Содержание
Происхождение названия Принцип работы рефрактометра Сферы применения Виды рефрактометров Калибровка Как пользоваться рефрактометром Правила использованияВопрос-ответПохожие статьи блогаХиты продаж
Для получения консультации обращайтесь по указанным на сайте контактам компании
Для получения консультации обращайтесь по указанным на сайте контактам компании
Рефрактометр – это прибор для измерения значения плотности жидкой среды. Такое устройство является оптическим, применяется в разных сферах. Ниже рассмотрим назначение рефрактометра, виды приборов и правила их использования.
Происхождение названия
В основе названия лежит термин «рефракция», введённый ещё в начале восемнадцатого столетия учёным Исааком Ньютоном. С латинского языка слово «refractus» переводится «преломлённый».
Рефракция является атмосферно-оптическим явлением, которое обусловливается преломлением лучей света в атмосферной среде. Оно заключается в том, что удаленные объекты могут казаться смещёнными или обладающими изменёнными формами.
Рефрактометр назван именно так, потому что принцип его действия основывается на рефракции. Прибор определяет концентрацию анализируемых веществ по коэффициенту преломления света.
Принцип работы рефрактометра
Определение рефрактометра указывает на то, что прибор выявляет плотность жидких веществ и смесей. Оптическое устройство анализирует преломление проходящего через измеряемую среду светового луча. Принцип рефрактометра заключается в эффекте рефракции.
Рефракция, то есть преломление – это изменение направления при движении луча (световой волны). Вектор перемещения меняется на границе двух сред, через которые поток света проходит. В случае рефрактометра это воздух и измеряемая жидкость. Попадая в последнюю, луч начинает двигаться под определённым углом.
Когда световой поток проходит через прозрачную жидкость, он, во-первых, замедляет своё движение из-за сопротивления, во-вторых, отклоняется от прямой линии. По углу отклонения рефрактометр определяет плотность.
Важный показатель измерения – это коэффициент преломления, то есть соотношение между углом первоначального движения до вхождения в оцениваемую среду и углом преломления, который возникает в точке контакта двух веществ. Эталон – это движение света в дистиллированной воде. Оно считается нулевым значением.
Конструкция и работа рефрактометра
Из чего состоит рефрактометр? Его основная часть – это главная стеклянная призма с высоким коэффициентом преломления. Снаружи деталь закрывает стекло, которое, во-первых, прижимает и равномерно распределяет анализируемую жидкость, во-вторых, защищает призму от механических воздействий. Также в конструкции предусмотрены система линз, калибровочный винт для оптической настройки и биметаллическая пластина, корректирующая возможные отклонения из-за температур.
Для измерений на призму наносят анализируемую жидкость. Прибор излучает свет, который проходит через главный элемент и ещё несколько дополнительных линз, а потом попадает на шкалу – круглое основание с нанесённой на него градацией. В зависимости от преломления, луч оказывается либо выше нулевой градуировки, либо ниже её. Одна зона круга освещается, а вторая находится в тени.
Показания рефрактометра считываются по шкале – границе между затенённым участком и светлым. Градуировку можно увидеть через монокуляр прибора. Универсальные рефрактометры, которые используют для определения плотности разных жидкостей, обычно имеют несколько шкал с разными единицами измерения и шагами – отрезками между нанесёнными рисками. Крепость алкогольных напитков вычисляется в градусах или процентах в общем объёме (% об), плотность – в Be° (градусах Боме), а концентрация сахара – в °Bx (градусах Брикс).
Угол преломления зависит от структуры, состава раствора и концентрации его компонентов. Также на значение влияет температура среды. Если она отличается от обычной комнатной (около 20℃), то её автоматически компенсирует биметаллическая пластинка, которая сжимается и расширяется при термических воздействиях. Этот элемент жёстко соединён со шкалой. Меняя размеры при нагреве или охлаждении, пластина сдвигает градацию на расстояние, которое компенсирует отклонения преломления, обусловленные температурной разницей.
