RU2730040C1 - Поляриметр погружной для контроля доли ароматических углеводородов в светлых нефтепродуктах - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к оптической измерительной технике. Поляриметр погружной для контроля доли ароматических углеводородов в светлых нефтепродуктах содержит источник света, коллимирующую линзу, в параллельном пучке диаметром D установлены поляроид и призму Волластона с плоскостями пропускания ±45° относительно друг друга, кювету длиной L, погруженную в исследуемый продукт. Кювета содержит первое, второе и третье окна и отверстия возле окон. На кювете закреплены постоянные магниты. На втором окне нанесено зеркальное покрытие. Первое и третье окна наклонены в разные стороны относительно оси кюветы так, что наклоненные падающий и отраженный поляризованные пучки света под углом θ=arctg[(0,5D+3)/L] падают на входное первое и выходное третье окна параллельно их нормалям. Призма Волластона установлена после третьего окна, за которой установлена линза, дифференциальный фотоприемник, электронный блок: фокусное расстояние линзы удовлетворяет условиюгде Δх - расстояние между центрами чувствительных площадок дифференциального фотоприемника; β - угол отклонения каждого луча после призмы Волластона относительно первоначального направления света до призмы. Технический результат заключается в обеспечении возможности снижения погрешностей измерения. 2 ил.

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а точнее - к поляризационным приборам, измеряющим угол поворота плоскости поляризации света, прошедшего через вещество, обладающее естественной или наведенной продольным магнитным полем оптической активностью.

Предлагаемое устройство относится к числу экспрессных анализаторов светлых нефтепродуктов, в частности, к анализаторам доли ароматических углеводородов.

Долю ароматических углеводородов, например, в бензинах обычно определяют газохроматографическим методом [1]. Для этого используют дорогостоящее оборудование и тратят много времени.

Ароматические углеводороды существенно отличаются по своим физическим свойствам от парафино-нафтеновых составляющих светлых нефтепродуктов, например, постоянной Коттона-Мутона, плотностью, диэлектрической проницаемостью, показателем преломления, дисперсией, в том числе и постоянной Верде.

Поэтому существует ряд способов и устройств для экспрессного контроля доли ароматических углеводородов в смесях светлых нефтепродуктов без хроматографических приборов.

Так, например, известен способ определения суммарного содержания ароматических углеводородов в нефтяных фракциях и светлых нефтепродуктах [2], в котором используется эффект Коттона-Мутона. Согласно этому способу светлые нефтепродукты представляют в виде двух компонент: парафино-нафтеновых углеводородов (растворитель), характеризующиеся не большим значением постоянной Коттона-Мутона, и ароматических углеводородов (растворенное вещество), у которых постоянная Коттона-Мутона существенно выше.

Для реализации известного способа [2] используются лабораторные поляриметры, содержащие источник коллимированного монохроматического пучка света и установленные последовательно первый линейный поляризатор, кювета с исследуемым нефтепродуктом, четвертьволновая пластинка, второй линейный поляризатор, фотоприемник, соединенный с электронным блоком и индикатором результатов измерений. Кювета помещена между полюсами постоянного магнита. Вектор напряженности магнитного поля направлен перпендикулярно (поперек) направления распространения поляризованного пучка света.

Плоскость пропускания первого поляризатора составляет угол 45° с направлением вектора напряженности магнитного поля магнита, а плоскость пропускания второго поляризатора в исходном положении (без магнитного поля) составляет угол -45°. В этом положении фотоприемник воспринимает минимальный свет.

Под воздействием поперечного магнитного поля молекулы ароматических углеводородов ориентируются вдоль силовых линий магнитного поля и исследуемый нефтепродукт приобретает двойное лучепреломление

где n_|| и n_⊥ - показатели преломления нефтепродукта в параллельном и перпендикулярном направлениях относительно вектора напряженности магнитного поля;

С_λ - константа Коттона-Мутона для длины волны λ;

Н - напряженность магнитного поля.

В этом случае нефтепродукт можно представить в виде фазовой пластинки, «быстрая» ось которой совпадает с направлением действия напряженности магнитного поля и на выходе кюветы создается разность фаз между взаимно перпендикулярными компонентами поляризованного света

где λ - длина волны света;

L - длина пути света в нефтепродукте.

