SU1100542A1 - Automatic total internal reflection refractometer - Google Patents

Automatic total internal reflection refractometer Download PDF

Info

Publication number
SU1100542A1
SU1100542A1 SU802958307A SU2958307A SU1100542A1 SU 1100542 A1 SU1100542 A1 SU 1100542A1 SU 802958307 A SU802958307 A SU 802958307A SU 2958307 A SU2958307 A SU 2958307A SU 1100542 A1 SU1100542 A1 SU 1100542A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
lens
prism
lever
illuminator
refractometer
Prior art date
Application number
SU802958307A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Павлович Байдаков
Original Assignee
Киевский Технологический Институт Пищевой Промышленности
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Киевский Технологический Институт Пищевой Промышленности filed Critical Киевский Технологический Институт Пищевой Промышленности
Priority to SU802958307A priority Critical patent/SU1100542A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1100542A1 publication Critical patent/SU1100542A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕФРАКТО-: МЕТР ПОЛНОГО ВНУТРЕННЕГО ОТРАЖЕНИЯ с устройством след щего уравновешивани , содержащий осветитель и установленные последовательно по ходу из.-г лучени  конденсер,-измерительную призму , объектив и фотоприемники, разЯещеиные на подвижном рычаге, о тл и. ч а ю щ и и с   тем, что, с цельк ) повышени  чувствительности и точности измерений, объектив установле.н на подвижном рычаге на минимальном рассто нии от выходной грани призмы, обеспечивающем рабочий ход подвижного рычага. 2. Рефрактометр по п. 1, о т л ич а ю щ и и с   TeMj что, с целью упрощени  его обслуживани  и юстировки , подвижный рычаг и механизм устройства след щего уравновешивани , расположеш с на поворотном рронштейне, (Л выполненном с возможностью перемещени  вдольОСИ поворота.1. AUTOMATIC REFRACTO-: A METER OF COMPLETE INTERNAL REFLECTION with a tracking equilibrium device containing an illuminator and installed in series along the out-of-beam path, a capacitor, a measuring prism, a lens and photodetectors dispersed on a moving lever, about a t. With the aim of increasing the sensitivity and accuracy of measurements, the lens is mounted on the movable lever at a minimum distance from the output face of the prism, which provides the working stroke of the movable lever. 2. The refractometer according to claim 1, which is based on TeMj that, in order to simplify its maintenance and adjustment, the movable lever and the follow-up balancing mechanism are located on the rotatable arm (L) along the pivot.