К сведению! Система автоматической компенсации предусмотрена не во всех моделях рефрактометров. Если нужно измерять жидкости температуры от +10 градусов до +30, то лучше выбрать прибор с биметаллической пластинкой.
Сферы применения
Рефрактометры используются для исследований в разных областях. Они помогают анализировать химические и физические свойства веществ, определять концентрации определённых компонентов растворов и смесей, оценивать качество продукции.
Области применения:
- Пищевая промышленность: измерение влажности, содержания сахара, белков, сухого остатка и жиров в разном сырье и готовой продукции, например, в соусах, джемах, детских пюре, мёде, молочных продуктах, сиропах.
- Производство алкогольной продукции: определение концентрации сахара и крепости вин, пива, спирта, ликёроводочных изделий.
- Химическая промышленность: выявление в растворах долей кислот, гликолей, солей металлов, щелочей и других химических соединений и веществ; мониторинг процесса полимеризации пластмасс, искусственных смол.
- Фармацевтика: оценка качества медикаментов, проверка концентрации растворов, определение содержания отдельных веществ.
- Исследовательская деятельность: изучение свойств веществ, растворов, смесей.
- Медицина: биохимический анализ крови (определение количества белка в сыворотке), клинический анализ мочи (оценка плотности).
- Нефтегазовая промышленность: изучение состава и влажности масел, газов (метана), нефти; оценка качества топлива.
- Машиностроение: контроль характеристик смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) для разных видов транспорта – автомобилей, водных судов, спецтехники.
- Пчеловодство: контроль массовой доли влаги в мёде перед его продажей.
- Контроль качества при различных производствах: определение концентрации крахмала в клеях, бумажной продукции, канцелярских принадлежностях.
Рефрактометры подходят не только для профессионального применения, но и для бытового. Их используют при домашнем самогоноварении, самостоятельном контроле качества охлаждающих автомобильных жидкостей и некоторых продуктов питания.
Виды рефрактометров
Существуют такие виды рефрактометров:
- Промышленные. Это крупногабаритные измерительные приборы, которые используют на разных предприятиях и часто вводят в производственные линии для постоянного контроля параметров продукции. Устройства высокоточные, обычно их подключают к компьютерам для отслеживания свойств сред и их изменения при разных условиях.
- Лабораторные. Их размеры тоже немаленькие. Устройства монтируются на рабочих местах в лабораториях и выдают максимально точные результаты, которые очень важны для различных исследований. В конструкцию может входить дисплей для индикации получаемых значений.
- Ручные, то есть портативные (мобильные). Они компактные, подходят для применения в домашних и полевых условиях. Некоторые современные модели оснащаются экранами для вывода точных показателей, работают от батареек. Но многие рефрактометры аналоговые: результаты при внешнем хорошем освещении оцениваются по световому лучу на шкале через окуляр.
Портативные устройства делятся на три подвида:
- Для сахара. Рефрактометром определяют содержание сахарозы и фруктозы в растворах, значения оценивают в градусах Брикс. Приборы подходят для домашнего виноделия, имеют диапазон от 0 °Bx до 40, и этого достаточно для изучения свойств большинства благородных напитков.
- Для спирта. С помощью рефрактометра можно определить долю спирта в растворах – самогоне, водке. Единица измерения шкалы – градусы либо % об.
- Универсальные. На рефрактометре определяют содержание спирта и сахара. Приборы этого вида имеют сразу две шкалы, могут использоваться для производства вина и крепких напитков.
Важно знать! Результаты измерений коэффициента преломления могут оказаться неточными при изучении многокомпонентных сред. Примеси увеличивают погрешность. Например, если в спиртном напитке содержится много кислот, то рефрактометр не сможет максимально точно определить долю сахара. Также прибор достоверно не измерит процент спирта в выдержанных напитках типа коньяка и виски, в слабоалкогольной продукции, например, пиве, вине.
