Цифровий рефрактометр

Цифровий рефрактометр, що містить послідовно розташовані на оптичній осі джерело оптичного випромінювання, фокусуючу лінзу, діафрагму та першу увігнуту лінзу, послідовно з'єднані між собою фотоприймач та аналого-цифровий перетворювач, локальну шину, загальну шину, оперативний запам'ятовуючий пристрій, постійний запам'ятовуючий пристрій, відліково-реєструючий пристрій та мікроконтролер, входи-виходи першого порту якого через локальну шину з'єднані зі входами-виходами оперативного та постійного запам'ятовуючих пристроїв, виходи другого порту підключені до входів відліково-реєструючого пристрою, а входи-виходи третього порту мікроконтролера з'єднані з загальною шиною, який відрі C2 2 (19) 1 3 результат вимірювання абсолютних значень параметрів функції перетворення фотоприймача та їх відхилень від номінальних значень під впливом зовнішніх дестабілізуючих факторів. Крім того, у відомому рефрактометру не вирішується задача високоточного визначення різниці фаз jх і еквівалентного коефіцієнта відбиття kеко. Це призводить до недостатній точності вимірювання показника заломлення. Відомий цифровий рефрактометр (А.С. №1402859 А МПК G 01 N 21/41. Рефрактометр/ С.А. Хуршудян, Ю.И. Комраков, Г.Г. Погосов, К.В. Кантере и И.С. Кузнецова. Бюл. №22, 1988), який містить з'єднані між собою відповідним чином джерело оптичного випромінювання з приладом стабілізації, диференціальну кювету, оптичну систему, за допомогою якої світловий потік направляється на диференційну кювету з досліджуваною речовиною, обертаючий на 270° випромінюючий пристрій, що повторно направляє світловий потік на диференціальну кювету з досліджуваною речовиною, і фотоприймач, що фіксує відхилення пучка від першого початкового положення. Недоліком даного рефрактометра є невисока точність вимірювання, що обумовлена нестабільністю параметрів фотоприймача та залежністю результату вимірювання від оптичної густини аналізуючої речовини. Відомий рефрактометр потребує калібровки. Найбільш близьким по технічній суті є цифровий рефрактометр (А.С. UA №46341 А МПК G 01 N 21/41. Рефрактометр для вимірювання показника заломлення та градієнта показника заломлення / Білинський Й.Й., Тюренкова О.Р. Бюл. №5, 2002), що містить джерело випромінення, кювету з досліджуваною речовиною, напівпрозоре дзеркало, вхід якого оптично з'єднаний з джерелом випромінювання, а перший вихід - з горизонтальним входом кубічної кювети з досліджуваною речовиною, відбивне дзеркало, вхід якого з'єднаний з другим виходом напівпрозорого дзеркала, а вихід з вертикальним входом кубічної кювети, відбивні дзеркала горизонтального та вертикального променів, входи яких відповідно з'єднані з виходом горизонтальної та вертикальної частин кубічної кювети, тригранна призма, два входи якої з'єднані з двома виходами відбивних дзеркал та багатоелементний фотоприймальний пристрій, вхід якого оптично з'єднаний з виходом тригранної призми. Відомий рефрактометр не забезпечує високу точність вимірювання. Це обумовлено нестабільністю та не ідентичністю параметрів багатоелементного фотоприймального пристрою та похибками перетворення потоку оптичного випромінювання у електричний сигнал. Крім того, у відомому рефрактометру не вирішується задача високоточного визначення різниці фаз jх і еквівалентного коефіцієнта відбиття kекo. Рефрактометр потребує калі бровки. Все це призводить до недостатній точності вимірювання показника заломлення досліджуваної рідини чи оптичнопрозорих матеріалів. В основу винаходу поставлено задачу розробки цифрового рефрактометра в якому шляхом 86693 4 введення заданої кількості та послідовності функціональних блоків, зазначеним чином з'єднаних між собою та з існуючими