+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 17339
Як позбутися кротів на городі, дачній, присадибній ділянці, в саду
Щоб вивести крота з городу, існує багато методів з різною ефективністю...
21 Грудня 2015 16397
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 12743

І елементарний і складний рефрактометр

Один з рідкісних вимірювальних приладів, який проводить експрес аналіз концентрації різнорідних речовин, швидко і буквально в польових умовах - рефрактометр, практично нічим не відрізняється по влаштуванню, не дивлячись на різну сферу застосування.
Питання в тому, що базовий принцип роботи залишається незмінним, а змінюються оптичні характеристики, і одиниці виміру шкал.

Поговоримо про рефрактометр

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

І пристрій всіх цих різновидів дійсно однаковий - вимірювач концентрації розчину являє собою трубку з алюмінію, всередині якої поширюються промені, подовжене скло на обертових осях, оптична частина і монокуляр для спостереження результатів з налаштуванням різкості.

Загальні відомості

Ключовий елемент рефрактометра знаходиться зовні.


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

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


Рефракція - об'єктивне фізичне явище, яке часто зустрічається в оточуючих нас предметах.

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

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

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


Кілька прикладів пар абсолютно різнорідних середовищ, на стику яких і спостерігається злам світлових променів:

  • скло-повітря;
  • поліетилен-вода;
  • віск-оргскло.

Світло повинно вільно проходити

Говорячи термінами фізики, середовище має бути оптично прозорим. Інше питання, що розчини мають різну оптичну щільність.
Саме в цьому полягає принцип роботи рефрактометра, але головна умова, повторимося - безперешкодне проникнення фотонів, квантів світла через розчин.

А чи змінюються показання, якщо поміняти яскравість освітлення ?

Наприклад рівень освітленості сонця опівдні, або ввечері на заході, так би мовити, дві великі різниці.
Від чого взагалі залежать покази ?

1 Оптична щільність середовищ
2 Товщина шару досліджуваного розчину
3 Концентрація розчинених речовин
4 Температура

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 спостереження - коли світла немає взагалі.
Ні біноклі, ні рефрактометри, ні будь-які інші оптичні пристрої в темряві працювати не будуть.

 

Головна умова - освітлення повинно бути достатнім для візуального контролю

 

Підкреслимо, мова йде про світлові промені у видимому діапазоні.
Наприклад прилад нічного бачення, тепловізор або пірометр дадуть інформацію в будь-який час доби. Причина проста – для отримання даних використовується слабке оптичне або інфрачервоне випромінювання відповідно.

 

Як забезпечити повторюваність результату ?

 

Це важлива характеристика, причому в технічних параметрах рефрактометрів це величина приводиться досить рідко.
Повторюваність вимірювань – метрологічна характеристика, що описує наскільки відрізняється (в%) результат двох послідовних вимірів при одному і тому ж зразку.

Від чого залежить повторюваність ?

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.

Щоб розібратися, як це відбувається, необхідно вивчити пристрій рефрактометра – конструктивні елементи і принцип дії.
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'зьких. Якщо на рефрактометр для меду поміститься 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


 


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.

За рахунок того, що всі конструктивні елементи підігнані ретельно, 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
Товщина шару обчислюється сотими частками міліметра. У сукупності з прецизійною оптикою і механікою висновок очевидний – розбирати рефрактометр, підкручувати, видозмінювати не варто: потім можна і не повернути початкові налаштування


Світло проникає 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".
Вывод – 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.

Тепер з приводу температури.
Рефрактометри забезпечені функцією АТС (автоматична температурна компенсація).
В ідеальних умовах вимірювання слід проводити при температурі 20°С, але зрозуміло, що витримати з точністю до градуса цей показник не можливо – не дивитися ж кожен раз на термометр. Та й не потрібно – всередині вбудований “коректор” – биметаллична пластина, яка змінює оптичні характеристики в залежності від температури.

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 для солі” 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.

До речі на цьому прикладі розглянемо, наскільки рефрактометри вигідні в порівнянні з лабораторним методом.
Щоб визначити вміст солі, традиційно використовується метод випарювання і зважування.
Але в домашніх або польових умовах спосіб не підходить:

  1. Тривалий. Будуть потрібні десятки хвилин, а річний оперативний аналіз після нанесення проби проводиться миттєво.
  2. Витратний. Йдеться як про лабораторний посуд, ваги, пальник, так і витратні матеріали і енергію. Рефрактометри не потребують джерел живлення. Навіть батарейки не потрібні.
  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.

Як отримати зразок для дослідження ?

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 позитивно сказати – як мало потрібно зразка!

Шар то як ми з'ясували тонкий, а значить вага обчислюється миллиграммами.

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 рефрактометр купити на відповідний діапазон: 5, 10 18, 32 і більше %. Є моделі для джемів і патоки.


 

Що таке калібрування рефрактометра ?

 

Функцію калібрування мають і інші вимірювальні прилади: побутові нітратоміри, деякі вологоміри деревини та зерна.

Суть процедури – "вивести "прилад на початкові нульові показання.
На нульову точку відліку. Якщо почати вимірювати, без калібрування, похибка збільшиться, оскільки світлова лінія на шкалою “піде” і наприклад замість 5% концентрації ми отримаємо цілих 7%.


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

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

Після цього можна вимірювати.



Рефрактометри можуть мати 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 вини?
Прилади тільки по зовнішньому вигляду схожі, а ось оптичні характеристики і відповідно шкали різні.

11 Лютого 2018 739 0
Фільтр
Знайдено 5 
Підтвердіть
Для того, щоб додати товар у список бажань, вам потрібно