао=0) до nDmax=1,36477 (Ao=85%) с клином 15, обладающим показателем преломления nDkл=1,5688 (стекло БК10).Quasimonochromatic light with a maximum spectral radiation density µ (x) max = 589 nm from light source 1 (Fig. 3) with
С целью уменьшения дисперсионных эффектов при преломлении входная плоскость клина 15 составляет угол Θ с плоскостью пластинки 16, равный среднеарифмометрическому значению предельных угловIn order to reduce dispersion effects during refraction, the input plane of the
Θ=αср=0,5(76,627+85,57248)=81,099755°.Θ = α avg = 0.5 (76.627 + 85.57248) = 81.099755 °.
Поскольку nDx<nDkл, то падающие на него лучи преломляются и входят в клин 15, преломляются на границе клина 15 с жидкостью измерительной призмы 2 (например, эталонный 40%-ный водный раствор этилового спирта nD=1,355104), проходит эталонный раствор, дважды преломляются на границе эталонный раствор призмы 2-стекланная пластинка 16 и стекло пластинки 16 - воздух.Since n Dx <n Dkl , the rays incident on it are refracted and enter the
Далее лучи проходят диафрагму 7, объектив 9 и попадают на шкалу 10. В фокальной плоскости объектива 9, где находится шкала 10, строится изображение границы света и тени.Then the rays pass through the
Шкалу 10 и изображение границы света и тени наблюдают с помощью окуляра 11. Первоначально для настройки внутрь оправы 3 через отверстия 28 (фиг.6) и в стакан 22 заливают эталонный раствор этилового спирта крепостью Ао=40%,
После преломления на второй грани клина 15 свет выходит в эталонную жидкость 2 под угломAfter refraction on the second face of the
Плоскопараллельная пластинка 16 не изменяет рассматриваемого направления лучей, поэтому предельные лучи выходят из измерительной призмы 2 под угломPlane-
В процессе первоначальной юстировки при сборке рефрактометра винтом 21 (фиг.4) устанавливают оправу 3 вместе со стаканом 22 в положение, при котором наблюдаемая в окуляре 11 граница света и тени совпадает с 50-м делением.During the initial adjustment, when assembling the refractometer with a screw 21 (Fig. 4), the
Искомый показатель преломления nx дистиллята 5 и соответственно объемную долю этилового спирта Ao в дистилляте 5 находят с помощью таблиц, прилагаемых к «Руководству по эксплуатации» рефрактометра, в которых используется зависимость:The desired refractive index n x of the
где M - число делений шкалы 10, находящиеся в светлой зоне изображения границы света и тени.where M is the number of divisions of the
Так, например, если М=0дел (начало шкалы 10), то nDx=1,33013, а если М=100дел, то nDx=1,36734. Видно, что необходимый диапазон измерения от nDx=1,3330 (Ао=0%) до nDx=1,36477 (Ao=85%) обеспечивается с запасом.For example, if M = 0 cases (top scale of 10), then n Dx = 1,33013, and if M = 100 cases, the n Dx = 1,36734. It is seen that the required measurement range from n Dx = 1.3330 (A o = 0%) to n Dx = 1.34477 (A o = 85%) is provided with a margin.
Цена деления относительной шкалы 10 равна (1,36734-1,33013)·0,01=3,721·10-4. Человек способен снять отсчет с точностью 0,1 деления. Следовательно, погрешность измерения показателя преломления σnD≤4·10-5, что соответствует погрешности измерения объемной доли этилового спирта в дистилляте σАо≤0,1%. Такая точность измерения объемной доли этилового спирта, в спиртосодержащих растворах вполне удовлетворяет требованиям ГОСТ Р 51355-99 (σAo=±0,2%).The division price of the
Выравнивание температуры между жидкостью измерительной призмы 2 и исследуемой жидкостью 5 происходит благодаря оправе 3 и стакану 22, которые выполнены из материала с высокой теплопроводностью (латунь), а также надлежащей теплоизоляции всего рефрактометрического блока, в том числе и всего рефрактометра.The temperature equalization between the liquid of the measuring
Если температурные коэффициенты показателя преломления (∂n/∂t)x исследуемой жидкости 5 и (∂n/∂t)o эталонной жидкости 2 равны, например, водка крепостью Ao=40%, то независимо от величины установившейся температуры происходит взаимная компенсация влияния температуры на измеряемый показатель преломления. Если температурные коэффициенты показателя преломления исследуемой 5 и эталонной 2 жидкостей не одинаковы, то происходит не полная компенсация влияния температуры. Например, если измерительной призмой 2 является водка Ао=40%, у которой (∂n/∂t)o=2,7·10-4 1/град, а внутри стакана 22 находится водка крепостью Ao=56%, у которой (∂n/∂t)x=3,2·10-4 1/град, то при установившейся внутри теплоизоляционного кожуха 24 температуре t≠20°C в измерения показателя преломления nx вносится погрешность Δnt согласно формулы:If the temperature coefficients of the refractive index (∂n / ∂t) x of the studied
Δnt=[(∂n/∂t)x-(∂n/∂t)o]·(t-20°)=(3,2-2,7)·10-41/град·(t-20)°=5·10-51/град·(t-20°C).Δn t = [(∂n / ∂t) x - (∂n / ∂t) o ] · (t -20 °) = (3.2-2.7) · 10 -4 1 / deg · (t- 20) ° = 5 · 10 -5 1 / degree · (t-20 ° C).