блоками, забезпечувалося б підвищення точності вимірювання показника переломлення оптичнопрозорих матеріалів та речовин за рахунок високоточного визначення різниці фаз jх і еквівалентного коефіцієнта відбиття kекo. Поставлена технічна задача вирішується тим, що цифровий рефрактометр містить послідовно розташовані на оптичній вісі джерело оптичного випромінювання, фокусуючу лінзу, діафрагму, першу увігнуту лінзу, послідовно з'єднані між собою фотоприймач та аналого-цифровий перетворювач, локальну шину, загальну шину, оперативний запам'ятовуючий пристрій, постійний запам'ятовуючий пристрій, відліково-реєструючий пристрій та мікроконтролер, входи-виходи першого порту якого через локальну шину з'єднані зі входами-виходами оперативного та постійного запам'ятовуючих пристроїв, виходи другого порту підключені до входів відліково-реєструючого пристрою, входи-виходи третього порту мікроконтролера з'єднані з загальною шиною, від відомих відрізняється тим, що в нього додатково введені напівпрозора пластина, перше, друге та третє відбиваючі дзеркала, прямокутна оптична призма, друга та третя увігнуті лінзи, сірий клин, що жорстко з'єднаний з першим перетворювачем “код-переміщення”, перша та друга складені плоско-паралельні пластини, які жорстко з'єднані з другим та третім перетворювачами “код-переміщення” відповідно, призма Аббе, що складається з двох трикутних призм і двох прямокутних оптичних призм, які попарно розташовані з протилежних сторін кювети з плоско-паралельними стінками для рідини, вхід призми Аббе оптично з'єднаний з виходом джерела оптичного випромінювання через фокусуючу лінзу, діафрагму, першу увігнуту лінзу та напівпрозору пластину, яка оптично з'єднана з послідовно розташованими на оптичній вісі сірим клином та першим дзеркалом, що оптично з'єднане через першу плоско-паралельну пластину з першою гранню прямокутної оптичної призми, яка, як й друга її грань, оптично з'єднана через другу та третю увігнуті лінзи зі входом фотоприймача, друга грань прямокутної призми оптично з'єднана через другу плоско-паралельну пластину і друге відбиваюче дзеркало з третім відбиваючим дзеркалом, що оптично з'єднане через нижні трикутну і прямокутну призми з кюветою з плоско-паралельними стінками, при цьому входи керування перетворювачів “код-переміщення” з'єднані з мікроконтролером через загальну шину. Нижче на рисунку зображена структурна схема цифрового вимірювача показника переломлення оптично-прозорих матеріалів та речовин, де 1 генератор оптичного випромінювання, 2 - фокусуюча лінза, 3 - перша увігнута лінза, 4 діафрагма, 5 - напівпрозора пластина, 6 - перше відбиваюче дзеркало, 7 - друге відбиваюче дзеркало, 8 - третє відбиваюче дзеркало, 9 і 10 - перша і друга трикутні призмі, 11 і 12 - перша і друга прямокутні оптичні призми (складові призми Аббе), 13 - кювета з плоско-паралельними стінками, 14 5 сірий клин, 15 і 16 - перша та друга складені плоско-паралельні пластини, 17 - прямокутна оптична призма, 18 і 19 - друга і третя увігнуті лінзи, 20 фотоприймач з підсилювачем, 21 - аналогоцифровий перетворювач, 22, 24 і 22 - перший, другий та третій перетворювачі “код-переміщення”, 25 - локальна шина, 26 - постійний запам'ятовуючий пристрій, 27 оперативно-запам'ятовуючий пристрій, 28 - відліково-реєструючий пристрій, 29 мікроконтролер, 30 - загальна шина. Цифровий рефрактометр містить послідовно розташовані на оптичній вісі джерело 1 оптичного випромінювання, фокусуючу лінзу 2, діафрагму 4, першу увігнуту лінзу 3 та послідовно з'єднані між собою фотоприймач 20 з підсилювачем та аналого-цифровий перетворювач 21. Крім того, рефрактометр містить локальну шину 25, загальну шину 30, оперативний запам'ятовуючий пристрій 