SU1749783A1 - Polarimeter for measuring sugar concentration in urine - Google Patents

Polarimeter for measuring sugar concentration in urine Download PDF

Info

Publication number
SU1749783A1
SU1749783A1 SU904796587A SU4796587A SU1749783A1 SU 1749783 A1 SU1749783 A1 SU 1749783A1 SU 904796587 A SU904796587 A SU 904796587A SU 4796587 A SU4796587 A SU 4796587A SU 1749783 A1 SU1749783 A1 SU 1749783A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
plane
polarization
mask
input
output
Prior art date
Application number
SU904796587A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Иванович Пеньковский
Валерий Игоревич Верещагин
Николай Александрович Петрановский
Фаат Фатыхович Закиров
Дмитрий Данилович Хамелин
Николай Алексеевич Аникин
Original Assignee
Центральное конструкторское бюро "Фотон"
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 Центральное конструкторское бюро "Фотон" filed Critical Центральное конструкторское бюро "Фотон"
Priority to SU904796587A priority Critical patent/SU1749783A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1749783A1 publication Critical patent/SU1749783A1/en

Links

Abstract

Использование: изобретение относитс  к оптическому приборостроению. Сущность изобретени : пол риметр содержит источник света, диафрагму, коллиматор, светофильтр , пол ризационный фильтр, кювету, двулучепреломл ющую призму Волластона, за которыми установлен модул тор в виде подвижной маски с окнами, расположенными со смещением на величину окна вдоль направлени  перемещени . Плоскость маски совмещена с плоскостью изображени  диафрагмы, причем плоскость раздвоени  лучей перпендикул рна направлению перемещени  маски. Фотоприемник соединен с входом усилител  с регулируемым коэффициентом усилени , выход которого подключен к цифровому вольтметру, и непосредственно св зан с первым входом устройства сравнени . К второму входу устройства сравнени  подключен источник эталонного напр жени , а выход устройства сравнени  соединен с регулируемым элементом источника тока, питающего источник света.3 ил. СО сUsage: the invention relates to an optical instrument. SUMMARY OF THE INVENTION: A polarimeter comprises a light source, a diaphragm, a collimator, a light filter, a polarization filter, a cuvette, a Wollaston birefringent prism, behind which a movable mask modulator is installed with windows arranged displaced by the window size along the direction of movement. The plane of the mask is aligned with the plane of the image of the diaphragm, with the bifurcation plane perpendicular to the direction of movement of the mask. A photodetector is connected to the input of an amplifier with an adjustable gain factor, the output of which is connected to a digital voltmeter, and is directly connected to the first input of the comparison device. A reference voltage source is connected to the second input of the comparator, and the output of the comparator is connected to an adjustable element of the current source that supplies the light source. 3 sludge. SO with

Description

Изобретение относитс  к оптическому приборостроению, а именно к пол риметрическим измерени м концентрации сахара в растворах.The invention relates to optical instrumentation, namely, to polarimetric measurements of the concentration of sugar in solutions.

Пол риметр позвол ет оперативно производить массовые обследовани  пациентов в клиниках, медпунктах, в быту дл  раннего диагностировани  и лечени  сахарного диабета.The field meter allows for rapid mass screening of patients in clinics, first-aid posts, in everyday life for the early diagnosis and treatment of diabetes mellitus.

Известные портативные пол риметры типа П-161 и круговые пол риметры типа СМ содержат подвижный и неподвижный пол ризационные фильтры, между которыми установлена кювета с исследуемой средой . Подвижный пол ризационный фильтр св зан с лимбом дл  визуального отсчета угла поворота этого фильтра. НеподвижныйThe well-known portable polarimeters of the P-161 type and circular polarimeters of the SM type contain movable and stationary polarization filters, between which a cuvette with the test medium is installed. A movable polarization filter is associated with a limb for visual reference of the angle of rotation of this filter. Still

фильтр выполнен из нескольких частей, плоскости пропускани  которых отличаютс  друг от друга на небольшой угол (5-8°), составл   так называемое полутеневое устройство .the filter is made of several parts, the transmission planes of which differ from each other by a small angle (5-8 °), constituted the so-called penumbral device.

Недостатками визуальных приборов  вл ютс  низка  точность измерений (± 0,1 по углу и ±0,2% по концентрации сахара), быстра  утомл емость оператора и вызванные этим дополнительные субьективные погрешности измерений.The drawbacks of visual instruments are low measurement accuracy (± 0.1 in angle and ± 0.2% in sugar concentration), rapid operator fatigue, and the resulting additional subjective measurement errors caused by this.