При этом свет становится эллиптически поляризованным, а интенсивность света на фотоприемнике возрастает.

Кристаллографические оси четвертьволновой пластинки установлены так, что ее «быстрая» ось совпадает с плоскостью пропускания первого поляризатора. Поэтому после четвертьволновой пластинки свет становится снова плоско поляризованным, азимут которого зависит от разности фаз δ.

Поворачивая второй поляризатор на угол ϕ, добиваются компенсации возникшей разности фаз δ, то есть добиваются снова минимального света, попадающего на фотоприемник, как было в исходном положении (без магнитного поля). Угол поворота ϕ второго поляризатора пропорционален возникшему под действием магнитного поля двойному лучепреломлению (n_||-n_⊥) и, соответственно, характеризует долю ароматических углеводородов в исследуемом нефтепродукте.

Однако этот известный способ определения суммарного содержания ароматических углеводородов имеет ряд существенных недостатков.

Во-первых, для достижения эффекта Коттона-Мутона требуется магнитное поле высокой напряженности (от 15 до 20 кЭ). Для достижения такой напряженности требуется массивные электромагниты, а для их питания - мощные источники тока.

Во-вторых, для получения желаемой чувствительности поляриметрах устанавливают узкие и длинные кюветы (L≈300 мм, шириной не более 5 мм), что затрудняет термостабилизировать кювету для устранения свильности и возникновения двойного лучепреломления, вызванного градиентом температуры в нефтепродукте.

В-третьих, подобные установки массивные, что делает их непригодным для экспрессных анализов нефтепродуктов, тем более для встраивания их в трубопроводах для непрерывного контроля светлых нефтепродуктов.

Известен способ экспрессной оценки доли ароматических углеводородов в светлых нефтепродуктах по патенту [3], в котором используется тоже магнитное поле, но продольное по отношению к направлению распространения света. При этом происходит эффект возникновения двойного лучепреломления для правой и левой циркуляции поляризованного света.

где n_л, n_п - показатели преломления исследуемого нефтепродукта для циркулярно поляризованного света левой и правой циркуляции;

V - постоянная Верде нефтепродукта;

- напряженность магнитного поля;

L - длина пути света, пройденного в нефтепродукте.

В результате сложения двух этих циркулярно поляризованных компонент света на выходе из исследуемого нефтепродукта получается линейно поляризованный свет, плоскость поляризации которого повернута относительно падающего на нефтепродукт линейно поляризованного света на угол

где V - постоянная Верде (удельное магнитное вращение в веществе [мин/э см]);

- напряженность магнитного поля [Эрстед];

L - длина пути света в веществе [см];

Ψ - угол между направлением лучей света и направлением вектора напряженности магнитного поля;

- постоянный конструктивный коэффициент.

Этот эффект называется эффектом Фарадея.

Таким образом, по найденному углу поворота плоскости поляризации а можно идентифицировать анализируемое вещество или найти концентрацию растворенного вещества в растворе, если заведомо известна разница постоянной Верде растворителя и растворенного вещества.

Так, например, по известным заранее величинам постоянных Верде гептана (V_геп=0,0125 мин/э см) и толуола (V_тол=0,0269 мин/э см) можно найти концентрацию С_% толуола, растворенного в гептане

где V_x - измеренная величина удельного магнитного вращения анализируемой смеси.

Учитывая линейную зависимость угла поворота плоскости поляризации α и постоянной Верде V, можно записать:

где α_х - угол поворота плоскости поляризации света, прошедшего путь L в исследуемом нефтепродукте при напряженности магнитного поля

α_геп, α_тол - углы поворота плоскости поляризации света гептана и толуола при тех же условиях, то есть при одинаковых

, L и ψ.

Для реализации этого известного способа [3] можно использовать, например, простые полярископы типа ПКС-125. Однако визуальные полярископы являются грубыми приборами. Их погрешность измерения угла поворота плоскости поляризации α находится в пределах от ±0,05° до ±0,5°.

Существует множество конструкций фотоэлектрических цифровых поляриметров и сахариметров, способных измерять углы поворота плоскости поляризации света с погрешностью от ±0,001° до ±0,005°. Но они предназначены для анализа растворов оптически активных веществ и конструктивно не приспособлены для встраивания магнитов с кюветами особой конструкции.