При (t-20°)>1°C погрешностью Δnt учитывают с помощью таблиц или графиков. При температуре (20±1)°C никаких поправок не требуется, т.е. точность контроля температуры может быть низкой (±1°C).At (t-20 °)> 1 ° C, the error Δn t is taken into account using tables or graphs. At a temperature of (20 ± 1) ° C, no corrections are required, i.e. temperature control accuracy may be low (± 1 ° C).
Вместо шкалы 10 и окуляра 11 в фокальную плоскость объектива 9 можно поместить многоэлементный ПЗС-приемник с телекамерой. В этом случае показания рефрактометра с учетом температурной поправки могут индицироваться на табло и транслироваться по интерфейсу на внешние устройства, например компьютер.Instead of a
Предлагаемый рефрактометр может использоваться для измерения показателя преломления различных прозрачных жидкостей, например, моторных и реактивных топлив, пищевых продуктов (воды, соки, сиропы, напитки), лекарств, химических продуктов. Для этого в оправу 3 заливают другие жидкости. Соответственно для каждого продукта рассчитываются свои таблицы.The proposed refractometer can be used to measure the refractive index of various transparent liquids, for example, motor and jet fuels, food products (water, juices, syrups, drinks), medicines, chemical products. For this, other liquids are poured into the
Предлагаемый рефрактометр дифференциальный портативный имеет ряд существенных преимуществ перед существующими рефрактометрами.The proposed portable differential refractometer has a number of significant advantages over existing refractometers.
Во-первых, клин 15 (фиг.3) и оправа 3 имеют цилиндрическую форму. Поэтому несмотря на наличие у клина 15 входной и выходной плоскополированных граней, благодаря их симметричному расположению относительно оси цилиндра, клин 15 надежно фиксируется в оправе 3, например, с помощью герметика без дополнительных прижимных устройств (планок, колец и т.д.), что предельно упрощает и удешевляет конструкцию измерительной призмы.Firstly, the wedge 15 (figure 3) and the
Во-вторых, плоскость выходной грани измерительной призмы 2, т.е. плоскость пластинки 16, перпендикулярна образующей цилиндра, а угол Θ между входной грани клина 15 и пластинкой 16 соответствует среднему значению предельного угла. Это позволяет при малом угле у клина 15 минимизировать дисперсионные эффекты и отказаться от сложной в изготовлении призмы прямого зрения Амичи.Secondly, the plane of the output face of the measuring
В-третьих, в отличие от известных рефрактометров в предлагаемом рефрактометре дифференциальном портативном подъюстировка положения границы света и тени (величины угла β) осуществляется наклоном оправы 3 измерительной призмы 2 и закрепленных на ней деталей относительно оптической оси рефрактометра вокруг канавки 18 оправы 3 и выступов 19 кольца-диафрагмы 7. Такое новое техническое решение позволяет упростить конструкцию, добиться большого диапазона регулирования угла β, уменьшить вес и габариты рефрактометра.Thirdly, in contrast to the known refractometers in the proposed portable differential refractometer, the adjustment of the position of the border of light and shadow (angle β) is carried out by tilting the
В-четвертых, сочетание равномерной (относительной) шкалы 10 и большого диапазона юстировки угла β наклоном оправы 3 позволяет переходить от одной группы решаемых задач, например, измерение объемной доли спирта в растворах, к другой, например, определение качества моторного топлива, без изменения конструкции рефрактометра. При этом меняют только эталонную жидкость 2 и пользуются, соответственно другими таблицами.Fourth, the combination of a uniform (relative)
В-пятых, наличие в рефрактометре съемной кюветы - осветителя в виде стакана упрощает задачи отбора контролируемого вещества, выравнивания температуры между веществом 5 и эталоном 2, а также обеспечения защиты рабочей поверхности клина 15 от повреждений.Fifth, the presence in the refractometer of a removable cuvette-illuminator in the form of a glass simplifies the task of selecting a controlled substance, equalizing the temperature between
В-шестых, корпус 6, оправа окуляра 14 и стакан 24 выполнены из пластмассы, имеющей низкую теплопроводность, что благоприятно сказывается на температурном балансе в процессе работы с рефрактометром, особенно в полевых условиях.Sixthly, the
Сочетание всех перечисленных преимуществ позволило создать точный, малогабаритный, легкий дифференциальный рефрактометр, который найдет широкое применение в пищевой промышленности для контроля напитков, сырья, качества воды, в машиностроении и в военном деле для контроля качества моторных, реактивных топлив, в медицине для анализа биопроб, в том числе для военно-полевых госпиталей, в фармации для контроля качества лекарств.The combination of all these advantages made it possible to create an accurate, small-sized, lightweight differential refractometer, which will be widely used in the food industry for monitoring drinks, raw materials, water quality, in engineering and military affairs for controlling the quality of motor, jet fuels, in medicine for analyzing bioassays, including for military field hospitals, in pharmacy for drug quality control.