Известные фотоэлектрические пол риметры стро тс  по однолучевой компенсационной схеме. Часть из них строитс  по схеме компенсации угла поворота плоскости пол ризации путем поворота одного из пол ризационных фильтров, а часть - поFamous photoelectric polarimeters are constructed using a single-beam compensation scheme. Some of them are constructed according to the compensation scheme for the angle of rotation of the polarization plane by rotating one of the polarization filters, and some by

чh

ЈьЈ

юYu

ч| 00h | 00

0000

схеме с неподвижными пол ризационными фильтрами, но с применением клиновых, магнитооптических или электрооптических компенсаторов.circuit with fixed polarization filters, but with the use of wedge, magneto-optical or electro-optical compensators.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  пол риметр с неподЕижными пол ризационными фильтрами, содержащий источник света, конденсор, диафрагму, коллиматор , два пол ризационные фильтры, закрепленные так, что их плоскости пропускани  взаимно ортогональны и между ними установлена кювета с исследуемой средой и модул тор-компенсатор, работаю: щий с использованием эффекта Фараде .The closest to the proposed is a polarimeter with non-EASY polarization filters containing a light source, a condenser, a diaphragm, a collimator, two polarization filters fixed so that their transmission planes are mutually orthogonal and a cuvette with the medium under study and a modulator are installed between them. compensator, working: using the Farad effect.

Однако актианое вещество, например стекло ТФ5, модул тора-компенсатора, наход щеес  между пол ризационными фильтрами , неизбежно вносит искажение в состо ние пол ризации проход щего через него света из-за естественной или наведенной тепловыми нат жени ми анизотропии стекла, что вносит существенные погрешности в измерени  угла поворота плоскости пол ризации и, следовательно, концентраци  сахара.However, active substance, such as TF5 glass, a modulator-compensator located between polarization filters, inevitably distorts the state of polarization of the light passing through it due to natural or thermally induced anisotropy of glass, which introduces significant errors in measuring the angle of rotation of the polarization plane and, therefore, the concentration of sugar.

Кроме того, учитыва  закон Мал юса, описывающий зависимость интенсивности прошедшего света J от угла поворота плоскости пол ризацииIn addition, taking into account the law of Malus, describing the dependence of the intensity of the transmitted light J on the angle of rotation of the polarization plane

I I0cos2(a+ A a),I I0cos2 (a + A a),

сильное вли ние анизотропии полупрозрачного сло  делител  на состо ние пол ризации света, различи  в пропускании света полупрозрачного сло  и пол ризаторов,the strong influence of the anisotropy of the semitransparent layer of the divider on the state of polarization of light, the difference in the transmission of light of the semitransparent layer and polarizers,

различи  в чувствительност х и в других характеристиках фотоприемников,differences in sensitivity and other characteristics of photodetectors,

Цель изобретени  - повышение точности измерений и упрощение конструкции. Поставленна  цель достигаетс  тем, чтоThe purpose of the invention is to improve the measurement accuracy and simplify the design. The goal is achieved by the fact that

в пол риметре, содержащем источник света , диафрагму диаметром d, коллиматор с фокусом f, ограничивающую диафрагму, светофильтр, два пол ризационных фильтра , кювету, наполненную исследуемой средои , модул тор и фотоприемник, модул тор установлен за пол ризационными фильтрами , выполнен в виде подвижной маски с окнами размерами а х В, расположенными со смещением на величину ширины окна Вin a polarimeter containing a light source, a diaphragm of diameter d, a collimator with a focus of f, a limiting aperture, a light filter, two polarization filters, a cell filled with the medium under study, a modulator and a photodetector, the modulator is mounted behind the polarization filters, is designed as a mobile masks with windows of dimensions a x B, arranged offset by the width of the window B

вдоль направлени  перемещени , плоскость маски совмещена с плоскостью изображени  диафрагмы коллиматора проекционной системой с увеличением М, один из пол ризационных фильтров вы пол тalong the direction of movement, the mask plane is aligned with the image plane of the collimator diaphragm by the projection system with magnification M, one of the polarization filters is high

нен в виде двулучевой пол ризационной призмы, плоскости пол ризации р- и s-ком- понент которой составл ют углы ± 45° по отношению к плоскости пропускани  другого пол ризационного фильтра, угол раздвоени  лучей двулучевой призмой удовлетвор ет условиюin the form of a two-beam polarization prism, the polarization planes of the p- and s-components of which are angles of ± 45 ° with respect to the transmission plane of the other polarization filter; the bifurcation angle of the rays with a two-beam prism satisfies the condition

где 1о - интенсивность света, падающего на первый пол ризационный фильтр;where 1o is the intensity of the light falling on the first polarization filter;

До; - приращение угла после кюветы, при взаимно ортогональных пол ризационных фильтрах ( а 90°) и при малых углах Да (зона компенсации) приращение cll/d а всегда наименьшее, что  вл етс  не оптимальным дл  получени  наибольшей чувствительности и точности.Before; - increment of the angle after the cuvette, with mutually orthogonal polarization filters (a 90 °) and at small angles Yes (compensation zone) the increment cll / d and always the smallest, which is not optimal for obtaining the greatest sensitivity and accuracy.

Точные улоизмерительные устройства (точность в пределах тыс чных долей градуса ) или точные магнитооптические (электрооптические ) компенсаторы сложны конструктивно и дорогие.Precise metering devices (accuracy within thousand fractions of a degree) or exact magneto-optical (electro-optical) compensators are structurally complex and expensive.