27, постійний запам'ятовуючий пристрій 26, відліковореєструючий пристрій 28 та мікроконтролер 29. Причому, входи-виходи першого порту мікроконтролер 29 через локальну шину 25 з'єднані зі входами-виходами оперативного та постійного запам'ятовуючих пристроїв 27 і 26. Виходи другого порту мікроконтролера 29 підключені до входів відліково-реєструючого пристрою 28. Входи-виходи третього порту мікроконтролера 29 з'єднані з загальною шиною 30. Від відомих цифровий рефрактометр відрізняється тим, що в нього додатково введені напівпрозора пластина 5, перше, друге та третє відбиваючі дзеркала 6, 7 і 8, прямокутна оптична призма 17, друга та третя увігнуті лінзи 18 і 19, сірий клин 14, що жорстко з'єднаний з першим перетворювачем “код-переміщення” 22, перша та друга складені плоско-паралельні пластини 15 і 16, які жорстко з'єднані з другим та третім перетворювачами “код-переміщення” 22 і 24 відповідно, призма Аббе, що складається з двох трикутних призм 9 і 10 і двох прямокутних оптичних призм 11 і 12, які попарно розташовані з протилежних сторін кювети 13 (для зразкової чи досліджуваної рідини) з плоско-паралельними стінками. Вхід призми Аббе оптично з'єднаний з виходом джерела 1 оптичного випромінювання через фокусуючу лінзу 2 і першу увігнуту лінзу 3, діафрагму 4 та напівпрозору пластину 5. Остання оптично з'єднана з послідовно розташованими на оптичній вісі сірим клином 14 та першим дзеркалом 6, яке оптично з'єднане через першу плоскопаралельну пластину 15 з першою гранню прямокутної оптичної призми 17. Перша грань прямокутної призми 17, як й друга її грань, оптично з'єднана через другу та третю увігнуті лінзи 18 і 19 зі входом фотоприймача 20. Друга грань прямокутної призми 17 оптично з'єднана через другу плоско-паралельну пластину 16 з другим відбиваючим дзеркалом 7. Останнє оптично з'єднане з третім відбиваючим дзеркалом 8, що оптично з'єднанане з виходом призми Аббе та й з кюветою 13 з зразковою чи досліджувальною речовиною. При цьому входи керування перетворювачів “код-переміщення” 22, 24 і 22 86693 6 з'єднані з мікроконтролером 29 через загальну шину 30. Відомо, що показник заломлення досліджуваної рідини визначається згідно з рівнянням вимірювань l0 nD = j x , (1) k × h0 × cos y де l0 - довжина хвилі когерентних потоків оптичного випромінювання, на якій здійснюється вимірювання; y - кут падіння потоку оптичного випромінювання заданий з великою точністю; h0 товщина (прошарок) досліджуваної речовини; jх фазовий зсув між двома зведеними потоками оптичного випромінювання; k коефіцієнт пропорційності (k=4p). Припустимо, що функція перетворення вимірювального каналу (ВК) цифрового рефрактометра, що складається з фотоприймача 19 з підсилювачем та аналого-цифрового перетворювача 21, описується лінійним рівнянням величин Ux = S'л × Ф х + DUзм , (2) де Фх - потік оптичного випромінювання, що поступає на фотоприймач 20 з підсилювачем; Ux вихідна напруга ВК; DUзм - напруга зміщення; S'л = S л (1 + g л ) - реальна крутість перетворення, що ураховує вплив зовнішніх дестабілізуючих факторів на ВК; Sл - номінальна за значенням крутість перетворення; gл - відносна зміна крутості перетворення. Відомо, що потужність потоків оптичного випромінювання, що створюють інтерференційну картину на чутливому елементі фотоприймача 20, описується рівнянням величин k1 Ф х = Ф0 × , (3) 2 2 (k1 - k еко ) + k 2 × k еко × sin2 (Djx / k 2 ) де Ф0 - нормований за значенням потужності потік оптичного випромінювання; kекo еквівалентний коефіцієнт відбиття; Djх - різниця фаз; k1=1; k2=2. З урахуванням (2), функція перетворення ВК опишеться наступним рівнянням величин k1 Ux = S'л × Ф 0 × + DUзм . (4) 2 (k 1 - k еко ) + k 2 × k еко × sin2 (Dj x / k 2 ) 2 Після ввімкнення живлення всі функціональні блоки пристрою встановлюються у вихідний стан. Цифровий відліковий пристрій 28 показує нулі. Спочатку в кюветі досліджувана рідина відсутня. На вхід фотоприймача 20 потоки оптичного випромінювання поступають по опорному каналу (див. оптично і послідовно з'єднані між собою функціональні елементи 5, 14, 6, 15, 17, 18 і 19) та по вимірювальному каналу (див. оптично і послідовно з'єднані між собою функціональні елементи 9, 11, 13, 10, 8, 7, 16, 17,18 і 19). Причому два елементи (18 і 20) є загальними для цих каналів. За допомогою напівпрозорої пластини 5 здійснюється розщеплення монохроматичного потоку оптичного випромінювання на два когерентних потоки Ф01 і Ф02 оптичного випромінювання. Бажано, щоб за значеннями потужності цих потоків були рівними між собою, 7 тобто {Ф01}={Ф02}=(Ф0}). Якщо за допомогою напівпрозорої пластини 5 це зробити не можливо, то проводять калібрування оптичних каналів. Перед проведенням вимірювань, вирівнюють коефіцієнти затухання обох каналів. Для цього в опорний канал введено сірий клин 14, що жорстко з'єднаний з перетворювачем “код-переміщення” 22. По команді з мікроконтролера 29, що поступає на другий і третій перетворювачі “кодпереміщення” 24 і 22, які жорстко з'єднані з першою та другою складеними плоско-паралельними пластинами 15 і 16, почергово встановлюють ці пластини у положення, при которому має місце перекриття проходження потоку оптичного випромінювання на фотоприймач 20. Результати перетворення у напругу потужностей потоків оптичного випромінювання, що поступили, почергово, на фотоприймач 20, порівнюють між собою. За командою з мікроконтролера 29, що подається на третій перетворювач “код-переміщення” 22, змінюють положення сірого клину 14 таким чином, щоб різниці цих напруг стала рівною нулю. При цьому положенні сірого клину 14 коефіцієнти затухання обох каналів будуть рівними між собою. При рівності потужностей і початкових фазових зсувів відліково-реєструючий пристрій 28 покаже нуль, або число, близьке до нуля, - при приблизному урівноваженні. Вирівнювання коефіцієнтів затухання обох каналів. Робиться, як правило, раз на зміну. У першому такті, по команді з мікроконтролера 29, що поступає на другий і третій перетворювачі “код-переміщення” 23 і 24, пластини 15 і 16 встановлюються в положення, при якому на фотоприймач 20 потоки оптичного випромінювання від дзеркал 8 і 7 не поступають. У першому такті у напругу k1 U0 = S'л × Ф00 × + DUзм = DUзм , (5) 2 (k 1 - k еко ) + k 2 × k еко × sin2 (Dj x / k 2 ) 2 де Ф00 - нульовий за значенням потік оптичного випромінювання, що поступає на фотоприймач 20 ({Ф00}=0), перетворюють дрейф нуля фотоприймача 20. За допомогою аналого-цифрового перетворювача 21 напруга (4) перетворюється у код числа N0=S0·U0, (6) де S0 – крутість перетворення аналогоцифрового перетворювача 21. По команді з мікроконтролера 29 код числа N0 (5) запам'ятовується у оперативнозапам'ятовуючому пристрою 27. У другому такті у плоско-паралельну кювету 13 заливають речовину з відомим показником заломлення nD0. У другому такті з виходу генератора 1 потік оптичного випромінювання також проходить крізь фокусуючи лінзу 2, діафрагму 4, першу увігнуту лінзу 3 і поступає на напівпрозору пластину 5. Після чого сформований монохроматичний потік оптичного випромінювання розщеплюється на два когерентних потоки оптичного випромінювання з рівними між собою значеннями потужностей, тобто {Ф01}={Ф02}={Ф0}). Перший потік Ф0 проходить крізь першу та другу трикутні призми 9 і 10, першу та другу 86693 8 прямокутні призми 11 і 12, плоско-паралельну кювету 13 з нормованою за значенням показника заломлення речовиною, відбивається від