+38 (044) 599-10-11 +38 (097) 559-01-01 +38 (095) 559-01-01
Пн–Пт: 09:00–17:00,
Заказ товаров:
По телефону ежедневно
с 9:00 до 19:00
На сайте круглосуточно
Популярные посты
Подходит ли универсальный пирометр для измерения температуры тела ?
Разница между универсальными приборами и специализированными градусниками...
14 Мая 2017 77623
Как работает отпугиватель собак

Частотный диапазон, слышимость и технические особенности

23 Июня 2016 18921
Как измерить кислотность почвы - ph земли
О том как измерить кислотность почвы, о водородном показателе пш, о преимуществах и недостатках методов определения PH земли, читайте в нашей статье...
29 Февраля 2016 16457

И простый и сложный рефрактометр

Один из редких измерительных приборов, который проводит экспресс анализ концентрации разнородных веществ, быстро и буквально в полевых условиях - рефрактометр, практически ничем не различается по устройству, не смотря на разную сферу применения.
Вопрос в том, что базовый принцип работы остается неизменным, а меняются оптические характеристики, и единицы измерения шкал.

Поговорим про рефрактометр

Можно купить рефрактометр с различным набором шкал, практически для всех продуктов – сахара, антифриза, вина, пива, молока и даже для аккумуляторных кислот.

И устройство всех этих разновидностей действительно одинаковое - измеритель концентрации раствора представляет собой трубку из алюминия, внутри которой распространяются лучи, удлиненное стекло на вращающихся осях, оптическая часть и монокуляр для наблюдения результатов с настройкой резкости.

Общие сведения

Ключевой элемент рефрактометра находится снаружи.


А именно впереди - на наклонном срезе расположена линза из высококачественного оптического стекла.

Именно здесь скрыта тайна преломления света: не важно искусственного – от лампы или естественного - от солнца.


Рефракция - объективное физическое явление, которое часто встречается в окружающих нас предметах.

Пустая хрустальная ваза, стакан с чаем, и даже бабушкины очки - рефракция возникает везде на ГРАНИЦЕ СРЕД.

Причем не имеет значение агрегатное состояние: жидкое, твердое, газообразное или вязкое.

Это так называемые естественные, бытовые или натуральные “рефрактометры”, в отличие от заводских, "заточенных" именно на проведение оперативного анализа.


Несколько примеров пар совершенно разнородных сред, на стыке которых и наблюдается излом световых лучей:

  • стекло-воздух;
  • полиэтилен-вода;
  • воск-оргстекло.

Свет должен свободно проходить

Говоря терминами физики, среда должна быть оптически прозрачной. Другой вопрос, что растворы обладают различной оптической плотностью.
Именно в этом заключается принцип работы рефрактометра, но главное условие, повторимся - беспрепятственное проникновение фотонов, квантов света через раствор.

А изменяются ли показания, если поменять яркость освещения ?

Например уровень освещенности солнца в полдень, или вечером на закате, как говорится, две большие разницы.
От чего вообще зависят показания ?

1 Оптическая плотность сред
2 Толщина слоя исследуемого раствора
3 Концентрация растворенных веществ
4 Температура

Как видим от яркости ничего не зависит.
Приведем аналогию допустим с биноклем. Утром или вечером мы в любом случае сможем рассмотреть удаленный объект. Единственная критическая точка не возможности наблюдения - когда света нет вообще.
Ни бинокли, ни рефрактометры, ни любые другие оптические устройства в темноте работать не будут.

 

Главное условие - освещение должно быть достаточным для визуального контроля

 

Подчеркнем, речь идет о световых лучах в видимом диапазоне.
Например прибор ночного видения, тепловизор или пирометр дадут информацию в любое время суток. Причина проста – для получения данных используется слабое оптическое или инфракрасное излучение соответственно.

 

Как обеспечить повторяемость результата ?

 

Это важная характеристика, причем в технических параметрах рефрактометров это величина приводится довольно редко.
Повторяемость измерений – метрологическая характеристика, описывающая насколько отличается (в %) результат двух последовательных замеров при одном и том же образце.

От чего зависит повторяемость ?

Для ответа на вопрос, выясним, что может меняться при каждом исследовании, если например взять для анализа яблочный сок. Проведем измерение концентрации 2 раза подряд для одного и того же яблока.

Что может меняться :

  1. Толщина слоя.
  2. Температура продукта.

Следовательно, необходимо гарантировать неизменность двух указанных параметров.

Чтобы разобраться, как это происходит, необходимо изучить устройство рефрактометра – конструктивные элементы и принцип действия.
Мы об этом подробно рассказывали в наших статьях, поэтому сейчас сосредоточимся на узком аспекте – как формируется слой стабильной толщины исследуемой жидкости на поверхности призмы.
Причем это актуально даже не столько для жидких растворов, а для вязких. Если на рефрактометр для меда помещается несколько капель сладкого продукта, то в отличие от сока, мед может не растекаться.
Чтобы повторяемость была высокой, необходимо по всей поверхности призмы обеспечить равномерное распределение продукта.