Известные устройства, например балансна  схема дл  пол риметрических измерений , Котора  содержит делитель света в виде стекл нного кубика с полупрозрач- Ным слоем, два пол ризатора с плоскост ми пропускани  ± 45° по отношению к азимуту падающего на делитель линейно пол ризованного пучка света, два фотбприемн ка, включенных в мостовую схему, не могут обеспечить даже той точности измерений угла поворота плоскости пол ризации, которую обеспечивают известные описанные пол риметры. Причинами этого  вл ютс Known devices, for example, a balancing scheme for polarimetric measurements, Kotor contains a light divider in the form of a glass cube with a translucent layer, two polarizers with transmission planes ± 45 ° with respect to the azimuth of the linearly polarized light beam incident on the divider, two The photo receivers included in the bridge circuit cannot provide even the accuracy of measurements of the angle of rotation of the polarization plane, which is provided by the known polarimeters described. The reasons for this are

arctg- - /3 arctgarctg- - / 3 arctg

A-Md 2fA-Md 2f

причем плоскость раздвоени  лучей перпендикул рна направлению перемещени  маски, фотоприемник соединен через ем- когсть с входом усилител  с регулируемым коэффициентом усилител , выход которого соединен с цифровым вольтметром, и непосредственно соединен с первым входом устройства сравнени , на второй вход которого подключен источник эталонного напр жени , а выход устройства сравнени  подключен к регулируемому элементу источника тока, питающего источйик света.moreover, the bifurcation plane is perpendicular to the direction of movement of the mask, the photodetector is connected via capacitance to the input of the amplifier with an adjustable coefficient of amplifier, the output of which is connected to the digital voltmeter, and directly connected to the first input of the comparator, to the second input of which the reference voltage source is connected and the output of the comparator is connected to an adjustable element of the current source feeding the light source.

На фиг. 1 показана структурна  схема пол риметра дл  измерени  концентрации сахара в моче: на фиг, 2 - маска модул тора со стороны падающего на нее света (разрез А-А на фиг. 1); на фиг. 3 - крива  зависимости интенсивности света от угла поворота плоскости пол ризации света, иллюстрирующа  работу пол риметра.FIG. Figure 1 shows a structural diagram of a polarimeter for measuring the concentration of sugar in the urine: in Fig. 2 — the mask of the modulator from the side of the light incident on it (section A-A in Fig. 1); in fig. 3 shows the dependence of the light intensity on the angle of rotation of the plane of polarization of light, illustrating the operation of the polarimeter.

Пол риметр дл  измерени  концентрации сахара в моче содержит источник 1 света , установленные по ходу луча конденсатор 2, диафрагму 3 диаметром d, коллиматор 4 с фокусом f, ограничивающую диафрагму 5,A field meter for measuring the concentration of sugar in the urine contains a source of light 1, a condenser 2 installed along the beam, a diaphragm 3 with a diameter d, a collimator 4 with a focus f, a limiting aperture 5,

светофильтр 6, например, пропускающий желтый свет (лини  D спектра, т. е. А 589 нм), пол ризационные фильтры 7 и 8, между которыми установлена кювета 9 длиной L с защитными изотропными стеклами 10 и исследуемой средой 11. Один из пол ризационных фильтров, например фильтр 8, выполнен в виде двулучевой пол ризационной призмы, например, е виде призмы Вол- ластона, плоскости пол ризации р- и s-компонент которой составл ют углы ±45° по отношению к плоскости пропускани  другого закрепленного неподвижно пол ризационного фильтра 7. За призмой Вол- ластона 8 установлена линза 12, котора  совместно с коллиматорной линзой 4 составл ет проекционную систему с увеличением М. Угол раздвоени  лучей ft призмой Волластона 8 удовлетвор ет условиюa light filter 6, for example, transmissive yellow light (line D of the spectrum, i.e., A 589 nm), polarization filters 7 and 8, between which a cuvette 9 of length L with protective isotropic glasses 10 and the test medium 11 is installed. One of the polarization filters, for example, filter 8, is made in the form of a double-beam polarization prism, for example, in the form of Volaston's prism, the polarization plane of the p- and s-component of which are angles of ± 45 ° relative to the transmission plane of another fixed stationary polarization filter 7. Behind Wollaston's prism 8 getting lens 12 which together with the collimator lens 4 is a projection system with increasing M. bifurcation angle rays ft Wollaston prism 8 satisfies a condition