По совокупности существенных признаков наиболее близким аналогом по отношению к предлагаемому поляриметру является поляриметр погружной для контроля доли ароматических углеводородов в светлых нефтепродуктах, защищенный патентом РФ №2680861 [4].

Известный поляриметр погружной [4] содержит источник квазимонохроматического света в виде лазерного модуля 1 (фиг. 1), коллимирующую линзу 2, в параллельном пучке света диаметром D установлены линейные поляризаторы в виде поляроида 3 и призмы Волластона 4, плоскости пропускания которых между собой составляют углы ±45°. Между поляризаторами 3, 4 установлена кювета 5 длиной L, наполненная исследуемым нефтепродуктом 6 и выполнена в виде тонкостенной трубы 5 из диамагнитного материала, например, латуни. По ходу лучей установлены первое 7 и второе 8 окна из оптического стекла. В трубе кюветы 5 непосредственно у окон 7 и 8 выполнены отверстия 9. На втором окне 8 с противоположной от источника света 1 стороне нанесено зеркальное покрытие 10. На трубе кюветы 5 закреплены постоянные магниты 11, например, неодимовые, с аксиальным направлением напряженности магнитного поля. После поляризаторов установлены фокусирующие свет линзы 12 и фотоприемники 13, 14. Фотоприемники 13, 14 соединены с предварительными усилителями 15, 16, которые подключены к электронному блоку 17 с цифровым индикатором 18. Источник света 1 подключен к блоку питания 19. Наружные поверхности постоянных магнитов 11 защищены диамагнитным материалом 20, который нейтрален к нефтепродукту 6. Для удержания исследуемого нефтепродукта 6 и погружения в него кюветы 5 с окном 8, зеркальным слоем 10 и магнитами 11 поляриметр содержит резервуар, например, в виде обыкновенного стакана 21.

Известный поляриметр погружной [4] работает следующим образом.

Монохроматический и частично поляризованный пучок света от источника 1 (фиг. 1) проходит коллимирующую линзу 2, проходит поляризатор 3 и становится линейно поляризованным с азимутом поляризации +45° (или -45°) по отношению к плоскостям пропускания призмы Волластона 4, разделяется этой призмой на два одинаковые по интенсивности I₁ и I₂ пучка света с взаимно ортогональными азимутами поляризации, которые проходят кювету 5 с исследуемым нефтепродуктом 6, отражается от зеркального покрытия 10, повторно проходят исследуемый нефтепродукт 6, поляризатор 3, собираются линзами 12 и воспринимаются фотоприемниками 13, 14.

Если магнитного поля нет (магниты 11 не надеты на кювету 5), то интенсивности света I₁ и I₂ равны между собой и можно записать:

где р - степень поляризации источника света 1;

γ - азимут преимущественной поляризации света источника 1.

Под воздействием продольного (аксиального) магнитного поля надетых на кювету 5 постоянных магнитов 11 в исследуемом нефтепродукте 6 происходит эффект поворота плоскости поляризации линейно поляризованного света в каждом пучке на угол

где

- вектор напряженности продольного магнитного поля;

V - постоянная Верде исследуемого нефтепродукта;

2L - путь, пройденный светом в исследуемом нефтепродукте в кювете длиной L.

В этом случае фотоприемники 13, 14 воспринимают интенсивности света

Предварительные усилители 15, 16 работают в линейном режиме, поэтому на их выходах образуются потенциалы U₁ и U₂, пропорциональные интенсивностям света I₁ и I₂.

В электронном блоке 17 вычисляются: отношение разности сигналов U₁ и U₂ к их сумме

искомый угол поворота плоскости поляризации

а также процентное содержание ароматических углеводородов в светлых нефтепродуктах

где α_х - измеренный угол поворота плоскости поляризации света исследуемым нефтепродуктом под действием магнитного поля напряженностью

магнита 11 и при длине пути 21, пройденном в кювете 5 длиной L;

α_ар, α_пн - априори известные усредненные значения углов поворота плоскости поляризации света ароматических и парафино-нафтеновых составляющих, измеренных при тех же значениях

и 2L.