Description

Изобретение относитс  к автоматизации производства и может быть использовано дл  измерени  показател  преломлени  жидкостей в пищевой, химической, медицинской и фармацевтической промьгашенности. Известен автоматический рефрактометр с устройствами след щего урав новешивани , содержащий осветитель лампу накаливани или ртутный освети тель, конденсор,, измерительную при му, и рычаг с установленными на нем одним или несколькими фотоприемни- ками. Нить накаливани  осветител  расположена перпендикул рно плоскост перемещени  рычага и обеспечивает сравнительно резкое изображение границы светотени, проецируемой . на фотоприемники ij . Однако в данном рефлектометре воз можно изменение положени  нити нака- ливани  вследствие ее провисани  в процессе работы или вследствие замены осветител . Смещение нити накаливани в направлении, перпендикул рном к ос конденсора,-, приводит к по влению аддитивной погрешности измерени , а смещение ее вдоль оси.конденсора к по влению, мультипликативной погреш ности измерени . Аналогичные погретности возникают и при смещении конде сора относительно призмы, например в случае профилактического ремонта. Указанные погрешности могут возник нуть и в случае смещени  относительно призмы механизма след щей системы вместе с осью рычага, на котором установ лены фотоприемники. Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности автоматический рефрактометр полного внутреннего отражени  с устройством след щего уравновешивани , содержащий осветитель и установленные последовательно .по ходу излучени  :конденсор,.,; измери тельную призму, объектив и фотоприемники , размещенные на подвижном рычаге 2. В случае установки объектива на рассто нии от фотоприемников, равном фокусному, возможно обеспечение устой чивости показаний при смещении осветител  или,; конденсора,, когда предел ный лзгч на выходе из йризмы расположен параллельно оси объектива. Дл  предельного луча, расположенного под углом кОСИ объектива, смещение осветител  или конденсораприводит к смещению границы светотени относительно фотоприемников и по влению погрешности измерени . Длина луча, соответствующего предельному, расположенного между объективом и фотопреобразовательным устройством и совпадающего с главной или побочной осью объектива измен етс  в процессе рефрактометра. Поэтому дл  большей, части шкалы наблюдаетс  несовпадение фокуса объектива со светочувствительной поверхностью фотоприемникрв. Вследствие этого смещение относительно призмы, осветител ,- конденсора или механизма след щей системы вместе с объективом приводит к снижению чувствительности и точности измерений. Цель изобретени  - повьш1ение чувствительностии точности измерений, а .также упрощение обслуживани . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в рефрактометре полного внутреннего отражени  с устройством след щего уравновешивани , содержащем осветитель и установленные последовательно по ходу излучени  конденсор, , измерительнзпо призму, объектив и фртоприемники , размещенные на подвижном рычаге, объектив установлен на подвижном рычаге на минимальном рассто нии от выходной грани призмы, обеспечивающем рабочий ход подвижного рычага. Кроме того, подвижный рычаг и механизм устройства след щего уравновешивани  могут быть расположены на поворотном кронштейне, вьшолненном с возможностью перемещени  вдоль оси поворота. .. На фиг. 1 представлена схема автоматического рефрактометра полного внутреннего отражени , на фиг. 2 и 3 - ход предель11ых лучей, направленных под углом к реи объектива, и вли ние расположени  объектива на величину отклонени  границы светотени от оси рычага. Автоматиа1еский рефрактометр полного внутреннего отражени  (фиг. 1), соержит осветитель 1, конденсатор 2, змерительнзто призму 3, омываемую контролируемой жидкостью, подвижный рычаг 4 с объективом 5 и фоториемниками б, реверсивный электровигатель 7, кулачок 8 и толкатель 9, т гу 10 и поворотный кронштейн 11, который может поворачиватьс  и смеатьс  в вертикальном направлении относительно направл ющих, в которых он установлен. Устройство работает следующим обра зом. В результате отражени  от границы раздела стекло-жидкость конического пучка лучей, прошедших отосветител  1 через конденсор, 2, на выходе из измерительной призмы 3 образуетс  луч, соответствующий предельному , по сторонам от него расположены лучи, образующие сэетрвые потоки светлой и темной зон. Граница раздела между световыми потоками св лой и темной .зон при соответствующей настройке след щей системы рефрактометра проецируетс  в момент измере ни  в середину фотоприемников 6. Если объектив 5 установлен на рассто нии от фотопреобразовательного устро ства, -равном фокусному,, то рычаг 5 в MotyieHT измерени  расположен параллельно предельному лучу, расположен.ному на выходе из призмы 3v Непараллельность между предельным лучом, ра положенным на выходе из призмы, и осью рычага с объективом, возникша  в результате изменени  показател  пр ломлени  жидкости, приводит к смещению границы светотени относительно середины фотоприемников 6, на выходе которых по вл етс  сигнал разбаланса . Этот сигнал после усилени  поступает на реверсивный двигатель 7 который перемещает кулачок 8, толкатель 9, т гу 10 и рычаг, А в направлении совмещени  границы светотени с серединой фотоприемников 6 и уменьшени  сигнала разбаланса. Показатель преломпени  жидкости определ етс  по положению указывающей стрелки, расположенной на одной оси с кулачком 8, Смещение осветител  1 приводит к смещению предельного луча на выходе призмы 3. Ход луча, соответствующего предельному, от смещенного орветйтел  через оптическую систему показан пунктиром на фиг. 1. Дл  одного и то го же показател .преломлени  контролируемой жидкости лучи, соответствую щие предельному и распростран ющиес  от смещенного и несмещенного осветител , расположены на выходе из призмы под.Одним и тем же углом к ее выходной грани, т.е. параллельно fflpiy другу. Любой луч, соответствующий предельному и расположенный параллел но рычагу 4 и оптической оси объекти ва 5, после прохождени  через объектив попадает в.фокус, совпадающий с серединой фотоприемников. Таким образом, смещение нити накала осветител  1 при правильной установке объектива не приводит к смещению границы светотени относительно фотопреобразовательного устройства и показани  автоматического рефрактометра не измен ютс . Если задн   фокальна  плоскость объектива не совпадает с плоскостью светочувствительной поверхности фотоприемников 6, то пр.