Интерференционный рефрактометр

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам прецизионного измерения абсолютных значений показателя преломления света газообразных и жидких веществ. Цель изобретения - повышение точности измерений в условиях высоких давлений. Устройство содержит источник излучения 1, светоделительный блок 2, подвижный вал 3, отражатели 4-6, корпус 7, механизм перемещения 8 вала 3,.оптический элемент 9 модулятора 10, блок управления 11 модулятора 10, блоки 12 - 14 системы фоторегистрации, измерительный блок 15. Корпус 7 разделен перегородкой 17 на контрольную кювету 18 и вакуумированную полость 19. Вал 3 выполнен полым. Его конец, находящийся в полости 19,. открыт, а противоположный конец заглушен. Отражатели 4 и 6 размещены в кювете 18, они жестко закреплены на валу 3-- симметрично его оси в одной плоскоети. Отражатель 5 жестко закреплен в полости вала 3 в той же плоскости, что и отражатели 4 и 6. Расположение отражателей 4 - 6 в единой плоскости позволяет исключить разницу в изменениях длины рабочих и эталонньш плеч при воздействии давления и обусловленнуто зтим погрешность измерений . 2 ил. о S W

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (!1) С 01 N 21/45

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHAM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4142643/31-25 (22) 04.11.86 ,(46) 23 ° 01.89. Бюл. У 3 (7l) Морской гидрофизический институт АН УССР (72) В.И.Бабий и М.В.Бабий (53) 535;24 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 741121, кл. С Ol N 21/45, 1978.

Авторское свидетельство СССР& 1103122, кл. G 01 N 21/45, 1982. (54) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ РЕФРАКТОМЕТР (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам прецизионного измерения абсолютных значений показателя преломления света газообразных и жидких веществ. Цель изобретения — повы» шение точности измерений в условиях высоких давлений. Устройство содержит источник излучения 1, светоделительный блок 2, подвижный вал 3, отражатели 4 — 6, корпус 7, механизм перемещения 8 вала З,.оптический элемент 9 модулятора 1О, блок управления 11 модулятора 10, блоки 12—

14 системы фоторегистрации, измерительный блок 15. Корпус 7 разделен перегородкой 17 на контрольную кювету 18 и вакуумированную полость 19.

Вал 3 выполнен полым. Его конец, находящийся в полости 19,. открыт, а противоположный конец заглушен. Отражатели 4.и 6 размещены в кювете

18, они жестко закреплены на валу 3-симметрично его оси в одной плоскос ти. Отражатель 5 жестко закреплен в полости вала 3 в той же плоскости, . что и отражатели 4 и 6. Расположение отражателей 4 — б в единой плоскости позволяет исключить разницу в изменениях длины рабочих и эталонных плеч при воздействии давления и обусловленную этим погрешность измерений. 2 ил.

1453265

Изобретение относится к измери-. тельной технике, в частности к устройствам прецизионного измерения абсолютных значений показателя прелом5 ления света газообразных и жидких веществ, и может быть использовано для анализа теплофизических параметров газообразных и жидких веществ в широкой области параметров состояния, в том числе и при больших давлениях.

Наиболее целесообразно и эффективно применение рефрактометра в поверочных схемах в качестве эталона при 15 метрологической аттестации образцовых и рабочих средств измерения по I казателя преломления света в жидкостях и газах в широкой области изменения температур и давлений, а 20 также для установления и уточнения в лабораторных условиях на пробах воды фундаментальных зависимостей показателя преломления света от параметров термодинамического состояния морской 25 воды..

Цель изобретения — повышение точности измерений в условиях высоких давлений, На фиг.l приведено схематическое иэображение одного из возможных вариантов осуществления предлагаемого интерференционного рефрактометра; на фиг.2 — второй вариант выполнения рефрактометра.

Интерференционный рефрактометр (фиг.l) содержит источник 1 излучения, светоделительный блок 2, подвижный вал 3, отражатели 4 — 6, кор» пус 7, механизм 8 перемещения вала 3, 40 оптический элемент 9 модулятора 10, блок 11 управления модулятором 10, блоки 12 — 14 системы фоторегистрации, измерительный блок 15. Светоделительный блок 2 представляет собой толстую плоскопараллельную стеклянную пластину, одна поверхность которой выполнена зеркально отражающей, а другая поверхность — частично от ражающей.

Модулятор 10 представляет собой пьезоэлемент, например столбик из пьеэокерамики, на котором укреплен оптический элемент 9, Блок 11 управления представляет собой генератор электрических колебаний, например

ЬС-генератор.