третього 8 та другого 7 відбиваючого дзеркала і потрапляє на другу грань прямокутної оптичної призми 17. Другий потік оптичного випромінювання Ф0 проходить крізь сірий клин 14, перше відбиваюче дзеркало 6, першу складену плоско-паралельну пластину 15 і поступає на першу грань прямокутної оптичної призми 17. Слід зазначити, що у другому такті складену плоско-паралельну пластину 15 встановлюють у верхнє положення за допомогою другого перетворювача "код-переміщення" 23. Цим самим змінюють час проходження другого потоку оптичного випромінювання на нормований за значення час Dt0, при якому різниця фаз зведених потоків оптичного випромінювання зменшиться на нормовану за значенням величину Dj0. Відбиті від першої та другої гранів прямокутної оптичної призми 17 потоки оптичного випромінювання одночасно поступають, через другу та третю увігнуті лінзи 18 і 19, та фотоприймач 20. У напругу U1 = S 'л × Ф 0 × (k k1 - k еко ) + k 2 × k еко × sin2 [(j0 - Dj0 ) / k 2 ] 2 2 1 + DUзм (7) де j0 - фазовий зсув, що вносить досліджувана рідина з відомим показником заломлення у потік оптичного випромінювання; Dj0 нормована за значенням різниця фаз зведених потоків оптичного випромінювання, що обумовлена дією складеної плоско-паралельної пластини 15, яка збільшує час проходження через опорний канал потоку оптичного випромінювання на нормований за значення час Dt0, перетворюються зведені потоки оптичного випромінювання, один з яких пройшов через рідину з нормованим (чи відомим) значенням коефіцієнта заломлення. Напруга (7) містить в собі інформацію щодо відомого за значенням показника переломлення nD0 зразкової речовини. За допомогою аналогоцифрового перетворювача 21 напруга U1 (7) перетворюється у код числа N1. N1=S0·U1. (8) По команді з мікроконтролера 29 код числа N1 (8) запам'ятовується у оперативнозапам'ятовуючому пристрої 27. У третьому такті, по програмі з виходу першого порту мікроконтролера 29, що поступає на другий та тертій перетворювачі “код-переміщення” 23 і 24, складена плоско-паралельні пластина 15 встановлюється у вихідне положення, а складена плоско-паралельні пластина 16-у положення, при якому збільшується час проходження потоку оптичного випромінювання через вимірювальний канал на нормований за значенням час Dt0, при якому різниця фаз зведених потоків оптичного випромінювання збільшиться на нормовану за значенням величину Dj0. Перший потік Ф0 оптичного випромінювання проходить крізь напівпрозору пластину 5, першу трикутну призму 9, першу прямокутну призму 11, плоско-паралельну кювету 13 із зразковою речо 9 86693 виною, другу прямокутну призму 12, другу трикутну призму 10 і падає на третє деркало 8, відбивається від нього на друге дзеркало 7, також відбивається від нього і, через складену плоскопаралельну пластину 16, поступає на другу грань прямокутної оптичної призми 17. Другий потік оптичного випромінювання проходить через опорний канал, тобто через сірий клин 14, перше дзеркало 6 і поступає на прямокутну оптичну призму 17. У третьому такті відбиті від першої та другої гранів прямокутної оптичної призми 17 обидва потоки оптичного випромінювання одночасно поступають, через другу та третю увігнуті лінзи 18 і 19, та фотоприймач 20. При цьому фазовий зсув ф0 між цими потоками обумовлений відомим за значенням показником заломлення зразкової рідини. У напругу k1 U2 = S 'л × Ф0 × + DUзм (9) 2 (k 1 - k еко ) + k 2 × k еко × sin2 [(j0 - Dj0 ) / k 2 ] 2 перетворюються зведені потоки оптичного випромінювання, один з яких пройшов через рідину з нормованим значенням коефіцієнта заломлення та через складену плоско-паралельну пластину 16. Напруга (9) також містить в собі інформацію щодо показника переломлення nD0 зразкової