Рефрактометр для определения параметров дисперсных сред

Полезная модель направлена на расширение возможностей рефрактометров, а именно на получение возможности измерения показателя преломления частиц, взвешенных в жидкости, а так же на повышение точности измерений. Излучение падает на образец под углом, превышающим угол ПВО. Преломленный луч регистрируется приемником излучения и позволяет определить показатель преломления жидкости. Указанный результат достигается тем, в конструкцию рефрактометра добавляется пьезоэлемент, обеспечивающий перемещение частиц в область, в которой они взаимодействуют с лазерным излучением.

Настоящая полезная модель относится к измерительной технике, а именно к рефрактометрам, предназначенным для измерения показателя преломления различных твердых, жидких и газообразных веществ.

Известен рефрактометр, который включает осветитель, измерительное средство и средство регистрации показателя преломления исследуемого вещества, при этом измерительное средство содержит измерительную призму, отражающее устройство, диафрагму и объектив, в фокальной плоскости которого установлено средство регистрации показателя преломления исследуемого вещества в виде устройства для определения смещения границы света и тени. Между измерительной призмой и исследуемым веществом помещен клин из прозрачного вещества, показатель преломления которого больше максимального показателя преломления исследуемого вещества и больше показателя преломления материала измерительной призмы, его главное сечение совпадает с плоскостью падения света, толстый край расположен со стороны падения света, а угол клина удовлетворяет определенному условию. (RU 2296981 С1, 15.09.2005). Недостатками данного технического решения являются невозможность оценки показателей преломления взвешенных в исследуемой жидкости частиц, имеющих радиусы, превышающие глубину проникновения излучения при нарушенном полном внутреннем отражении (ПВО), которая составляет порядка одной десятой длины волны сканирующего излучения .

Задачей, на решение которой направлено создание заявляемой полезной модели, является расширение возможностей рефрактометра, в частности, обеспечение возможности определения показателя преломления взвешенных частиц с радиусами, превышающими значение 0.1 , в том числе жировых шариков молока.

Данная задача решается за счет того, что заявленная полезная модель содержит осветитель, измерительное средство и средство регистрации показателя преломления исследуемого вещества, при этом осветитель выполнен в виде лазерного источника излучения с фокусирующей системой, измерительное средство выполнено в виде кюветы, состоящей из двух пластин, разделенных прокладкой, и пьезокерамического элемента, соединенного с одной из пластин с возможностью изменения расстояния между пластинами, а средство регистрации показателя преломления исследуемого вещества состоит из приемника преломленного луча, и связанного с ним компьютера.

Использование лазерного источника излучения позволяет повысить точность метода, поскольку для монохроматического излучения уменьшается размытие границы света и тени.

В результате изменения расстояния между пластинами возможно измерение показателя преломления как самой жидкости (при расстоянии между пластинами много большем, чем диаметр взвешенных частиц), так и частиц (при расстоянии, равном их диаметру).

Прокладка между стеклами может выполнять функцию фильтра, не выпускающего взвешенные частицы из рабочей зоны кюветного отделения. Программное обеспечение может позволять определять дисперсию частиц по размерам. Рефрактометр может быть снабжен системой термостабилизации, позволяющая снизить погрешность, вызванную перепадами температуры окружающей среды.

На фиг.1 представлена структурная схема рефрактометра, на фиг.2 - схема взаимодействия лазерного излучения с исследуемым веществом (пробой).

Рефрактометр состоит из лазерного источника излучения 1, фокусирующей системы 2, кюветы, состоящей из пластин 3 и 4 между которыми размещают образец 5 - исследуемое вещество. Пластины выполнены стеклянными и разделены прокладкой 6. Одна из пластин соединена с пьезокерамическим элементом 7. Приемник излучения 8 предназначен для регистрации преломленного луча и передачи сигнала на персональный компьютер 9. Прокладка 6 может выполнять функцию фильтра, не позволяющего частицам покидать рабочую зону кюветы. Компьютер 9 имеет программное обеспечение позволяющее осуществить оценку размеров исследуемых частиц. Рефрактометр может быть снабжен системой термостабилизации (на чертеже не указана) позволяющая снизить погрешность, вызванную перепадами температуры окружающей среды.

Устройство работает следующим образом. Излучение падает на образец 5 под углом, превышающим угол ПВО. Преломленный луч регистрируется приемником излучения 8 и позволяет определить показатель преломления жидкости. После этого пьезокерамический элемент 6 перемещает пластину 4 таким образом, чтобы расстояние между стеклами стало равно диаметру взвешенных в жидкости частиц. Таким образом, излучение взаимодействует с взвешенными частицами. Приемником излучения 8 регистрируется сигнал, позволяющий определить показатель преломления частиц.

Пьезокерамический элемент позволяет изменять расстояние между пластинами, в результате чего возможно измерение показателя преломления как самой жидкости (при расстоянии между пластинами много большем, чем диаметр взвешенных частиц), так и самих частиц (при расстоянии, рамном их диаметру). Данные с приемника излучения передаются для обработки на персональный компьютер.

Техническим результатом полезной модели является возможность определения показателей преломления, как исследуемой жидкости (например, молока), так и взвешенных в ней частиц (например, жировых шариков).

1. Рефрактометр, содержащий осветитель, измерительное средство и средство регистрации показателя преломления исследуемого вещества, отличающийся тем, что осветитель выполнен в виде лазерного источника излучения с фокусирующей системой, измерительное средство выполнено в виде кюветы, состоящей из двух пластин, разделенных прокладкой, и пьезокерамического элемента, соединенного с одной из пластин с возможностью изменения расстояния между пластинами, а средство регистрации показателя преломления исследуемого вещества состоит из приемника преломленного луча и связанного с ним компьютера.

2. Рефрактометр по п.1, отличающийся тем, что прокладка является фильтром, не выпускающим взвешенные частицы из рабочей зоны кюветы.

3. Рефрактометр по п.1, отличающийся тем, что компьютер выполнен с программным обеспечением, позволяющим определять дисперсию частиц исследуемого вещества по размерам.

4. Рефрактометр по п.1, отличающийся тем, что он снабжен системой термостабилизации, выполненной с возможностью снижения погрешности измерений, вызванной перепадами температуры окружающей среды.