Корпус 7 имеет прозрачную переднюю стенку 16 и разделен перегородкой 17 на контрольную кювету 18 и вакуумированную полость 19, расположенную между контрольной кюветой 18 и светоделительным блоком 2. Вал 3 выполнен полным, причем конец его> находящийся в вакуумированной полости 19, открыт, а противоположный конец заглушен. Отражатели 4 и 6 расположены в контрольной кювете 18, они жестко закреплены в одной плоскости на валу 3 симметрично его оси.

Отражатель 5 жестко закреплен внутри вала 3 в одной плоскости с отражатеI лями 4 и 6.

Оптический элемент 9 модулятора

10 предназначен для периодического изменения оптических разностей хода в измерительных (рабочих) и опорном. (эталонном) плечах интерферометра.

Он расположен в вакуумированной камере 19. Блок ll управления служит для выработки периодического электрического сигнала для управления перемещением оптического элемента

9 модулятора 10. Мехайиэм 8 перемещения вала 3 представляет собой, например, винтовую пару и приводит- ся в движение электродвигателем (не показан). В качестве источника 1 излучения можно использовать гелийнеоновый лазер.

Устройство работает следующим образом.

Заполняют контрольную кювету 18 исследуемым веществом. Луч света от источника 1 излучения светоделительным блоком 2 расщепляется на три параллельных световых пучка 20 - 22 с примерно одинаковыми интенсивностя ми. Направление распространения пучка 21 совпадает с осью вала 3 и образует опорное (эталонное) плечо рефрактометра, пучки 20 и 22 распространяются симметрично относительно этой оси и образуют изиерительные (рабочие) плечи рефрактометра.

Пучок 21 оптическим элементом 9 де" лится на пучки 23 и 24. Пучок 23 в виде отраженного пучка распространя ется в обратном направлении, пучок

24 распространеятся до отражателя 5, отражается от него и накладывается на пучок 23, в результате чего в плоскости приема блока 13 системы фоторегистрации наблюдается интерференционная картина. Аналогично формируются интерференционные картины в

1453265 плоскостях приема блоков 12 и 14 системы фоторегистрации.

Модулятор 10 посредством оптического элемента 9 модулирует оптичес5 кие пучки, в результате чего в световых сигналах, поступающих на входы блоков 12-14, присутствуют переменные составляющие синусоидального типа. На их основе блоки 12-14 форми- 10 руют три логические последовательности, поступающие на измерительный блок 15. Задача измерения сдвигов интерференционных картин при этом сводится к измерению полных фазовых 15 сдвиговых между характерным моментом времени в сигнале управления и характерными моментами времени в сигналах на выходах блоков 12-14.

Указанные измерения осуществляются 20 в блоке 15, который на их.основе производит расчет показателя преломления.

Использование вакуумированной по" лости 19 и подвижного открытого вала

3 с закрепленным в нем отражателем 5 позволяет проводить одновременные измерения показателя преломления и величины расстояния, на которое перемещается вал 3. 30

Симметричное расположение отражателей 4 и 6 относительно оси вала

3 и отражателя 5 обеспечивает устранение влияния перекосов вала 3 в процессе осевого перемещения на резуль- .

35 тат измерения.

В рефрактометре (фиг.2) в качестве отражателей 4-6 используются триппль-призмы. Это позволяет в два раза повысить чувствительность и 40 снизить требования к точности их начальной настройки, но вызывает необходимость выполнять -оптический элемент 9 с определенными участками, полностью отражающими.

Возможны и другие варианты выполнения интерференционного рефрактометра. Возможно выполнение интерферометра с использованием двухчастотного лазера с фотоэлектрической регистрацией фазовых сдвигов на частоте биений световых колебаний. Возможно также расположение модулятора вне корпуса 7. Однако общим для всех вариантов выполнения интерференционного рефрактометра является наличие полого вала 3, один конец которого расположен в вакуумированной полости, а другой заглушен, внутри полости вала жестко закреплен отражатель эталонного плеча в одной плоскости с отра" жателями рабочего плеча интерферометра.

Формула изобретения

Интерференционный рефрактометр, содержащий источник оптического излучения и расположенные по ходу излучения светоделительный блок, модулятор с оптическим элементом, контрольную кювету, внутри которой соосно установлен подвижный вал с закрепленными на нем двумя отражателями симметрично друг другу относительно оси вала, вакуумированную кювету, свободный конец вала расположен в вакуумированной кювете, третий отражатель, а также систему фоторегистрации, о т-. л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений в условиях высоких давлений, вал выполнен полым, конец вала, противоположный концу нала, расположенного в вакуумированной кювете, загерметиэирован, а третий отражатель жестко закреплен в полости вала в одной плоскости с первым и вторым отражателями.

Составитель С.Голубев

Редактор Л.Зайцева Техред М.Ходанич Корректор М.Максимишинец

Заказ 7276/39 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4