Ш 2fW 2f

arctg --- fi arctgarctg --- fi arctg

A -Md 2fA -Md 2f

За пол ризационными фильтрами 7 и 8 в фокальной плоскости линзы 12 установлен модул тор в виде подвижной маски 13, закрепленной на гибких элементах 14, например , в виде плоских пружин, консольно закрепленных на корпусе пол риметра. Маска 13 находитс  в фокальной плоскости проекционной системы с увеличением М, состо щей из линз 4 и 12, и выполнена в виде непрозрачной пластинки с прозрачными пр моугольными окнами размерами АхВ (фиг. 2), которые расположены со смещением на величину ширины В окна вдоль направлени  перемещени  маски, которое перпендикул рно плоскости раздвоени  лучей призмой Волластона. т. е. окна смещены так, что кра  прозрачных смежных окон лежат на линии, совпадающей с направлением раздвоени  лучей призмой 8, Дл . возбуждени  колебаний к оправе 15 маски 13 прикреплена пластинка 16 из магнито- м гкого материала, играюща  роль подвижного  кор  электромагнита 17, который подключен к сети переменного тока через диод 18. За маской 13 модул тора установлена линза 19 и фотоприемник 20. Фотоприемник 20 через емкость 21 св зан с входом усилител  22. у которого коэффициент усилени  регулируетс  при настройке. Выход усилител  22 соединен с цифровым вольтметром 23, который имеет цифровое табло и выход дл  подключени  цифропечатающе- го устройства. Одновременно фотоприемник 20 непосредственно соединен с первым входом устройства 24 сравнени , на второй вход которого подключен источник эталонного напр жени  U0, а выход устройства 24 сравнени  подключен к регулирующему элементу 25 источника 26 тока, питающего источник 1 света.For the polarization filters 7 and 8 in the focal plane of the lens 12 there is installed a modulator in the form of a movable mask 13 fixed on flexible elements 14, for example, in the form of flat springs cantilever mounted on the case body. The mask 13 is in the focal plane of the projection system with magnification M, consisting of lenses 4 and 12, and is made in the form of an opaque plate with transparent rectangular windows of size AxB (Fig. 2), which are offset by the width B of the window along the direction moving the mask, which is perpendicular to the bifurcation plane by the Wollaston prism. i.e., the windows are shifted so that the edges of the transparent adjacent windows lie on a line coinciding with the direction of the bifurcation of the ray by the prism 8, DL. oscillation to the frame 15 of the mask 13 is attached a plate 16 of a magnetic material that plays the role of a moving core of the electromagnet 17, which is connected to an AC network through a diode 18. A lens 19 and a photodetector 20 are mounted to the modulator mask 13 21 is connected to the input of amplifier 22. whose gain is adjusted during tuning. The output of amplifier 22 is connected to a digital voltmeter 23, which has a digital display and an output for connecting a digital printing device. At the same time, the photodetector 20 is directly connected to the first input of the comparator 24, to the second input of which the reference voltage source U0 is connected, and the output of the comparator 24 is connected to the regulating element 25 of the current source 26 supplying the light source 1.

5Пол риметр дл  измерени  концентрации сахара в моче работает следующим образом .5 Polimeter for measuring urine sugar concentration works as follows.

Свет щее тело источника 1 света (фиг. 1) конденсором 2 переноситс  в плоскостьThe light body of the light source 1 (Fig. 1) is transferred by condenser 2 to the plane

0 диафрагмы 3, наход щейс  в фокусе коллиматора 4. Лучи света, прошедшие диафрагму 3, после коллиматора 4 станов тс  коллимированными, часть из них проход т ограничивающую диафрагму 5 и узкополос5 ный фильтр 6. Далее коллимированный монохроматический пучок света проходит пол ризационный фильтр 7, становитс  линейной пол ризованным с азимутом пол ризации , например, 45° к горизонту.0 of the diaphragm 3, which is in the focus of the collimator 4. The rays of light that pass through the diaphragm 3, after the collimator 4, become collimated, some of them go through the limiting aperture 5 and the narrowband filter 6. Next, the collimated monochromatic beam of light passes the polarization filter 7, becomes linearly polarized with an azimuth of polarization, for example, 45 ° to the horizon.

0 проходит кювету 9 с исследуемой средой 11, двулучевую призму Волластона 8 и раздел етс  на два линейно пол ризованных пучка р- и s-компоненты которых составл ют углы ± 45° по отношению к плоскости пропуска5 ни  пол ризованного фильтра 7, а интенсивности света этих пучков завис т от величины угла поворота плоскости пол ризации света а, исследуемой средой 11. Проекционна  система, состо ща  из линз 4 и0 passes through the cuvette 9 with the test medium 11, the two-beam prism of Wollaston 8 and is divided into two linearly polarized beams, the p- and s-components of which make angles of ± 45 ° with respect to the plane of transmission5 of the polarized filter 7, and beams depend on the angle of rotation of the plane of polarization of light a, the medium under study 11. A projection system consisting of lenses 4 and

0 12, перенос т изображение диафрагмы 3 в плоскость маски 13 в виде двух разделенных изображений с увеличением М. При азимуте пол ризационного фильтра 7 ± 45° к горизонту плоскость разделени  пучков0 12, transfer the image of the diaphragm 3 to the plane of the mask 13 in the form of two separated images with increasing M. At an azimuth of the polarization filter of 7 ± 45 ° to the horizon, the beam separation plane