Единственный выход – плотное прижатие одновременно по всей площади призмы


 


Для этих целей в рефрактометре предусмотрено защитное стекло, на шарнире, гладкой поверхностью опускающееся на призму и сжимающее исследуемый слой.

Остатки раствора, вытекающие за пределы зоны измерения, удаляются ветошью.

За счет того, что все конструктивные элементы подогнаны тщательным образом,  при каждом измерении достигается одна и та же толщина, а значит и высокая повторяемость результата.


В связи с этим отметим 3 важных момента.

Стекло предназначено не только для выполнения функции дозатора, но и защищает поверхность оптики от царапин и повреждений при хранении и перевозке
Как только стеклышко прижимается к раствору, образуется еще одна граница сред, на которой действует закон рефракции
Толщина слоя исчисляется сотыми долями миллиметра. В совокупности с прецизионной оптикой и механикой  вывод очевиден – разбирать рефрактометр, подкручивать, видоизменять не стоит: потом можно и не возвратить первоначальные настройки


Свет проникает по следующему пути:
“окружающий воздух” ➜ “защитное стекло” ➜ “оптика” ➜ внутренняя полость, где луч продолжает свое движение.

Как видим, световой поток преломляется 3 раза


Получается такой слоеный "оптический пирог".
Вывод – если защитное стекло не прижато:

  • не обеспечивается стабильность толщины пленки раствора;
  • “исчезает” еще одна граница сред, значит луч отклонится на другой угол, и доверять результатам нельзя.

Теперь по поводу температуры.
Рефрактометры снабжены функцией АТС (автоматическая температурная компенсация).
В идеальных условиях измерения следует проводить при температуре 20°С, но понятно, что выдержать с точностью до градуса этот показатель не возможно – не смотреть же каждый раз на термометр. Да и не нужно – внутри встроен “корректор” – биметаллическая пластина, меняющая оптические характеристики в зависимости от температуры.

Почему отклоняется луч на каждой из границы сред ?

 

При попадании света в материал с иной оптической плотностью (или проницаемостью), меняется скорость, что влечет изменение угла.
Интересно, что “природный рефрактометр для соли” есть и в океанских глубинах, где перемежаются соленые слои разной плотности. Конечно, до тех пор, пока свет способен проникать вглубь и не исчезает в пучине.

Кстати на этом примере рассмотрим, насколько рефрактометры выгодны по сравнению с лабораторным методом.
Чтобы определить содержание соли, традиционно используется метод выпаривания и взвешивания.
Но в домашних или полевых условиях способ не применим:

  1. Длительный. Потребуются десятки минут, а ручной оперативный анализ после нанесения пробы проводится мгновенно.
  2. Затратный. Речь идет как о лабораторной посуде, весах, горелке, так и расходных материалах и энергии. Рефрактометры не нуждаются в источниках питания. Даже батарейки не нужны.
  3. Портативность. Громоздкий и тяжелый комплект оборудования с собой не возьмешь например в сад, или на пасеку. Да и розетки там нет. И ставить негде.

Как получить образец для исследования ?

С чистым раствором соли или сахара все понятно. “Накапал”, накрыл стеклом и измеряй.
А сок ? Придется выжать из соответствующего фрукта немного жидкости. Желательно предварительно разрезать ножом. Соковыжималка тоже подойдет.


Так и хочется положительно сказать – как мало нужно образца !

Слой то как мы выяснили тонкий, а значит вес исчисляется миллиграммами.

Здесь важнее другое – фрукты и соки различаются по концентрации в разы.

Поэтому необходимо заранее получить информацию (все есть в интернете), о том какая степень сладости выращиваемых плодов, и рефрактометр купить на соответствующий диапазон: 5, 10 18, 32 и более %. Есть модели для джемов и патоки.


 

Что такое калибровка рефрактометра ?

 

Функцию калибровки имеют и другие измерительные приборы: бытовые нитратомеры, некоторые влагомеры древесины и зерна.

Суть процедуры – "вывести" прибор на первоначальные нулевые показания.
На нулевую точку отсчета. Если начать измерять, без калибровки, погрешность увеличится, поскольку световая линия на шкале “уйдет” и например вместо 5 % концентрации мы получим целых 7%.


Для калибровки требуется эталонная жидкость – в зависимости от специализации это масло, дистиллированная вода и т.д.

В комплект поставки входит миниатюрная отвертка, вращающая винт, пока линия не установится в нулевое положение.

После этого можно измерять.



Рефрактометры могут иметь несколько шкал:

  • для меда (влажность + содержание сахара);
  • для вина (содержание спирта + сахара).

Это факт дает ответ на иногда возникающий вопрос.
Подойдет ли к примеру, рефрактометр для меда для определения плотности антифриза или алкоголя в пиве или вине ?
Приборы только по внешнему виду похожи, а вот оптические характеристики и соответственно шкалы различны.

11 Февраля 2018 2382 0
Фильтр
Найдено 5 
Подтвердите
Для того, что бы добавить товар в список желаний, Вам нужно