K_T - тарировочный коэффициент, зависящий от типа нефтепродукта.

Тарировочный коэффициент K_T устанавливают экспериментально по эталонным образцам конкретной группы прозрачных нефтепродуктов.

Следовательно, перед началом измерений доли ароматических углеводородов оператор с помощью меню выбирает режим работы: «БЕНЗИН», «КЕРОСИН», «ДИЗТОПЛИВО» и т.д.

Известный поляриметр [4] имеет ряд существенных недостатков.

Во-первых, падающие под углом β на окно 7 кюветы 5 и выходящие из нее параллельные пучки света преломляются дважды: на входной плоскости окна 7 и на выходной плоскости 7, которая соприкасается с исследуемым нефтепродуктом 6. Если при входе лучей на границе воздух-стекло с показателем преломления

угол преломления ε постоянен

то на границе стекло 7 - нефтепродукт 6 угол преломления не постоянен и изменяется в зависимости от показателя преломления нефтепродукта 6. В результате при изменении показателя преломления нефтепродукта 6 от

до

пучки света, попадающие на линзы 12, приходят под различными углами и собранные линзами 12 пучки света перемещаются по фотоприемникам 13, 14, что может привести к разбалансу сигналов фотоприемников и появлению дополнительной погрешности измерений доли ароматики.

Во-вторых, при использовании двух отдельных фото приемников 13, 14 требуется подбор их по чувствительности, что неудобно при серийном производстве поляриметров.

В-третьих, вхождение линейно поляризованных коллимированных пучков света в окно 7 под углом β приводит к неравенству коэффициентов отражения

и

компонент поляризованного света, и, как следствие, - к эффекту дополнительного изменения азимута линейной поляризации света на угол

что приходится учитывать с помощью программы процессора электронного блока 17.

В-четвертых, отраженные от зеркального покрытия 10 пучки света диаметром D должны свободно пройти между призмой Волластона и стенками кюветы 5 без касания их поверхностей. Поэтому для использования существующих постоянных магнитов с внутренним диаметром, например, 24 мм, приходится выполнять кювету 5 тонкостенной и использовать квантовые генераторы для формирования узких пучков света, что, в свою очередь, влечет за собой применение мероприятий по нейтрализованию эффектов частичной поляризации и изменения азимута частичной поляризации излучения квантовых генераторов.

Предлагается новое устройство, свободное от упомянутых недостатков.

Предлагается поляриметр погружной для контроля ароматических углеводородов в светлых нефтепродуктах, содержащий источник квазимонохроматического света, коллимирующую линзу, в параллельном пучке света диаметром D установлены линейные поляризаторы в виде поляроида и призмы Волластона. Плоскости пропускания поляризаторов составляют между собой углы ±45°. Между поляризаторами установлена кювета длиной L наполненная исследуемым нефтепродуктом и выполнена в виде тонкостенной трубы из диамагнитного материала с установленными по ходу лучей первым и вторым окнами из стекла. В трубе кюветы непосредственно у окон выполнены отверстия. На втором окне с противоположной от источника света стороны нанесено зеркальное покрытие. На трубе кюветы закреплены постоянные магниты с аксиальным направлением напряженности магнитного поля. Далее установлены фокусирующая свет линза, фотоприемники и электронный блок.

Падающий в центр второго окна коллимированный пучок света наклонен относительно нормали к его зеркальной поверхности на угол

Первое окно выполнено в виде тонкой стеклянной плоскопараллельной пластинки и установлено нормально к падающему на нее параллельному пучку света. На выходе кюветы в отраженном от зеркальной поверхности пучке света установлено третье окно так же в виде тонкой стеклянной плоскопараллельной пластинки, которая установлена нормально к отраженному от зеркальной поверхности второго окна. Призма Волластона установлена после третьего окна кюветы в отраженном пучке. Разведенные ею взаимно ортогонально поляризованные пучки света лежат в плоскости, которая составляет углы ±45° с плоскостью падения пучка света. Фотоприемники выполнены в виде двух фоточувствительных площадок дифференциального фотодиода. После призмы Волластона установлена линза, фокусное расстояние f' которой удовлетворяет условию

где Δх - расстояние между центрами чувствительных площадок дифференциального фотодиода;

β - угол отклонения одного из лучей призмой Волластона относительно первоначального направления света до нее.