речовини. За допомогою аналого-цифрового перетворювача 21 напруга U2 (9) перетворюється у код числа N2=S0·U2. (10) По команді з мікроконтролера 29 код числа N2 (8) запам'ятовується у оперативнозапам'ятовуючому пристрої 27. У четвертому такті у плоско-паралельну кювету з паралельними стінками 13 вводять речовину з невідомим показником заломлення nD. У цьому такті складена плоско-паралельні пластина 16 залишається у тому ж самому положенні, що й при третьому такті, тобто забезпечує збільшення часу проходження потоку оптичного випромінювання через вимірювальний канал на нормований за значенням час Dt0, при якому різниця фаз зведених потоків оптичного випромінювання збільшиться на нормовану за значенням величину Dj0. Перший та другий потоки оптичного випромінювання через обидва канали проходять тим самим шляхом, що й у третьому такті. У четвертому такті відбиті від першої та другої гранів прямокутної оптичної призми 17 потоки оптичного випромінювання одночасно поступають, через другу та третю увігнуті лінзи 18 і 19, та фотоприймач 20. При цьому фазовий зсув jх між потоками оптичного випромінювання є невідомою величиною, оскільки невідомим є показник заломлення досліджуваної рідини, і він, згідно з (1), підлягає високоточному визначенню. У напругу k1 U3 = S'л × Ф0 × + DU (11) (k - k еко ) + k 2 × k еко × sin2 [(j x + Dj0 ) / k 2 ] 2 2 1 зм перетворюють зведені потоки оптичного випромінювання, один з яких пройшов через рідину з невідомим значенням коефіцієнта залом 10 лення та через складену плоско-паралельну пластину 16. Напруга (11) також містить в собі інформацію щодо показника переломлення nD досліджуваної речовини. За допомогою аналого-цифрового перетворювача 21 напруга U3 (11) перетворюється у код числа N3=S0·U3. (12) По команді з мікроконтролера 29 код числа N3 (12) запам'ятовується у оперативнозапам'ятовуючому пристрої 27. У п'ятому такті, як й у другому, потік оптичного випромінювання з виходу генератора 1 також проходить крізь фокусуючи лінзу 2, діафрагму 4, першу увігнуту лінзу 3 і поступає на напівпрозору пластину 5. Після чого сформований монохроматичний потік оптичного випромінювання розщеплюється на два когерентних потоки оптичного випромінювання з рівними між собою значеннями потужностей. Перший потік Ф0 оптичного випромінювання проходить крізь напівпрозору пластину 5, першу трикутну призму 9, першу прямокутну призму 11, плоско-паралельну кювету 13 із досліджуваною речовиною, другу прямокутну призму 12, другу трикутну призму 10 і падає на третє деркало 8. Відбивається від нього на друге дзеркало 7. Далі цей потік також відбивається від дзеркала 7 і поступає на другу грань прямокутної оптичної призми 17. Другий потік оптичного випромінювання проходить через опорний канал, тобто через сірий клин 14, дзеркало 6 і, через першу складену плоско-паралельну пластину 15, поступає на прямокутну оптичну призму 17. Слід зазначити, що у п'ятому такті, як й у першому, складену плоско-паралельну пластину 15 (16) встановлюють у верхнє (нижнє) положення по команді з мікроконтролеру 29, що поступає на входи першого (другого) перетворювача "кодпереміщення" 23 (24). Цим самим змінюють час проходження через опорний канал другого потоку оптичного випромінювання на нормований за значенням час Dt0, при якому різниця фаз зведених потоків оптичного випромінювання зменшиться на нормовану за значенням величину Dj0. Відбиті від першої та другої гранів прямокутної оптичної призми 17 потоки оптичного випромінювання одночасно поступають, через другу та третю увігнуті лінзи 18 і 19, та фотоприймач 20. У напругу k1 U4 = S 'л × Ф0 × + DUзм . (13) (k - k еко ) + k 2 × k еко × sin2 [(jx - Dj0 ) / k 2 ] 2 2 1 Напруга U4 (13) також містить в собі інформацію щодо показника переломлення nD досліджуваної речовини. За допомогою аналогоцифрового перетворювача 21 напруга U4 (13) перетворюється у код числа N4=S0·U4. (14) По команді з мікроконтролера 29 код числа N4 (14) запам'ятовується у оперативнозапам'ятовуючому пристрої 27. 