Следует подчеркнуть особую актуальность применения предлагаемого рефрактометра дифференциального портативного в автосервисах и автолюбителями для экспрессного анализа качества моторных топлив, а также пилотами качества заправляемого топлива в лайнеры.It should be emphasized that the application of the proposed differential portable refractometer in car services and car enthusiasts for the express analysis of the quality of motor fuels, as well as pilots of the quality of refueling fuel in liners, is especially relevant.
Claims (2)
nx min,max - минимальное или максимальное значение искомого показателя преломления; плоскость выходной грани измерительной призмы перпендикулярна образующей цилиндра, часть оправы измерительной призмы, которая входит в трубу корпуса, выполнена шарообразной, в ней в вертикальной плоскости, совпадающей с плоскостью падения и преломления света, выполнены пазы, а на торце оправы в горизонтальной плоскости симметрично оси оправы выполнены две канавки, между оправой измерительной призмы и объективом в трубе корпуса жестко закреплено кольцо-диафрагма с ответными выступами, входящими в канавки оправы измерительной призмы, оправа прижимается к кольцу-диафрагме с одной стороны пружиной, а с другой - микрометренным винтом.1. A portable differential refractometer containing a quasimonochromatic light source, a measuring prism made of a transparent substance with a known refractive index n о , mounted in a frame on the body tube, inside the body on the second tube there is a lens fixed in the focal plane of which is a device for determining the amount of displacement Δх of the image the boundaries of light and shadow, between the measuring prism and the test substance a wedge of transparent substance is placed with a refractive index n cl greater than the refraction of the measuring prism n о and the test substance n х , the wedge angle γ satisfies the condition 0.5 ° <γ <1 °, the thick edge of the wedge faces the light source, characterized in that the wedge is made in the form of a cylinder, which has an input and output polished planes making up the angle γ between themselves, the input plane of the wedge makes the angle θ with the output plane of the measuring prism, satisfying the condition: Θ = α cf = 0.5 (α min + α max ) is the average value of the limiting angle; Where
n x min, max - the minimum or maximum value of the desired refractive index; the plane of the output face of the measuring prism is perpendicular to the cylinder generatrix, the part of the measuring prism frame that enters the body tube is spherical, grooves are made in it in the vertical plane coinciding with the plane of incidence and refraction of light, and the axis of the frame in the horizontal plane are symmetrical to the axis of the frame two grooves are made, between the rim of the measuring prism and the lens in the body tube, a diaphragm ring with mating protrusions entering the grooves of the rim of the measuring prism is rigidly fixed, o the right is pressed against the diaphragm ring on one side by a spring, and on the other by a micrometer screw.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011136474/28A RU2488096C2 (en) | 2011-09-01 | 2011-09-01 | Portable differential refractometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011136474/28A RU2488096C2 (en) | 2011-09-01 | 2011-09-01 | Portable differential refractometer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011136474A RU2011136474A (en) | 2013-03-27 |
RU2488096C2 true RU2488096C2 (en) | 2013-07-20 |
Family
ID=48791351
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011136474/28A RU2488096C2 (en) | 2011-09-01 | 2011-09-01 | Portable differential refractometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2488096C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2563310C2 (en) * | 2014-01-09 | 2015-09-20 | Акционерное общество "Швабе-Технологическая лаборатория" (АО "Швабе - Технологическая лаборатория") | Measuring method of average light dispersion and device for its implementation |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114112994B (en) * | 2021-11-29 | 2023-10-20 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | Portable refractive index measuring device |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU173479A1 (en) * | Украинский научно исследовательский институт сной , молочной | REFRACTOMETER | ||
