+38 (044) 599-10-11 +38 (097) 559-01-01 +38 (095) 559-01-01
Пн–Пт: 09:00–17:00,
Замовлення товарів:
По телефону щодня
з 9:00 до 19:00
На сайті цілодобово
Популярні пости
Як виміряти кислотність грунту - ph землі
Про те як виміряти кислотність грунту, про водневий показник пш, про переваги і недоліки методів визначення PH землі, читайте в нашій статті...
29 Лютого 2016 8673
Ультразвуковий відлякувач гризунів - беззвучна артилерія проти мишей і щурів
Площу в десятки і сотні квадратних метрів накриє ультразвуковим "градом" потужний, економічний та компактний відлякувач гризунів,який не є небезпечним...
04 Липня 2016 4451
Принцип роботи рефрактометра
Розрахувати миттєво концентрацію розчиненої речовини в розчині за допомогою світла, без лабораторного аналізу ? Фантастика !  Розглянемо принцип ...
07 Лютого 2016 3103

Рефрактометри - і прості і складні

Рефрактометр - один з рідкісних вимірювальних приладів, які проводять експрес аналіз різнорідних речовин і при цьому, практично нічим не відрізняються по влаштуванню.

Питання в тому, що базовий принцип роботи рефрактометра залишається незмінним, а змінюються оптичні характеристики, і одиниці виміру шкал.

Поговоримо про рефрактометр ...

А пристрій дійсно однаковий - вимірювач концентрації розчину являє собою трубку з алюмінію - хід поширення променів в рефрактометрі, подовжене скло на обертових осях, оптичну частину і монокуляр для спостереження результатів.

На щастя для допитливих, тих, хто хоче на власні очі переконатися в тому як працює рефрактометр, ключовий елемент вимірювального приладу знаходиться зовні.
конструкція рефрактометра


А саме попереду - на похилому зрізі розташована лінза з високоякісного оптичного скла.

Саме тут прихована таємниця заломлення світла - не важливо штучного – від лампи або природного - від сонця.


За великим рахунком, ручний рефрактометр буде працювати, навіть якщо на оптичну призму не буде поміщена досліджувана рідина.

Як же так ? А що рефрактометр буде вимірювати ?

Все правильно. Але мова йде про те, що рефракція - об'єктивне фізичне явище, що існує в незалежності від нашого бажання проводити вимірювання концентрації розчинених в рідині речовин.

явище рефракції

Порожня кришталева ваза, стакан з чаєм, і навіть бабусині окуляри - рефракція виникає всюди на МЕЖІ середовищ.

Причому не має значення агрегатний стан: рідкий, твердий, газоподібний або в'язкий.

Це так звані природні, побутові або натуральні “рефрактометри”, на відміну від спеціалізованих оптичних вимірювальних приладів, "заточених" саме на проведення оперативного аналізу.


Кілька прикладів пар абсолютно різнорідних середовищ, на стику яких і спостерігається явище рефракції: скло-повітря, поліетилен-вода, віск-оргскло.

Відзначимо спільну рису, пов'язану з принципом роботи рефрактометрів.

Світло повинно вільно проходити

Говорячи термінами фізики, рідина повинна бути оптично прозорою.

Інше питання, що розчини володіють різною оптичною щільністю.

Саме в цьому полягає принцип роботи рефрактометра, але головна умова, повторимося - безперешкодне проникнення фотонів, квантів світла через розчин.

Ще одне цікаве питання.

А чи змінюються показання рефрактометра, якщо поміняти яскравість освітлення?

Ну наприклад, рівень освітленості, сонця опівдні, або ввечері на заході, так би мовити, дві великі різниці, що і покаже цифровий люксметр.
Від чого взагалі залежать показання ?

  1. Від оптичної щільності середовищ.
  2. Від товщини шару досліджуваного розчину.
  3. Від концентрації розчинених речовин.
  4. Від температури.

Як бачимо від яскравості нічого не залежить.

Наведемо аналогію допустимо з біноклем.
Вранці або ввечері ми в будь-якому випадку зможемо розглянути віддалений об'єкт.
Єдина критична крапка не можливості спостерігання - коли світла немає взагалі.

Ні бінокль, ні рефрактометр, ні будь-який інший оптичний пристрій в темряві працювати не будуть.

 

Головна умова - освітлення повинно бути достатнім для візуального спостереження показань на шкалі рефрактометра

 

Підкреслимо, мова йде про світлові промені у видимому діапазоні.

прилад для вимірювання інфрачервоного випромінювання


Наприклад пірометр, прилад нічного бачення, тепловізорний приціл або тепловізор для енергоаудиту дадуть інформацію в будь-який час доби.

Причина проста – для отримання даних використовується інфрачервоне випромінювання, про що ми розповіли в нашій статті, де розглянули і порівняли кілька електронних оптичних пристроїв.