11 по 86693 У шостому такті обчислюють різницю фаз jх апріорі заданому рівнянню надлишкових 12 вимірювань ù é k1 k1 ú ê 2 2 2 2 2 2 U3 - U4 ê (k1 - k еко ) - k 2 × sin [(jx - Dj0 ) / k 2 ] (k 1 - k еко ) - k 2 × sin [(jx + Dj0 ) / k 2 ]ú û ë = U1 - U2 é ù k1 k1 ú ê (k 1 - k еко )2 - k 2 × k еко × sin2 [(j0 - Dj) / k 2 ] (1 - k еко )2 - k 2 × k еко × sin2 [(j0 + Dj0 ) / k 2 ]ú ê 2 2 û ë (15) записаному у постійному запам'ятовуючому пристрою 26 цифрового рефлектометра у вигляді рівняння числових значень é ê 2 N3 - N4 ê (1 - k еко ) - 4k еко = ë N1 - N2 é ê 2 ê (1 - k еко ) - 4k еко ë 1 1 2 × sin 2 0,5({j x} - Dj} ) (1 - k еко ) - 4k еко × sin 2 0,5({j x} + Dj} { 0 { 0 1 1 2 × sin 2 0,5({j 0} - Dj} ) (1 - k еко ) - 4k еко × sin 2 0,5({j 0} + Dj} { 0 { 0 У (15) і (16) еквівалентний коефіцієнт відбиття kекo потоку оптичного випромінювання визначається згідно з рівнянням надлишкових вимірювань U1 - U0 = U2 - U0 (k (k - k еко ) + k 2 × k еко × sin 2 [(j0 + Dj0 ) / k 2 ] 2 2 1 - k еко ) + k 2 × k еко × sin 2 [(j0 - Dj0 ) / k 2 ] 2 2 1 , (17) чи за записаному у постійному запам'ятовуючому пристрою 26 рівнянням числових значень 2 N1 - N0 (1 - k еко ) + 4k еко × sin2 0,5(j0 + Dj 0 ) = , (18) N2 - N0 (1 - k еко )2 + 4k еко × sin2 0,5(j 0 - Dj0 ) Необхідно відмітити, що обчислення різниці фаз jх і еквівалентного коефіцієнта відбиття kеко здійснюється за допомогою арифметико-логічного пристрою мікроконтролера 29 по апріорі записаної у постійний запам'ятовуючий пристрій 26 цифрового рефрактометра відповідної програми. Про дійсне значення показника заломлення досліджуваної рідини судять згідно з рівнянням величин (1) з урахуванням отриманих значень різниці фаз jх і еквівалентного коефіцієнта відбиття kеко. Отримані результати висвітлюються на екрані відліково-реєструючого пристрою 28. Як видно з рівнянь надлишкових вимірювань (15) ... (18), на результат визначення різниці фаз jх і еквівалентного коефіцієнта відбиття kеко не впливають абсолютні значення параметрів функції перетворення електронного вимірювального кана ù ú )ú , (16) û ù ú )ú û лу, а також їх відхилення від номінальних значень, що обумовлені дією зовнішніх дестабілізуючих факторів. Крім того, на результат вимірювання jх і kеко не впливають абсолютне значення й нестабільність потужності потоку оптичного випромінювання. В результаті визначення значення показника заломлення досліджуваної рідини здійснюється з високою точністю. Описаний цифровий рефрактометр від відомих відрізняється тим, що він реалізує інтерференційний метод надлишкових вимірювань з автоматичною корекцією похибок. За рахунок використання рівнянь надлишкових вимірювань виключається адитивна та мультиплікативна складові похибки, підвищується точність вимірювання при часовій нестабільності параметрів функції перетворення вимірювального каналу тощо. Це легко довести, якщо у рівняння надлишкових вимірювань підставити аналітичні вирази для напруг та зробити відповідні спрощення. Завдяки використанню мікроконтролера 29 забезпечується автоматизація процесів вимірювання потоків оптичного випромінювання, автоматичне обчислення показника заломлення оптично-прозорого матеріалу. Таким чином запропонований цифровий рефрактометр забезпечує вирішення поставленої технічної задачі. 13 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 86693 Підписне 14 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601