5 призмой Волластона 8 может быть расположена вертикально или горизонтально (на фиг, 1 показан вертикальный вариант расположени  этой плоскости). Маска 13 (фиг. 2) под воздействием электромагнита 17,5 with a Wollaston 8 prism can be positioned vertically or horizontally (in FIG. 1, a vertical version of this plane is shown). The mask 13 (Fig. 2) under the influence of an electromagnet 17,

0 питаемого от сети переменного тока через диод 18, на магнитом гкий  корь 16 колеблетс  с частотой сю в направлении, перпендикул рном этой плоскости, т. е. в данном варианте горизонтально. Поскольку угол0 ac power supplied through the diode 18, on a magnetically soft measles 16, oscillates with a frequency sy in the direction perpendicular to this plane, i.e., in this embodiment, horizontally. Since the angle

5 раздвоени  лучей двулучевой призмой 8 удовлетвор ет условию5 bifurcated rays with a two-beam prism 8 satisfies the condition

arctg -MA yg arctg-A-Mdarctg -MA yg arctg-A-Md

5050

2f2f

2f2f

а прозрачные окна маски 13 смещены вдоль направлени  ее колебани  на величину В окна, то в процессе колебани  маски 13 раздвоенные двулучевой призмой Волластона 8 пучки света периодически по очереди проход т то верхний пучок, когда маска 13 (фиг. 2) смещаетс  влево, то нижний пучок, когда маска 13 смещаетс  вправо, а далее прошедшие пучки света линзой 19 (фиг, 1) собираютсй иа фоточуаствительном слое фотоприемника 20. Причем, поскольку линза 19 с плоскости приемника 20 строит изображение плоскости, наход щейс  перед линзой 12, где пучок еще не раздвоен, то в процессе модул ции пучков в плоскости маски 13 прошедшие пучки света попадают в одно и то же место фоточувствительного сло  фотоприемника 20, что исключает по вление паразитных сигналовwhile the transparent windows of the mask 13 are displaced along the direction of its oscillation by the value B of the window, during the oscillation of the mask 13 forked by the Wollaston 8 double beam prism, the light beams periodically alternately pass the upper beam when the mask 13 (Fig. 2) is shifted to the left, then the lower the beam, when the mask 13 is displaced to the right, and then the transmitted light beams of the lens 19 (FIG. 1) are collected and the photosensitive layer of the photodetector 20. Moreover, since the lens 19 from the plane of the receiver 20 builds an image of the plane in front of the lens 12, where the beam is not yet split n, in the process of modulation of beams in the plane of mask 13 past the light beams enter the same position of the photosensitive layer of the photodetector 20, thereby eliminating the occurrence of spurious signals

Если исследуема  среда 11 (фиг. 1) не обладает оптической активностью, например дистиллированна  вода, то монохроматический линейно пол ризованный свет с азимутом 45° проходит кювету 9 без изме- нений и двулучевой призмой Волластона 8 раздел етс  на два пучка абсолютно одинаковые как по форме, так и по интенсивности света (фиг. 3, точки 1, 2 на кривой Малюсэ, отобрзхающей зависимость интенсивности света t, прошедшего через пол ризованный фильтр гри изменении угла плоскости пол ризации а падающего на него света) В этом случае фотоприемник 20 воспринимает не измен ющийс  во времени свет I, равный половине интенсивности падающего на призму Волластона 8 света Jo, т. е. I 0,5f0.If the test medium 11 (Fig. 1) does not possess optical activity, for example, distilled water, then monochromatic linearly polarized light with an azimuth of 45 ° passes through the cell 9 without changes and the Wollaston 8 two-beam prism divides into two beams absolutely identical as in shape and the intensity of light (Fig. 3, points 1, 2 on the Maluse curve, showing the dependence of the intensity of light t passing through the polarized gri filter and changing the angle of the polarization plane of the light incident on it) In this case, the photodetector 20 receives a time-unchanged light I equal to half the intensity of the light Jo incident on the Wollaston 8 prism, i.e. I 0.5f0.

Если исследуема  среда 11 обладает оптической активностью из-за содержани  в ней сахара, то в зависимости от концентрации сахара с на выходе кюветы 10 азимут линейной пол ризации измен етс  наIf the test medium 11 has optical activity due to its sugar content, then, depending on the concentration of sugar c at the exit of the cuvette 10, the azimuth of the linear polarization changes by

,01 ,, 01,

где а о 52,6° - удельное вращение плоскости пол ризации сахара дл  рабочей длины волны А 589 нм.where a about 52.6 ° is the specific rotation of the sugar polarization plane for the working wavelength A 589 nm.