На фиг. 1 показана структурная схема известного аналога по патенту РФ №2680861.

На фиг. 2 показана структурная схема предлагаемого поляриметра погружного для контроля ароматических углеводородов в светлых нефтепродуктах.

Предлагаемый поляриметр погружной для контроля ароматических углеводородов в светлых нефтепродуктах содержит источник квазимонохроматического света 1 (фиг. 2), например, в виде светодиода, коллимирующую линзу 2. В параллельном пучке света диаметром D установлены линейные поляризаторы в виде поляроида 3 и призмы Волластона 4. Плоскости пропускания поляризаторов 3, 4 составляют между собой углы ±45°. Между поляризаторами 3, 4 установлена кювета 5 длиной L, наполненная исследуемым нефтепродуктом 6, и выполнена в виде тонкостенной трубы из диамагнитного материала, например, из латуни. Кювета 5 содержит установленные по ходу лучей света первое 7 и второе 8 окна в виде тонких стеклянных плоскопараллельных пластинок. В трубе кюветы 5 непосредственно у окон выполнены отверстия 9. На втором окне 8 с противоположной от источника света 1 стороны нанесено зеркальное покрытие 10. На трубе кюветы 5 закреплены съемные постоянные магниты 11 с аксиальным направлением напряженности магнитного поля. Далее установлены фокусирующая свет линза 12, фотоприемники 13, 14, которые установлены в фокальной плоскости линзы 12 так, что в центре чувствительных площадок фотоприемников 13 и 14 сфокусированы разделенные призмой Волластона 4 лучи света. Фотоприемники 13, 14 выполнены, например, в виде дифференциального фотодиода, которые подключены через предварительные усилители 15, 16 к электронному блоку 17 с цифровым индикатором 18. Источник света 1 подключен к блоку питания 19. Наружные поверхности постоянных магнитов 11 защищены диамагнитным материалом 20, который нейтрален к нефтепродукту 6. Для удержания исследуемого нефтепродукта 6 и погружения в него кюветы 5 с магнитом 11 поляриметр содержит резервуар 21.

Падающий в центр второго окна 8 коллимированный пучок света наклонен относительно нормали к его зеркальной поверхности 10 на угол

где D - диаметр пучка света;

L - длина кюветы.

Первое (входное) окно 7 установлено нормально к падающему на него пучку света, а именно так, что нормаль к его поверхности параллельна направлению распространения света, то есть окно 7 наклонено на угол θ относительно оси кюветы 5.

На выходе кюветы 5 в отраженном от зеркального покрытия 10 окна 8 пучке света установлено третье окно 22 подобное первому окну 7, но наклонено относительно оси кюветы 5 на угол θ в другую сторону, то есть установлено нормально к отраженному от зеркального покрытия 10 пучку света.

Призма Волластона 4 с углом разведения лучей 2β установлена после третьего окна кюветы 22 в отраженном пучке света. Разведенные призмой 4 взаимно ортогонально поляризованные пучки света лежат в плоскости, которая составляет углы ±45° с плоскостью падения пучка света. Фотоприемники 13, 14 выполнены в виде двух фоточувствительных площадок дифференциального фотодиода. После призмы Волластона 4 установлена линза 12, фокусное расстояние f' которой удовлетворяет условию (18)

где Δх - расстояние между центрами чувствительных площадок 13, 14 дифференциального фотодиода;

β - угол отклонения одного из лучей призмой Волластона 4 относительно первоначального направления излучения до призмы 4.

Предлагаемый поляриметр погружной для контроля ароматических углеводородов в светлых нефтепродуктах работает следующим образом.

Квазимонохроматический расходящийся пучок света от источника света 1 проходящий линзу 2, становится параллельным пучком света диаметром D. Далее свет проходит поляризатор 3 становится линейно поляризованным, проходит исследуемый нефтепродукт 6 и под углом θ падает в центр зеркального покрытия 10 окна 8.

После отражения от зеркального покрытия 10 второго окна 8 под таким же углом θ пучок света проходит второй раз исследуемый продукт 6, третье окно 22, призму Волластона 4, разделяется ею под углом 2β на два пучка и линзой 12 один пучок света собирается в центре чувствительной площадки фотоприемника 13, а другой - в центре чувствительной площадки фотоприемника 14.