До речі пирометр і рефрактометр об'єднує одна спільна риса – приймальна вхідні оптика.

Тільки в одному випадку фокусується тепловий потік, для подальшої передачі на термоперетворювач і оцифровку, а в іншому – для відхилення світлового променя і відображення на шкалі.

Відповідно можна сказати, що інфрачервоний термометр – цифровий вимірювальний прилад, а оптичний рефрактометр – аналоговий.

цифровий рефрактометр купити



Хоча є виключення і цифрова електроніка “дісталася” навіть до класичних ручних вимірювачів концентрації розчину.

Можна купити цифровий рефрактометр з різним набором шкал, практично для всіх продуктів – солі, цукру, антифризу, вина, пива і навіть для акумуляторних кислот.


 

Як забезпечити повторюваність результату?

Це важлива характеристика для всіх вимірювальних приладів, причому в технічних параметрах це величина приводиться досить рідко.

Повторюваність вимірювань – метрологічна характеристика, що описує наскільки відрізняється (в%) результат двох послідовних вимірів при одному і тому ж зразку.

Приклад.

Візьмемо вологомір зерна.

Відберемо сукупність зерен пшениці і помістимо в камеру, де дослідження вологості проводиться діелектричним методом.
Повторюваність по паспорту – 0,1%.
Засипаємо пробу один раз, вимірюємо, потім висипаємо і знову засипаємо.
Якщо в одному випадку отримуємо 14%, а в іншому 14,1%, то повторюваність в межах норми і вологомір для зерна може далі експлуатуватися.

Від чого залежить повторюваність результату рефрактометра ?

Для відповіді на питання, з'ясуємо, що може змінюватися при кожному дослідженні, якщо наприклад взяти для аналізу яблучний сік.

Проведемо вимірювання концентрації 2 рази поспіль для одного і того ж яблука.

Що може змінюватися:

  1. Товщина шару.
  2. Температура продукту.

Отже, необхідно гарантувати незмінність двох зазначених параметрів.пристрій рефрактометра

Щоб розібратися, як це відбувається, необхідно вивчити пристрій рефрактометра – конструктивні елементи і принцип роботи.

Ми про це докладно розповідали в наших статтях, тому зараз зосередимося на вузькому аспекті – як формується шар стабільної товщини досліджуваної рідини на поверхні призми.

Причому це актуально навіть не стільки для рідких розчинів, а для в'язьких.

Якщо на рефрактометр для меду міститься кілька крапель солодкого продукту, то на відміну від соку, мед може не розтікатися.

Щоб повторюваність була високою, необхідно по всій поверхні призми забезпечити рівномірний розподіл продукту.


Єдиний вихід – щільне притиснення одночасно по всій площі призми


 

принцип роботи рефрактометра


Для цих цілей в рефрактометрі передбачено захисне скло, на шарнірі, гладкою поверхнею опускається на призму і стискає досліджуваний шар.

Залишки розчину, що випливають за межі зони вимірювання, видаляються ганчіркою.

Пристрій рефрактометра такий, що всі конструктивні елементи підігнані ретельно і при кожному вимірі досягається одна і та ж товщина, а значить і висока повторюваність результату.


У зв'язку з цим відзначимо 3 важливі моменти.

Скло призначене не тільки для виконання функції дозатора, а й захищає поверхню оптики від подряпин і пошкоджень при зберіганні і перевезенні.

Як тільки скельце притискається до розчину, утворюється ще одна межа середовищ, на якій діє закон рефракції.

Отже світло проникає в рефрактометр за наступним шляхом:

“навколишнє повітря” ➜ “захисне скло” ➜ “оптика” ➜ внутрішня порожнина, де промінь продовжує свій рух.

Як бачимо, світловий потік переломлюється 3 рази


Виходить такий листковий "оптичний пиріг".

Висновок – якщо захисне скло не притиснуто,

  • не забезпечується стабільність товщини плівки розчину;
  • “зникає” ще одна межа середовищ, значить промінь відхилиться на інший кут, і довіряти результатам не можна.

Товщина шару обчислюється сотими частками міліметра. У сукупності з прецизійною оптикою і механікою вимірювального приладу висновок очевидний – розбирати рефрактометр, підкручувати, видозмінювати не варто – потім можна і не повернути початкові налаштування.

Тепер з приводу температури.

Рефрактометри забезпечені функцією АТС (автоматична температурна компенсація).

В ідеальних умовах вимірювання слід проводити при температурі 20 °C, але зрозуміло, що витримати з точністю до градуса цей показник не можливо – не дивитися ж кожен раз на термогігрометр, чекаючи зручного приводу.

Та й не потрібно – всередині вбудований “коректор” – біметалична пластина, яка змінює оптичні характеристики рефрактометра в залежності від температури.

А чому відхиляється промінь на кожній з меж середовищ?

При потраплянні світла в матеріал з іншою оптичною щільністю (або проникністю), змінюється швидкість, що тягне за собою зміну кута.