и изменении положени  осветител  происходит смещение границы светотени относительно фотоприемников, вследствие чего возникает погрешность измерени . Следовательно, смещение или поворот конденсора.2 . относительно первоначального положени  при условии отсутстви  виньетировани  и правильной юстировке объектива не приводит к заметной погрешности измерени . Перемещение.кронштейна 11 в направлении , указанном стрелкой, когда след ща  система находитс  в уравновешенном состо нии, не оказывает сзпцественного вли ни  на результаты измерени , так как в случае вертикального смещени  кронштейна предельный луч, расположенный на выходе из призмы, остаетс  параллельным рычагу 4 и. оптической оси объектива 5. Дл  уменьшений погрешностей, св занных со смещением осветител , конденсора . или механизма след щей системы , нар ду с установкой объектива на рычаге требуетс  правильна  юстировка объектива, заключающа с  в совмещении главной оптической оси. объектива 5 с осью рычага 4 и задней главной фокальной плоскости объектива со светочувствительной поверхностью фотопреобразовательного устройства. В результате того, что визуальна  юстировка объектива затруднительна, в предлагаемом рефрактометре используетс  .перемещение кронштейна 11 в вертикальном направлении нащавл ющих , в которых он установлен.При правильной юстировку объектива перемещение кронштейна в момент измерени  не Ьриводит к изменению показаний . В то же врем  измерение показаний рефрактометра укаагывает на необходимость дополнительной юстировки объектива. Указанное устройство позвол ет одновременно улучшить услови  обслуживани , В случае необхо$ димости осмотра или ремонта кронштейн 11 можно повернуть относител но направл ющих, в которых он уста новлен. На работу автоматического рефра тометра вли ет расположение объектива 5 на рычаге 4, которые  вл ютс  элементами след щей системы .автоматического рефрактометра. В сл чае наличи  рассогласовани  (фиг и 3). между предельным лучом выходе из призмы и рычагом с установленным на -нем объективом величина h смещени  границы светотени относительно фотоприемников зависит от места установки о5ъектива . Из фиг. 2 и 3 видно, что вели чина h тем большеj чем больше рассто ние между объективен и фотоприемником . Увеличению рассто ни  между фото преобразовательным устройством и /объективом преп тствует выходна  грань призмы. 2 При одной и той же величине рассог ласовани  ь9 увеличение смещени  позвол ет увеличить сигнал небаланса на выходе фотойреобразовательного устройства и уменьшить порог чувствительности рефрактометра. Это способствует уменьшению рассогласовани  Ь Q между предельньм лучом на выходе из призмы и осью рычага и -увеличению точности при измерении показател  преломлени . Использование предлагаемого автоматического рефрактометра позвол ет уменьшить погрешности, возникакацие вследствие смещени  осветител , кон денсора или механизма след щей системы относительно призмы, обеспечивает правильную юстировку обг.ектива и уменьшает св занные с юстировкой объектива погрешности измерени , а также практически исключает необходимость настройки рефрактометра в случае замены осветител  или конден- . сора и улучшает услови  обслуживани  .The invention relates to the automation of production and can be used to measure the refractive index of liquids in the food, chemical, medical and pharmaceutical industry. An automatic refractometer with devices for tracking the equilibrium is known, which contains an incandescent lamp or a mercury lamp, a condenser, a measuring device, and a lever with one or several photodetectors installed on it. The filament of the illuminator is located perpendicular to the plane of movement of the lever and provides a relatively sharp image of the boundary of the light and shade projected. on photodetectors ij. However, it is possible to change the position of the filament in this reflectometer due to its sagging during operation or due to the replacement of the illuminator. The displacement of the filament in the direction perpendicular to the condenser axis, -, leads to the occurrence of additive measurement error, and its displacement along the axis of the condenser leads to the appearance of a multiplicative measurement error. Similar surface conditions also occur when the cone is biased relative to the prism, for example, in the case of preventive maintenance. These errors may also occur in the case of displacement relative to the prism of the mechanism of the tracking system, together with the axis of the lever on which the photodetectors are mounted. Closest to the proposed by the technical nature of the automatic total internal reflection refractometer with the device for tracking the balance, containing the illuminator and installed in series with the radiation: condenser,.,; measuring prism, lens and photodetectors placed on the movable lever 2. In case the lens is installed at a distance from the photodetectors equal to the focal length, it is possible to ensure the stability of the readings when the illuminator is displaced or; the condenser, when the limit lgx at the exit from the lens is parallel to the axis of the lens. For the limiting beam, which is located at an angle to the lens, the shift of the illuminator or condenser leads to a shift in the light-shade boundary relative to the photodetectors and the occurrence of measurement error. The length of the beam corresponding to the limiting one located between the lens and the photoconverting device and coinciding with the main or secondary axis of the lens varies in the process of the refractometer. Therefore, for the larger part of the scale, there is a discrepancy between the focus of the lens and the photosensitive surface of the photodetectors. As a result, the displacement relative to the prism, illuminator, - condenser or mechanism of the tracking system together with the lens leads to a decrease in sensitivity and accuracy of measurements. The purpose of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of measurements, as well as simplify maintenance. This goal is achieved by the fact that in a refractometer full internal reflection with a tracking equilibrium device containing an illuminator and a condenser, measuring in parallel with the prism, lens and front receiving receptacles placed on the moving arm, mounted on the movable arm at a minimum distance from output face of the prism, providing the working stroke of the movable lever. In addition, the movable lever and the mechanism of the follow-up balancing device can be located on a swivel bracket, designed to be movable along the axis of