Под воздействием продольного (аксиального) магнитного поля постоянного магнитного магнита 11 в исследуемом нефтепродукте 6 происходит эффект поворота плоскости поляризации линейно поляризованного света на угол

где V - постоянная Верде исследуемого нефтепродукта 6;

- постоянный конструктивный коэффициент (4).

Зависимости интенсивностей света I₁ и I₂, воспринимаемые фотоприемниками 13, 14, от угла поворота плоскости поляризации α исследуемым нефтепродуктом 6 можно найти по первым параметрам векторов Стокса

после перемножения матриц Мюллера, характеризующих воздействие каждого элемента оптики на свет согласно уравнению

где

- вектор Стокса, характеризующий свет от источника 1;

После перемножения матриц (19) получаем значения первых параметров векторов Стокса

в виде:

Усилители 15, 16 работают в линейном режиме, поэтому на их выходах потенциалы U₁ и U₂ пропорциональны интенсивностям света I₁ и I₂.

В электронном блоке 17 вычисляется: отношение разности сигналов U₁ и U₂ к их сумме

искомый угол поворота плоскости поляризации

а также процентное содержание ароматических углеводородов в нефтепродукте

где α_х - измеренный угол поворота плоскости поляризации света исследуемым нефтепродуктом 6;

α_ар, α_пн - априори известные усредненные значения углов поворота плоскости поляризации света ароматических и парафино-нафтеновых составляющих, измеренных при тех же значениях

2L и ψ (4).

K_T - тарировочный коэффициент, зависящий от типа нефтепродукта (бензин, керосин, дизтопливо и т.д.).

Для получения достоверных результатов измерения доли ароматических углеводородов предлагаемый поляриметр тарируется по известным эталонным образцам нефтепродуктов, например, чистый Н-гептан - типичный представитель парафиновых углеводородов и химически чистый толуол - типичный представитель ароматических углеводородов, а также 50%-ный раствор толуола в Н-гептане.

Но первоначально на стадии наладки поляриметр юстируют так, чтобы без постоянных магнитов 11 уровни сигналов U₁ и U₂ на выходах предварительных усилителей 15, 16 были равны между собой.

Суть тарировки состоит в том, что после сборки и юстировки поляриметра на кювету 5 надевают постоянные магниты 11, в стакан 21 заливают последовательно химически чистые Н-гептан и толуол, каждый раз вставляя кюветную часть поляриметра в стакан 21.

При этом каждый раз значения α_геп и α_тол заносят в память процессора электронного блока 17 в качестве постоянных величин. С целью проверки правильности занесения информации о α_тол и α_геп в кювету 5 (в стакан 21) заливают 50%-ный раствор толуола в Н-гептане. При этом показания индикатора 18 должны быть

В дальнейшем в процессе эксплуатации поляриметра значения α_тол и α_геп сохраняются.

Тарировочный коэффициент K_T устанавливают экспериментально по эталонным образцам конкретной группы прозрачных нефтепродуктов.

Следовательно, перед началом измерений доли ароматических углеводородов оператор с помощью меню выбирает режим работы «БЕНЗИН», «КЕРОСИН», «ДИЗТОПЛИВО» и т.д.

С помощью меню оператор выбирает необходимую ему информацию об измеренном угле поворота плоскости поляризации α, о процентном содержании ароматики

, либо о постоянной Верде V_x исследуемого нефтепродукта 6.

Основными преимуществами предлагаемого поляриметра погружного для контроля доли ароматических углеводородов в светлых нефтепродуктах по сравнению с известным [4] являются следующие.

Во-первых, коллимированные линейно поляризованные пучки света (падающий и отраженный) совпадают с нормалями соответственно первого окна 7 и третьего окна 22. Поэтому при нормальном падении поляризованного света коэффициенты отражения R_|| и R_⊥ составляющих поляризованного света равны между собой и дополнительного нежелательного вращения плоскости поляризации не происходит.