Цікаво, що “природний рефрактометр” є і в океанських глибинах, де перемежовуються солоні шари різної щільності.
Звичайно, до тих пір, поки світло здатне проникати вглиб і не зникає в безодні.

Солоність може виміряти рефрактометр для солі, своєрідний аналоговий солемер.

До речі на цьому прикладі розглянемо, наскільки рефрактометри вигідні в порівнянні з лабораторними аналізом.

Щоб визначити вміст солі, традиційно використовується метод випарювання і зважування.

Але в домашніх або польових умовах спосіб не застосуємо:

  1. Тривалий. Будуть потрібні десятки хвилин, а ручний рефрактометр здійснює оперативний аналіз після нанесення проби миттєво.
  2. Витратний. Йдеться як про лабораторну посуді, ваги, пальники, так і витратні матеріали і енергію. Рефрактометри – "економічні" вимірювальні прилади, які не потребують джерел живлення. Навіть батарейки не потрібні, як наприклад для тих же пірометрів, шумомірів або лазерних далекомірів.
  3. Портативність. Громіздкий і важкий комплект обладнання з собою не візьмеш наприклад в сад, або на пасіку. Та й розетки там немає. І ставити ніде.

За цим ж 3-ма причинами наприклад, популярні вологоміри зерна.

Стандартний спосіб визначення вологості вимагає зважування лабораторними вагами, розмелювання млином, просушкой при температурі вище 100°С в сушильній шафі.

А переносний вологомір працює за принципом – насипав зерна в камеру, почекав 30 секунд, і отримав значення вологості на дисплеї.

нітраттестер для визначення рівня нітратів в овочах і фруктах


За мінімальними витратами часу на підготовку проб для дослідження, швидкості вимірювання і мобільності, до рефрактометру дуже близький і побутовий нітратомір, наприклад від просунутих брендів на ринку приладів для вимірювання нітратів Greentest або Соеекс.

Більш того, нітраттестерам навіть не потрібно готувати рідку пробу – занурив щуп в кавун, банан або яблуко (а всього нітратоміри розраховані на більш ніж 50 видів продуктів!) і отримав за хвилину результат.

А як отримати зразок для дослідження рефрактометром?

З чистим розчином солі або цукру все зрозуміло. "Накапав”, накрив склом і міряй.

А сік?
Доведеться вичавити з відповідного фрукта трохи рідини.
Бажано попередньо розрізати ножем. Соковижималка теж підійде.

Так і хочеться сказати – як мало рефрактометру треба!
Шар то як ми з'ясували тонкий, а значить вага зразка обчислюється миллиграммами.

комплект поставки рефрактометра


Тут важливіше інше – фрукти і соки розрізняються по концентрації в рази.

Тому необхідно заздалегідь отримати інформацію (все є в інтернеті), про те який ступінь солодощі вирощуваних плодів, і купити рефрактометр на відповідний діапазон.

Оскільки в продажу представлені рефрактометри на 5, 10 18, 32 і більше %.

А що покаже прилад, якщо не буде розчину на поверхні призми?

Коли рефрактометр працює “вхолосту”, без поміщеного речовини, світло все одно проходить свій шлях.
Тільки світлова лінія потрапляє в "молоко", за межі шкали, як початківець снайпер б'є за межі мішені.

До речі ми згадали молоко в переносному сенсі, а можна і в прямому.
Оскільки приймальники, молокозаводи, можуть купити рефрактометр для молока, який визначає сухий молочний залишок.

 

Що таке калібрування рефрактометра?

Функцію калібрування мають і інші вимірювальні прилади: побутові нітрат-тестери, деякі НВЧ вологоміри для деревини.

Суть процедури – "вивести" прилад на початкові нульові показання.

Якщо почати вимірювати, без калібрування, похибка збільшиться, оскільки світлова лінія на шкалою “піде” і наприклад замість 5% концентрації ми отримаємо цілих 7%.

як калібрувати рефрактометр ?


Для калібрування потрібна еталонна рідина – в залежності від моделі це масло, дистильована вода і т.д.

У комплект поставки входить мініатюрна викрутка, яка обертає гвинт, поки лінія не встановиться в нульове положення.

Після цього можна вимірювати.



Рефрактометри можуть має кілька шкал:

  • для меду (вологість + вміст цукру);
  • для вина (вміст спирту + цукру).

Це факт дає відповідь на питання, що іноді виникає.

Чи підійде наприклад, рефрактометр для меду для визначення щільності антифризу або алкоголю в пиві або вині ?

Прилади тільки по зовнішньому вигляду схожі, а ось оптичні характеристики і відповідно шкали різні.

Так що кожному продукту – свій рефрактометр…

11 Лютого 2018 184 0
Схожі пости
Фільтр
Знайдено 5 
Підтвердіть
Для того, щоб додати товар у список бажань, вам потрібно