rotation. .. FIG. 1 is a diagram of an automatic total internal reflection refractometer; FIG. 2 and 3 show the course of the ultimate rays directed at an angle to the lens and the influence of the location of the lens on the deviation of the light and shadow border from the axis of the lever. The automatic refractometer of total internal reflection (Fig. 1) will contain illuminator 1, condenser 2, measuring prism 3 washed by a controlled fluid, movable lever 4 with lens 5 and photo detectors b, reversible electromotor 7, cam 8 and pusher 9, t gu 10 and a pivot bracket 11 that can rotate and mix in a vertical direction relative to the guides in which it is mounted. The device works as follows. As a result of reflection from the glass-liquid interface of the conical beam of rays that passed the luminaire 1 through the condenser 2, a beam corresponding to the limiting beam is formed at the exit of the measuring prism 3, the rays forming net currents of the light and dark zones are located on the sides of it. The interface between the luminous flux and the dark zone, with appropriate adjustment of the tracking system of the refractometer, is projected at the time of measurement into the center of the photodetectors 6. If the lens 5 is set at a distance from the phototransformative device, equal to the focal length, then the lever 5 in MotyieHT the measurement is located parallel to the limiting beam, located at the exit of the prism 3v Non-parallelism between the limiting beam, located at the exit of the prism, and the axis of the lever with the lens, resulting from a change in p refraction liquid leads to a shift of light and shade boundary relative to the middle photodetectors 6, the output of which is the unbalance signal. After amplification, this signal is supplied to the reversing motor 7 which moves the cam 8, the pusher 9, the puller 10 and the lever, A, in the direction of combining the light and shade boundary with the center of the photodetectors 6 and reducing the unbalance signal. The liquid refractive index is determined by the position of the pointing arrow located on the same axis with the cam 8. The offset of the illuminator 1 leads to the displacement of the limiting beam at the exit of the prism 3. The stroke of the beam corresponding to the limiting one from the displaced ellipse through the optical system is shown by a dotted line in FIG. 1. For the same index of refraction of the controlled liquid, the rays corresponding to the limiting and propagating from the displaced and unbiased illuminator are located at the exit from the prism under the same angle to its output face, i.e. parallel to fflpiy friend. Any beam corresponding to the limiting and parallel to the lever 4 and the optical axis of the object 5, after passing through the lens, gets into focus coinciding with the middle of the photoreceivers. Thus, the displacement of the filament filament of the illuminator 1, when the lens is correctly installed, does not displace the light-shade boundary relative to the photoconverting device and the automatic refractometer readings do not change. If the rear focal plane of the lens does not coincide with the plane of the photosensitive surface of the photodetectors 6, then changing the position of the illuminator causes a shift in the light and light boundary relative to the photodetectors, as a result of which a measurement error occurs. Consequently, the displacement or rotation of the condenser. relative to the initial position, provided that there is no vignette and correct alignment of the lens does not lead to a noticeable measurement error. The movement of the bracket 11 in the direction indicated by the arrow when the tracking system is in a balanced state does not have a significant effect on the measurement results, since in the case of a vertical shift of the bracket, the limit beam located at the exit of the prism remains parallel to the lever 4 and . the optical axis of the lens 5. To reduce the errors associated with the displacement of the illuminator, the condenser. or a follow-up mechanism, in addition to mounting the lens on the lever, correct alignment of the lens, consisting in alignment of the main optical axis, is required. lens 5 with the axis of the lever 4 and the rear main focal plane of the lens with the photosensitive surface of the photoconversion device. As a result of the fact that the visual adjustment of the lens is difficult, the proposed refractometer uses the movement of the bracket 11 in the vertical direction of the boards in which it is installed. If the lens is correctly adjusted, moving the bracket at the time of measurement does not change the readings. At the same time, measuring the readings of the refractometer indicates the need for additional adjustment of the lens. This device allows simultaneously improving service conditions. In case of the need for inspection or repair, bracket 11 can be turned relative to the guides in which it is installed. The operation of the automatic refractometer is influenced by the location of the lens 5 on the lever 4, which are elements of a follow-up system of an automatic refractometer. In case of a mismatch (figs and 3). between the limiting beam coming out of the prism and the lever with the lens mounted on its lens, the h offset value of the light and shadow relative to the photodetectors depends on the location of the lens. From FIG. 2 and 3, it is seen that the larger the distance h between the objective and the photodetector, the larger the value of h. The extension of the distance between the photo conversion device and the / lens is prevented by the exit edge of the prism. 2 With the same dissatisfaction value 9, an increase in the displacement allows an increase in the unbalance signal at the output of the photoreconverter and a decrease in the sensitivity threshold of the refractometer. This helps to reduce the mismatch b Q between the limiting beam at the exit of the prism and the axis of the lever and to increase the accuracy in measuring the refractive index. The use of the proposed automatic refractometer reduces errors due to displacement of the illuminator, condenser or mechanism of the follow-up system relative to the prism, ensures correct alignment of the obg.lective and reduces measurement errors associated with adjusting the lens, and almost eliminates the need to adjust the refractometer in case of replacement illuminator or cond. litter and improves service conditions.