Во-вторых, благодаря нормальному падению света на первое 7 и третье 22 окна не происходит преломления света на гранях стекло-воздух и стекло-нефтепродукт и, следовательно, не происходит смещение лучей света в плоскостях фотоприемников 13, 14 при любых изменениях показателя преломления исследуемого нефтепродукта, что полностью исключает дополнительные погрешности измерений доли ароматических углеводородов

, угла поворота плоскости поляризации α° и постоянной Верде V.

В-третьих, в предлагаемом поляриметре применены дифференциальные фотоприемники, что всегда предпочтительно по сравнению с использованием отдельных фотоприемников, потому что дифференциальные фотоприемники изготовляют одновременно в одних условиях, в одном режиме, следовательно, их чувствительность и другие характеристики практически одинаковы. Поэтому отпадает необходимость подбора одинаковых фотоприемников.

В-четвертых, в отличие от прототипа [4] в предлагаемом устройстве между падающим и отраженным пучками света нет оптических элементов. Поэтому диаметры D падающего и отраженного пучков света могут быть гораздо большими, что позволяет при тех же размерах внутреннего диаметра магнитов 11 увеличить диаметр D пучков и применить обычный светодиод в качестве источника света.

Это избавляет от применения лазерных модулей, излучение которых частично поляризовано, а степень поляризации и азимут преимущественной поляризации этих лазеров зависит от температуры и величины тока питания.

Предлагаемый поляриметр погружной для контроля ароматических углеводородов в светлых нефтепродуктах найдет широкое применение в лабораториях и цехах нефтеперерабатывающих заводов для контроля технологических процессов изготовления моторных топлив, на нефтебазах, в лабораториях контролирующих организаций, ВУЗов и НИИ, связанных с нефтехимией.

Источники информации

1. ГОСТ Р 51941-2002 «Бензин. Газохроматографический метод определения ароматических углеводородов».

2. Способ определения суммарного содержания ароматических углеводородов в нефтяных фракциях и светлых нефтепродуктах. Патент РФ №2163717 от 26.06.2000 г.

3. Способ экспрессной оценки доли ароматических углеводородов в светлых нефтепродуктах и устройство для его осуществления. Патент РФ №2660388 от 08.08.2016 г.

4. Поляриметр погружной для контроля доли ароматических углеводородов в светлых нефтепродуктах. Патент РФ №2680861 от 07.02.2018 г.

Claims (4)

1. Поляриметр погружной для контроля доли ароматических углеводородов в светлых нефтепродуктах, содержащий источник квазимонохроматического света, коллимирующую линзу в параллельном пучке света диаметром D установлены линейные поляризаторы в виде поляроида и призмы Волластона, плоскости пропускания которых между собой составляют углы ±45°, между поляризаторами установлена кювета длиной L, наполненная исследуемым нефтепродуктом, и выполнена в виде тонкостенной трубы из диамагнитного материла с установленными по ходу лучей первым и вторым окнами из стекла, в трубе кюветы непосредственно у окон выполнены отверстия, на втором окне с противоположной от источника света стороне нанесено зеркальное покрытие, на трубе кюветы закреплены постоянные магниты с аксиальным направлением напряженности магнитного поля, фокусирующая свет линза, фотоприемники и электронный блок, отличающийся тем, что падающий в центр второго окна коллимированный пучок света наклонен относительно нормали к его зеркальной поверхности на угол θ=arctg[(0,5D+3MM)/L], первое окно выполнено в виде тонкой стеклянной плоскопараллельной пластинки, установленной нормально к падающему на нее параллельному пучку света, на выходе кюветы в отраженном от зеркала пучке света установлено третье окно также в виде тонкой стеклянной плоскопараллельной пластинки, которая установлена нормально к отраженному от зеркальной поверхности второго окна, призма Волластона установлена после третьего окна кюветы в отраженном пучке, разведенные ею взаимно ортогонально поляризованные пучки света лежат в плоскости, которая составляет углы ±45° с плоскостью падения пучка света, фотоприемники выполнены в виде двух фоточувствительных площадок дифференциального фотодиода, а после призмы Волластона установлена линза, фокусное расстояние f’ которой удовлетворяет условию
2. 
3. где Δх - расстояние между центрами чувствительных площадок дифференциального фотоприемника;
4. β - угол отклонения одного из разведенных призмой Волластона лучей относительно первоначального направления излучения до призмы.

Images