Калибровка
Для достижения максимальной точности измерений и достоверности результатов рефрактометр перед использованием нужно откалибровать, то есть настроить. Для этого подойдёт дистиллированная вода, которая не влияет на явление светового преломления и показывает на линзе нулевое значение.
Инструкция по калибровке:
- Поднимите пластину для освещения.
- В чистую пипетку наберите немного дистиллированной воды.
- Капните несколько капель на призму прибора.
- Закройте стекло, чтобы вода равномерно и без пузырьков распределилась по поверхности.
- Подождите примерно 30 секунд.
- Направьте рефрактометр в сторону светового источника.
- Взгляните в окуляр. В нём вы должны заметить круглую зону с расположенным внизу центром.
- Установите на шкале нулевое значение, подкручивая калибровочный винт отвёрткой до того момента, когда две области в участках границ сойдутся в отметке 0.
- Когда калибровка завершена, линзу очистите входящей в комплект прибора мягкой тряпкой. Теперь можно начинать измерения.
Важно! Если рефрактометр используется регулярно, то калибровки нужно выполнять периодически, в противном случае результаты могут иметь значительные погрешности.
Как пользоваться рефрактометром
Измерения проводятся практически так же, как калибровка. Наберите в пипетку небольшое количество исследуемого жидкого материала. Нанесите на призму две или три капли, поместите сверху стекло, чтобы образовался равномерный слой без пузырьков и пустых областей.
Поднесите рефрактометр к свету. Его луч при прохождении через покрытую образцом призму будет преломляться. Система оптических линз направит световой поток на мерную шкалу, на которой, посмотрев через окуляр, можно будет увидеть результат. Расположение границы между белым и синим цветами будет коэффициентом преломления.
Правила использования
Чтобы измерения были точными, следует соблюдать несколько рекомендаций:
- Температура исследуемого образца и воздуха не должны значительно различаться. Чтобы минимизировать разницу, после нанесения пробы на призму подождите полминуты.
- Точность результатов зависит от толщины слоя материала. Чем он тоньше, тем измерения более достоверны.
- Исключайте попадание в устройство влаги. Не допускайте его намокания, погружения в воду.
- Защищайте рефрактометр от воздействия агрессивных химических, абразивных и вызывающих коррозию веществ.
- После каждого использования рабочие части измерительного устройства очищайте, но только мягкой тканью, которая входит в комплект прибора.
- Если модель не оснащена опцией автоматической температурной компенсации, то поддерживайте оптимальную температуру окружающей среды – 20 градусов Цельсия.
- Используйте рефрактометр аккуратно, храните бережно. Прибор довольно хрупкий.
Вопрос-ответ
Как работает рефрактометр и на чем основан его принцип действия?
Принцип работы рефрактометра основан на явлении рефракции — преломления светового луча при переходе из одной среды (например, воздуха) в другую (исследуемый раствор). Аппарат измеряет угол преломления, который напрямую зависит от концентрации растворенных веществ. Чем она выше, тем сильнее отклоняется луч, что и фиксируется шкалой прибора.
Чем отличается рефрактометр от ареометра?
Оба прибора измеряют концентрацию, но делают это по-разному. Ареометр — это поплавок, который работает по закону Архимеда, показывая плотность жидкости. Рефрактометр же измеряет оптическую плотность через преломление света. Рефрактометр часто точнее, требует всего несколько капель пробы и удобнее для полевых условий, тогда как ареометру нужен большой объем жидкости и осторожное обращение.
В нашем интернет-магазине вы можете приобрести широкий ассортимент рефрактометров по низким ценам. Обращайтесь!
Похожие статьи блога
Хиты продаж
Для получения консультации обращайтесь по указанным на сайте контактам компании
Для получения консультации обращайтесь по указанным на сайте контактам компании