Claims (2)

1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕФРАКТОМЕТР ПОЛНОГО ВНУТРЕННЕГО ОТРАЖЕНИЯ с устройством следящего уравновешивания, содержащий осветитель и уста новленные последовательно по ходу излучения конденсор^-измерительную призму, объектив и фотоприемники, размещенные на подвижном рычаге, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, объектив' установлен на подвижном рычаге на минимальном расстоянии от выходной грани призмы, обеспечивающем рабочий ход подвижного рычага.1. AUTOMATIC REFRACTOMETER OF COMPLETE INTERNAL REFLECTION with a follow-up balancing device containing a illuminator and a condenser-measuring prism, a lens and photodetectors arranged in series along the radiation, located on a movable arm, so that , in order to increase the sensitivity and accuracy of measurements, the lens' is mounted on a movable lever at a minimum distance from the output face of the prism, providing a working stroke of the movable lever. 2. Рефрактометр по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения его обслуживания и юстировки, подвижный рычаг и механизм устройства следящего уравновешивания, расположены на поворотном кронштейне, выполненном с возможностью перемещения вдоль оси поворота.2. The refractometer according to claim 1, with the fact that, in order to simplify its maintenance and adjustment, the movable arm and the mechanism of the tracking balancing device are located on a swivel bracket that can be moved along the axis turning. » Sib 1100542»Sib 1100542 Нить накаливания осветителя Illuminator filament 1 .11005421 .1100542
SU802958307A 1980-07-15 1980-07-15 Automatic total internal reflection refractometer SU1100542A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802958307A SU1100542A1 (en) 1980-07-15 1980-07-15 Automatic total internal reflection refractometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802958307A SU1100542A1 (en) 1980-07-15 1980-07-15 Automatic total internal reflection refractometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1100542A1 true SU1100542A1 (en) 1984-06-30

Family

ID=20908971

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802958307A SU1100542A1 (en) 1980-07-15 1980-07-15 Automatic total internal reflection refractometer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1100542A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Дикий Б.Ф. Автоматический контроль состава и свойств пищевых продуктов. М., Пищева прбмыпшён; ность, 1968, с. 64 2. Авторское свидетельство СССР . v № 137689, кл. G 01 N 21/43, 1961 .(прототип)., *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2720810A (en) Measuring instrument
CN206146834U (en) V V -prism refractometer based on auto -collimation and CCD vision technique
SU1100542A1 (en) Automatic total internal reflection refractometer
US2322813A (en) Scale
US2405731A (en) Variable circle for stadiametric range finders
US2324449A (en) Method and apparatus for ascertaining the focus of reflectors
RU2478185C1 (en) Apparatus for determining spatial orientation of objects
US4487503A (en) Refractometer using the limiting angle method
SU1182258A1 (en) Device for measuring linear dimensions of objects
US2911877A (en) Geodetical instruments
US3054323A (en) Automatic optical measuring instrument
SU1290233A2 (en) Device for checking optical catъs eye
SU1043530A1 (en) Method and device for measurig refraction index
SU535454A1 (en) Device for determining the relative position of an object's elements
SU1509815A1 (en) Arrangement for detecting unfocusing of camers
SU1165882A1 (en) Device for checking rectilinearity
RU1800289C (en) Method of measuring radiation flux density from distant source
SU1523907A1 (en) Spherometer
SU1052854A1 (en) Method and apparatus for inspecting optical cat's eye
SU1762132A1 (en) Method of adjustment of photometer
SU1721436A1 (en) Device for control of angle of a prism
US3374046A (en) Reading microscope with interpolation prism
SU130210A1 (en) Automatic refractometer
SU1163156A1 (en) Photoelectronic photometer
SU1644001A1 (en) Differential method for measuring optical constants of liquids