В зтом слу ае (фиг. 3) равенство интен- сивиостей пучюв после призмы Волластона нарушаетс , например один из них увеличитс  иа Д1 I0sin2 Да (фиг. 3, т. 3), а другой на такую же величину уменьшаетс  (фиг. 3, т. 4). В результате в спектре сигнала фото- приемника 20 кроме посто нной составл ющей , пропорциональной интенсивности света I 0,5 10 (фиг, 3, т. 5), присутствует переменна  составл юща  частоты СУ, котора  пропорциональна интенсивности Д1 (фиг. 3, крива  6). Переменна  составл юща  сигнала отфильтровываетс  с помощью емкости 21 (фиг. 1) и ее амплитуда измер етс  цифровым вольтметром 22, который может работать в двух режимах. В режиме измерени  угла поворота плоскости пол ризации Да O,5arcsinl/I0 при малых Да измерение ведетс  с учетом допущени  Да Д1/21о В режиме измерени  концентрации сIn this case (Fig. 3), the equality of the beam intensities after the Wollaston prism is violated, for example, one of them increases D1 I0sin2 Yes (Fig. 3, Vol. 3), and the other decreases by the same amount (Fig. 3, t. 4). As a result, in the signal spectrum of the photoreceiver 20, in addition to the constant component proportional to the light intensity I 0.5 10 (FIG. 3, Vol. 5), there is a variable component of the SU frequency, which is proportional to the intensity D1 (FIG. 3, curve 6). The variable component of the signal is filtered by the capacitor 21 (Fig. 1) and its amplitude is measured by a digital voltmeter 22, which can operate in two modes. In the mode of measuring the angle of rotation of the polarization plane Yes O, 5 arcsinl / I0 at small Yes, the measurement is carried out taking into account the assumption Yes D1 / 21 ° In the mode of measuring concentration

100 Да100 yes

учитываетс  опреде a D -Lis taken into account a D -L

ленна  длина кюветы, например при L - - 100 мм с 2 Да . Результаты измерений индицируютс  на индикаторном табло цифрового вольтметра 23 и по желанию оператора могут быть зафиксированы печатающим устройствомLenna cuvette length, for example when L - - 100 mm with 2 Yes. The measurement results are displayed on the display panel of the digital voltmeter 23 and, at the request of the operator, can be recorded by the printing device.

Амплитуда переменной составл ющей светового потока Д I зависит как от угла поворота До, так и от величины поглощени  т исследуемой среды 11, а амплитуда посто нной составл ющей 0 зависит только от поглощени  г. Поэтому дл  устранени  вли ни  поглощени  г на результаты измерени  угла поворота плоскости пол ризации Да и, следовательно, концентрации С посто нна  составл юща  сигнала фотоприемника 20 подаетс  на один вход сравнивающего устройства 24, а эталонный (опорный) потенциал - на второй вход устройства 24. Разница этих потенциалов подаетс  на регулирующий элемент 25, который регулирует величину тока лампы 1 от источника 26 и тем самым регулирует интенсивность излучени  лампы 1 так, что посто нна  составл юща  сигнала фотоприемника 20 не зависит от поглощени  т среды Ни всегда равна установленной заранее при калибровке величине, которую принимают за единицу. Така  автоматическа  регулировка единичного значени  посто нной составл ющей обеспечивает пропорциональность ДI 2 Да с. высокую точность и простоту измерений концентрации сахара в растворах и, прежде всего, в мочеThe amplitude of the variable component of the light flux DI depends on both the angle of rotation Do and the magnitude of the absorption of the test medium 11, and the amplitude of the constant component 0 depends only on the absorption of g. Therefore, to eliminate the influence of the absorption g on the results of measuring the angle of rotation polarization plane Yes and, therefore, the concentration C constant component of the signal of the photodetector 20 is fed to one input of the comparison device 24, and the reference (reference) potential to the second input of the device 24. The difference of these potentials The regulating element 25, which regulates the current value of the lamp 1 from the source 26 and thereby controls the intensity of the radiation of the lamp 1 so that the constant component of the signal of the photoreceiver 20 does not depend on the absorption of the medium Ne, always equal to the value set in advance when calibrating for a unit. Such automatic adjustment of a single DC value ensures proportionality DI 2 Yes c. high accuracy and ease of measuring the concentration of sugar in solutions and, above all, in the urine

Чувствительность и точность измерений предлагаемого пол риметра зависит в основном от обнаружительной способности фотоприемника 20, от чувствительности и динамического диапазона цифрового вольтметра 23 и достигают значений ± 0,001° и ± 0,0015° соответственно.The sensitivity and accuracy of measurements of the proposed polarimeter depends mainly on the detecting ability of the photodetector 20, on the sensitivity and dynamic range of the digital voltmeter 23 and reach values of ± 0.001 ° and ± 0.0015 °, respectively.

Така  высока  точность измерений обеспечиваетс  благодар  наличию новых отличительных признаков предлагаемого пол риметра.Such high measurement accuracy is ensured by the presence of new distinctive features of the proposed polarimeter.