SU572689A1 (en) * | 1975-12-29 | 1977-09-15 | Предприятие П/Я Р-6681 | Differential refractometer |
RU1783388C (en) * | 1991-02-28 | 1992-12-23 | Центральное конструкторское бюро "Фотон" | Portable refractometer |
WO1999006818A1 (en) * | 1997-07-31 | 1999-02-11 | Leica Microsystems Inc. | Brake check handheld refractometer |
RU2296981C1 (en) * | 2005-09-15 | 2007-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральное конструкторское бюро "ФОТОН" | Refractometer |
JP2007292788A (en) * | 2007-08-10 | 2007-11-08 | Atago:Kk | Handheld refractometer and manufacturing method for same |
US7369221B2 (en) * | 2005-01-27 | 2008-05-06 | Atago Co., Ltd. | Portable refractometer |
-
2011
- 2011-09-01 RU RU2011136474/28A patent/RU2488096C2/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU173479A1 (en) * | Украинский научно исследовательский институт сной , молочной | REFRACTOMETER | ||
SU572689A1 (en) * | 1975-12-29 | 1977-09-15 | Предприятие П/Я Р-6681 | Differential refractometer |
RU1783388C (en) * | 1991-02-28 | 1992-12-23 | Центральное конструкторское бюро "Фотон" | Portable refractometer |
WO1999006818A1 (en) * | 1997-07-31 | 1999-02-11 | Leica Microsystems Inc. | Brake check handheld refractometer |
US7369221B2 (en) * | 2005-01-27 | 2008-05-06 | Atago Co., Ltd. | Portable refractometer |
RU2296981C1 (en) * | 2005-09-15 | 2007-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральное конструкторское бюро "ФОТОН" | Refractometer |
JP2007292788A (en) * | 2007-08-10 | 2007-11-08 | Atago:Kk | Handheld refractometer and manufacturing method for same |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2563310C2 (en) * | 2014-01-09 | 2015-09-20 | Акционерное общество "Швабе-Технологическая лаборатория" (АО "Швабе - Технологическая лаборатория") | Measuring method of average light dispersion and device for its implementation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011136474A (en) | 2013-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Nikolov et al. | Optical plastic refractive measurements in the visible and the near-infrared regions | |
CN105954232B (en) | A kind of measuring refractive indexes of liquid system | |
US11060930B2 (en) | Glass surface stress meter and multiple-tempered glass surface stress meter | |
CN204832027U (en) | Refractometer based on liquid prism | |
US3279309A (en) | Temperature compensation means for refractometers | |
RU2488096C2 (en) | Portable differential refractometer | |
RU2500993C1 (en) | Spectrometer based on surface plasmon resonance | |
Barroso et al. | Refractive index determination of buffer solutions from visible to near-infrared spectral range for multispectral quantitative phase imaging using a calibrated Abbe refractometer | |
RU2296981C1 (en) | Refractometer | |
CN101799413B (en) | Experimental apparatus for measuring refractive indexes of liquid and measuring method thereof | |
Vishnyakov et al. | GET 138-2021 state primary refractive index standard | |
Tilton | Testing and accurate use of Abbe-type refractometers | |
Karabegov | Automatic differential prism refractometer for monitoring process liquids | |
CN103884684A (en) | Optical system of high-accuracy digital V-prism refractometer | |
RU2806195C1 (en) | Photoelectric method for measuring the refractive index and average dispersion of motor fuels and device for its implementation | |
CN203772739U (en) | Optical system of high-precision digital V-prism refractometer | |
Dib et al. | Immersed diffraction grating refractometers of liquids | |
US2502913A (en) | Refractometer | |
FI20215647A1 (en) | An optical multimeter | |
RU157412U1 (en) | AUTOMATIC DIGITAL REFRACTOMETER FOR DETERMINING THE REFRACTION INDICATOR OF LIQUIDS | |
Petzold et al. | V-block refractometer for monitoring the production of optical glasses | |
Yurin et al. | Refractive index measurement using a modified Littrow–Abbe method | |
RU2241220C2 (en) | Method for measuring strength of vodka and device for realization of said method | |
US2387581A (en) | Refractometer for turbid liquids and pulpous substances | |
RU2315286C1 (en) | Video refractometer |