Лазерный рефрактометр

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Белорусская государственная политехническая академия(73) Патентообладатель Белорусская государственная политехническая академия(57) Лазерный рефрактометр, содержащий моноблок, лазер, отражатель с приводом и фотоприемник, отличающийся тем, что в него введены экстремальная система регулирования и система обработки информации,причем первый вход экстремальной системы регулирования соединен с фотоприемником, а первый выход - с приводом отражателя, второй вход и второй выход экстремальной системы регулирования соединены соответственно с выходом и входом системы обработки информации.(56) Конопелько Л.А. и др. Многофункциональный лазерный интерференционный рефрактометр для анализа газов. Измерительная техника. 1997. -10. - С. 65-69. Лейбенгардт Г.И. и др. Высокоточный двухволновой лазерный интерференционный рефрактометр. Измерительная техника. 1991. -7. - С. 14.16. 4270 1 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для аттестации газовых смесей различной концентрации. Известен двухволновый лазерный рефрактометр Лейбенгардт Г.И. и др. Высокоточный двухволновый лазерный интерференционный рефрактометр. Измерительная техника. 1991. -7. - С. 14-16., оптическая часть которого включает моноблок из плавленого кварца, два лазера, отражательный блок с модулятором,призму Кестерса, две светоделительных призмы, два поворотных зеркала, два фотоприемника. Дискретность отсчета данного устройства в долях длины волны составляет /200, разрешающая способность по показателю преломления 0,310-8. Однако данное устройство является громоздким и дорогостоящим. Наиболее близким к предлагаемому является лазерный интерференционный рефрактометр (ЛАЗИР) Конопелько Л.А., Найденов А.С. Многофункциональный лазерный интерференционный рефрактометр для анализа газов. Измерительная техника. 1997. -10. - С. 65-69., содержащий лазер, моноблок из плавленого кварца,светоделительную призму, отражатель с приводом, два поворотных зеркала. Оптическая часть ЛАЗИР представляет собой интерферометр Майкельсона. Фотоприемник электрически соединен с памятью и компьютером. Дискретность отсчета данного устройства в долях длины волны составляет /200, что соответствует разрешающей способности по абсолютному значению показателя преломления 310-9. Основным недостатком данного устройства является низкая точность измерения показателя преломления аттестуемого газа. Заявляемое изобретение направлено на повышение точности измерения показателя преломления аттестуемого газа. Для решения этой задачи в лазерный рефрактометр, содержащий моноблок, лазер, отражатель с приводом и фотоприемник, введены экстремальная система регулирования и система обработки информации,причем первый вход экстремальной системы регулирования соединен с фотоприемником, а первый выход - с приводом отражателя, второй вход и второй выход экстремальной системы регулирования соединены соответственно с выходом и входом системы обработки информации. При заполнении канала моноблока исследуемой газовой средой оптическая длина канала изменяется на величину где- геометрическая длина канала моноблока 1 - показатель преломления газа сравнения 2 - показатель преломления исследуемого газа. При компенсации изменения оптической длиныс помощью привода можно записать равенство где- сигнал на приводе отражателя/2 - сигнал, соответствующий изменению оптической длины между лазером и отражателем на /2- длина волны излучения лазера. Ошибка определения , обусловленная неточностью определения величин напряжения на приводе отражателя и определения геометрической длины моноблока, равна Для цифровых приборов, используемых при измерении постоянных напряжений, погрешность измерений согласно Основы метрологии и электрические измерения Учебник для вузов /Б.Я. Авдеев, Е.М. Антонюк,Е.М. Душин и др. Под ред. Е.М. Душина. - 6-е изд., перераб. и доп. - Л. Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние,1987. - С. 393. равна 4270 1 Для цифровых приборов, используемых при измерении линейных размеров и расстояний, погрешность измерений для расстояний 10-107 мм согласно Основы метрологии и электрические измерения Учебник для вузов /Б.Я. Авдеев, Е.М. Антонюк, Е.М. Душин и др. Под ред. Е.М. Душина. - 6-е изд., перераб. и доп.- Л. Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. - С. 456. равна Заявляемое изобретение обеспечивает получение нескольких технических результатов. Приведенные выше расчеты свидетельствуют о возможности значительного повышения точности измерения разности показателей преломления аттестуемого газа и газа сравнения. Уменьшение количества элементов оптической схемы снижает чувствительность рефрактометра к вибрациям и его стоимость. Сущность изобретения поясняется принципиальной схемой лазерного рефрактометра. Рефрактометр содержит моноблок 1, лазер 2, фотоприемник 3, отражатель 4 с приводом 5, экстремальную систему регулирования (ЭСР) 6, систему обработки информации (СОИ) 7. Зеркала лазера 2 и отражатель 4 образуют линейный трехзеркальный резонатор. Изменение длины оптического пути за счет изменения показателя преломления среды, находящейся в канале моноблока, приводит к модуляции интенсивности лазерного излучения, причем полный цикл модуляции происходит при изменении длины оптического пути на/2 Крылов К.И., Прокопенко В.Т., Митрофанов А.С. Применение лазеров в машиностроении и приборостроении. - Л. Машиностроение, 1978 - 336 с Первый вход ЭСР 6 соединен с фотоприемником 3, первый выход ЭСР 6 соединен с приводом 5, второй вход и второй выход ЭСР 6 соединены соответственно с выходом и входом СОИ 7. Работа рефрактометра осуществляется следующим образом. С помощью ЭСР 6 отражатель 4 удерживается в положении, соответствующем сигналу минимальной интенсивности на фотоприемнике 3. В качестве ЭСР может быть использована любая, известная в настоящее время. При заполнении канала моноблока исследуемой газовой средой оптическая длина канала изменяется. ЭСР 6 компенсирует это изменение путем изменения напряжения на приводе 5. Когда напряжение на приводе 5 изменяется на /2, соответствующее изменению оптической длины на /2, СОИ 7 вырабатывает сигнал для ЭСР 6 для ступенчатого изменения напряжения на компенсирующем приводе 5 на величину /2,отражатель 4 перемещается на /2, ЭСР 6 автоматически привязывается к соседнему минимуму интенсивности излучения лазера и одновременно в СОИ 7 вырабатывается декрементный или инкрементный импульс в зависимости от знака изменения напряжения. Число импульсов соответствует изменению оптической длины на такое же число /2. Таким образом, сигнал на приводе 5 определяется по формуле /2, где- число импульсов,- дробная часть сигнала на компенсирующем приводе 5, принимающая значения в интервале 0/2. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.