Так в отличие от известных устройств, построенных по компенсационной схеме в предлагаемом пол риметре оба пол ризационные фильтры закреплены неподвижно и, следовательно, не требуютс  углоизмери- тельные устройства, которые  вл ютс  источниками существенных и порой основных погрешностей измерений. Кроме того, известные фотоэлектрические пол риметры с неподвижными пол ризационными фильтрами  вл ютс  однолучевыми и момент компенсации угла поворота плоскости пол ризации при повороте одного из пол ризационных фильтров определ ют по максимальному гашению света, когда крива , зависимости I f( a) (закон Мал юса) имеет наименьшую крутизну. В предлагаемом же пол риметре используетс  двулуче- ва  схема и весь процесс измерени  производитс  (фиг. 3) на участке кривой 1 - f (а) с максимальной крутизной. Поэтому при одних и тех же отклонени х от нулевого положени  азимута линейной пол ризации приращение светового потока А I/ Д а в предлагаемом пол риметре выше, а следовательно , выше и чувствительность.So, in contrast to the known devices built according to the compensation scheme, in the proposed polarimeter both polarization filters are fixed and, therefore, angular measuring devices are not required, which are sources of significant and sometimes basic measurement errors. In addition, the known photoelectric polarimeters with fixed polarization filters are single-beam and the moment of compensation for the angle of rotation of the polarization plane when one of the polarization filters is rotated is determined by the maximum light quenching, when the curve I f (a) ) has the lowest toughness. In the proposed polarimeter, a two-beam scheme is used and the entire measurement process is carried out (Fig. 3) on a section of curve 1 - f (a) with a maximum slope. Therefore, with the same deviations from the zero position of the linear polarization azimuth, the increment of the light flux А I / D and in the proposed polarimeter is higher and, consequently, the sensitivity is also higher.

Предлагаемый пол риметр намного проще существующих известных фотоэлектрических пол риметров тем, что не содержит сложных углоизмерительных устройств, не содержит компенсаторов, не требует сложных в технологическом отношении элементов и узлов. Угол раздвоени  лучей ft призмой Волластона 8 достаточен в пределах не многим более 0,5°, поэтому эта призма может быть изготовлена не, как обычно, из исландского шпата, а из более дешевого материала., например из кристаллического кварца. Отсутствие сложных угло- измерительных устройств позвол ет уменьшить габариты и вес предлагаемого пол риметра.The proposed polarimeter is much simpler than the existing known photovoltaic polarimeters in that it does not contain complex angle-measuring devices, does not contain compensators, and does not require technologically sophisticated elements and assemblies. The bifurcation angle ft with a Wollaston 8 prism is sufficient within a little more than 0.5 °, so this prism can be made not of Iceland spar, as usual, but of cheaper material, such as crystalline quartz. The absence of complicated measuring devices allows reducing the size and weight of the proposed field meter.

Таким образом, при использовании предлагаемого пол риметра повышает- с  точность измерений (± 0,0015°) при одновременном упрощении конструкции, понижаютс  стоимость и трудоемкость пол риметра до пределов, когда он может использоватьс  как в клиниках, так и в быту, а кроме того в обслуживании предлагаемый пол риметр прост (требуетс  наполнить кю- вету, включить пол риметр в сеть и прочитать результаты измерений на цифровом индикаторе).Thus, when using the proposed polarimeter, the measurement accuracy (± 0.0015 °) increases while the construction is simplified, the cost and laboriousness of the polarimeter are reduced to the limits when it can be used both in clinics and in everyday life, and moreover in service, the proposed polarimeter is simple (it is required to fill the cell, turn on the polarimeter in the network and read the measurement results on a digital indicator).

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Пол риметр дл  измерени  концентра- ции сахара в моче, содержащий источник излучени  и установленные по ходу излучени  и оптически св занные конденсор, диафрагму диаметра d, коллиматор с фокусным рассто нием f, ограничивающую диафрагму , светофильтр, два пол ризационных фильтра, установленную между ними кювету с исследуемой средой, модул тор, фокусирующую линзу и фотоприемник, а также усилитель, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и упрощени  конструкции, за вторым по ходу излучени  пол ризационным фильтром расположена линза, составл юща  с коллиматором проекционную систему с увеличением М, модул тор установлен за линзой по ходу излучени  и выполнен в виде подвижной маски, расположенной в плоскости, перпендикул рной оптической оси, с окнами размерами АхВ, расположенными со смещением на величину В вдоль направлени  смещени , перпендикул рно оптической оси, при этом маска установлена так, чтобы плоскость совмещена с плоскостью изображени  диафрагмы проекционной системой , один из пол ризационных фильтров выполнен в виде двулучевой пол ризационной призмы, плоскости пол ризации р « и S-компонент которой составл ют угол ± 45° к плоскости пропускани  второго пол ризационного фильтра, при этом угол/ раздвоени  лучей двулучевой призмой удовлетвор ет условиюA field meter for measuring the concentration of sugar in the urine, containing a radiation source and installed along the path of radiation and an optically coupled condenser, a diaphragm of diameter d, a collimator with a focal distance f, a limiting aperture, a light filter, two polarization filters mounted between them with the medium under study, a modulator, a focusing lens and a photodetector, as well as an amplifier, characterized in that, in order to increase the accuracy and simplify the design, a polarization filter is placed behind the second polarization filter during the course of the radiation The modulator is installed behind the lens during radiation and is designed as a movable mask located in a plane perpendicular to the optical axis, with windows of size AxB located offset by an amount B along the direction of displacement , perpendicular to the optical axis, while the mask is installed so that the plane is aligned with the plane of the image of the diaphragm of the projection system, one of the polarization filters is made in the form of a two-beam polarization isms, the plane of polarization P 'and the S-component which are inclined at ± 45 ° to a plane passing the second polarization filter, the angle / bifurcation ray-beam prism satisfies a condition arctg р arctgarctg p arctg A -Md 2fA -Md 2f а плоскость раздвоени  лучей перпендикул рна направлению перемещени  маски, в пол риметр введены конденсатор, цифровой вольтметр, устройство сравнени , регулирующий элемент и источник тока, при этом первый выход фотоприемника соединен через конденсатор с входом усилител , выход которого соединен с цифровым вольтметром, второй выход фотоприемника соединен с первым входом устройства сравнени , на второй вход которого подключен источник эталонного напр жени , а выход устройства сравнени  подключен к регулирующему элементу источника тока.and the bifurcation plane is perpendicular to the direction of movement of the mask, a capacitor, a digital voltmeter, a comparison device, a regulating element and a current source are inserted into the polarimeter, the first output of the photoreceiver is connected via a capacitor to the amplifier input, the output of which is connected to the digital voltmeter, the second output of the photoreceiver connected to the first input of the comparison device, to the second input of which the reference voltage source is connected, and the output of the comparison device is connected to the regulating element of the source and current. 5А. Я5A. I 4 {в з ;; ю,8 х 1 // 20 I i i I - ..../ / i4 {w ;; u, 8 x 1 // 20 I i i I - .... / / i Ј±±Ј ± sup -40-40 5five
SU904796587A 1990-02-28 1990-02-28 Polarimeter for measuring sugar concentration in urine SU1749783A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904796587A SU1749783A1 (en) 1990-02-28 1990-02-28 Polarimeter for measuring sugar concentration in urine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904796587A SU1749783A1 (en) 1990-02-28 1990-02-28 Polarimeter for measuring sugar concentration in urine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1749783A1 true SU1749783A1 (en) 1992-07-23

Family

ID=21498951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904796587A SU1749783A1 (en) 1990-02-28 1990-02-28 Polarimeter for measuring sugar concentration in urine

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1749783A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130258336A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 Anton Paar Gmbh Optical Device, Particularly a Polarimeter, for Detecting Inhomogeneities in a Sample

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Волкова Е.А. Пол ризационные измерени . М.: Изд-во стандартов, 1974, с. 76-101. Гринштейн М М., Кучик н Л.М. Фотоэлектрические концентратомеры дл автоматического контрол и регулировани . - М.; Машиностроение, 1966, с. 151-166. (§4) ПОЛЯРИМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ САХАРА В МОЧЕ *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130258336A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 Anton Paar Gmbh Optical Device, Particularly a Polarimeter, for Detecting Inhomogeneities in a Sample
CN103364348A (en) * 2012-03-30 2013-10-23 安东帕有限公司 Optical device, particularly a polarimeter, for detecting inhomogeneities in a sample
US9448161B2 (en) * 2012-03-30 2016-09-20 Anton Paar Gmbh Optical device, particularly a polarimeter, for detecting inhomogeneities in a sample

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5349439A (en) Opto-electronic measuring device with optical air wedge spectral analysis arrangement
US2436262A (en) Apparatus for measuring turbidity photoelectrically
US6947137B2 (en) System and method for measuring birefringence in an optical material
Jones ‘Aether drag’in a transversely moving medium
SU1749783A1 (en) Polarimeter for measuring sugar concentration in urine
US3561876A (en) Detecting and measuring apparatus using polarization interferometry
Gillham et al. New design of spectropolarimeter
RU2325630C1 (en) Method and device for measuring concentration of optically active substances in cloudy solutions
RU1803746C (en) Polarimeter for measuring contents of sugar in urine
US3438712A (en) Magneto-optical displacement sensing device
RU2029258C1 (en) Polarimeter for measuring blood sugar concentration
WO1992013263A1 (en) A method and a polarimeter for measuring optical rotation of sugar and other optically active solutions
RU2308021C1 (en) Device for measurement of optical activity and double refraction induced by magnetic or electric fields in light petroleum products
Hiramoto et al. Quantitative studies on the polarization optical properties of living cells. I. Microphotometric birefringence detection system.
SU836764A1 (en) Device for quality control of crystalline lenses
RU2073834C1 (en) Polarization device
SU569849A1 (en) Device for measuring turque angles
Hariharan et al. Accurate measurements of phase differences with the Babinet compensator
RU2088896C1 (en) Method of measurement of angle of rotation of optical radiation polarization plane and photoelectric polarimeter for its realization
SU1578552A1 (en) Meter of visibility degree
SU1469390A1 (en) Photoeldectric method of measuring birefringence in optically transparent materials
JP3494525B2 (en) Optical fiber current measuring device
SU789686A1 (en) Density meter
SU118392A1 (en) Photoelectric refractometer
RU2062446C1 (en) Device checking angular parameters of plane-parallel plates