JPH0443810Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、液体の屈折率測定装置に関する。

（従来の技術） 従来から液体の比重、濃度等を測定する装置と
して、特公昭58−42419号公報に示される構造に
代表されるような光源よりの光を光透過体を透過
して液体と接するその入光界面に一定の入射角で
照射し、液体の屈折率に対応した反射光を受光素
子で受光する装置が知られているが、このような
装置にあつては、入光界面への入射角が固定され
ているため、その測定範囲が制限される不都合が
あつた。このような不都合を解消するため入光界
面を円弧状とした測定装置も提案されている（特
開昭58−1690509号公報）。

（考案が解決しようとする問題点） 従来の入光界面を円弧状とするプリズムを用い
る装置にあつては、界面上で光を全反射則に従つ
て反射するので液体の屈折率変化に対応する反射
光量の変化を大とするが、この反射光は液体の光
透過性、プリズムの温度変化や界面の汚れ、更に
は光源部や受光部の温度変化による特性変化等、
種々外乱要因の影響を受け、真の屈折率を測定す
るためには、これら外乱を複雑な機構で補償しな
ければならなかつた。

（問題点を解決するための手段） この考案は、前記の補償を簡単な手段でなしう
る装置について鋭意研究した結果なされたもので
光源部から受光部に至る光路上に液体に接する入
光界面のプリズムを設ける液体の屈折率測定装置
において、プリズム７が板状体で、円弧状入光界
面９上に測定下限および上限における測定光Ｌ−
１，Ｌ−２の入射角β−１，β−２がそれぞれ全
反射の臨界角となる点Ｐ−１，Ｐ−２と前記入射
角β−２よりも大となる入射角β−３で入光する
コントロール光Ｌ−３の入光点Ｐ−３が位置し、
前記点Ｐ−１，Ｐ−２およびＰ−１〜Ｐ−２間領
域の反射光Ｌ−１′，Ｌ−２′およびＬ−１′〜Ｌ
−２′を受光する受光素子１３と点Ｐ−３の反射
光Ｌ−３′を受光する受光素子１４をそれぞれ独
立して設けることにより解決できたものである。

（作用） 光源部１から発した光４がコリメータ３により
平行光５となつて液体１０に浸漬して接する円弧
状入光界面９に入光する。このとき液体１０の屈
折率に対応して界面９上の点Ｐ−１〜Ｐ−２間領
域に入光する測定光Ｌ−１〜Ｌ−２は、全反射則
に従つて入光し、反射光Ｌ−１′〜Ｌ−２′となつ
て受光素子１３に受光される。一方、平行光５の
一部は、コントロール光Ｌ−３として界面９上の
点Ｐ−３に前記測定光Ｌ−１〜Ｌ−２と同様に入
光し、反射光Ｌ−３′となつて受光素子１３と独
立に設ける受光素子１４に受光される。

受光素子１３，１４に受光された反射光Ｌ−
１′〜Ｌ−２′およびＬ−３′は共に光源１からプ
リズム７を通つて受光素子１３，１４に至る間で
液体１０の光透過性等の物理状態、プリズム７の
状体、光源部１および受光部１３，１４の状態を
全く同一に受けることになるから、反射光Ｌ−
１′〜Ｌ−２′による測定物理量に反射光Ｌ−３′
による測定物理量を関係させることにより外乱に
よるエラーを排除して真の屈折率を求めることが
可能となる。

（実施例） この考案を図面の実施例により詳細に説明す
る。

１は光源で発光ダイオードやタングステンラン
プが用いられ、支持具２により安定に支持されて
いる。３はコリメータで光源１からの光束４を平
行光束５とする。６は平行光束５を案内する光源
部用光フアイバーで上端を支持具２に接し、下端
をプリズム７に接する。プリズム７は反対面８と
測定に直接関係する入光界面９を有する光透過体
で、第２図に示す様に断面が長方形の板状体とな
つている。プリズム７は測定液体１０の種類や測
定の範囲等によつて妥当な屈折率の材質を選定す
るが、通常は液体１０の屈折率よりも大なる屈折
率の材質を選定する。プリズム７の反対面８は入
光する平行光束５を全反射させるためのもので、
この構造は特に制限されないが、例えば、反射鏡
を接着するとか、反射塗料を塗布するとか、ある
いは、真空または光を吸収しないガス体を封入し
た薄層を設けて全反射する構造とする等いずれの
構造としてよいものである。プリズム７の入光界
面９は第３図に拡大して説明するように、反対面
８から入光する測定下限および上限における測定
光Ｌ−１，Ｌ−２の入射角β−１，β−２が全反
射角となる点Ｐ−１，Ｐ−２を結ぶ面が円弧とな
るようにOP−１，OP−２（OP−１＝OP−２）
を半径とする円弧面となつていて、この円弧面は
点Ｐ−２の下方（図面で）に延長し、上記測定限
度の外となるコントロール光Ｌ−３の入光点Ｐ−
３が位置している。この場合、入射角β−１とβ
−２との関係は、β−１＜β−２となり、点Ｐ−
３は、点Ｐ−２より下方（図面で）に位置するか
ら入射角β−３は、β−２＜β−３の関係となつ
て、入射角β−１，β−２およびβ−３のすべて
が全反射則を満足することになる。

プリズム７に、このような機能をもたせるため
に、プリズム７の入光界面９は、最小限、前記点
Ｐ−１から点Ｐ−３に至る円弧面を液体１０との
接触界面として必要とする。

入光界面９上の点Ｐ−１〜Ｐ−２間領域および
点Ｐ−３で反射した反射光Ｌ−１′〜Ｌ−２′およ
びＬ−３′は、それぞれプリズム７の上面に向か
つて進行し、それぞれ独立に配設されている光フ
アイバー１１，１２に案内され、同様にそれぞれ
独立して配設する受光素子１３，１４に受光され
る。この場合、それぞれ独立に配設されている光
フアイバー１１，１２および受光素子１３，１４
は可能な限り特性が揃い、また同じ環境に置かれ
る。

この考案は、上記の如くで、従来の測定装置の
ように測定限度内の反射光のみを１個の受光素子
で受光する構造とは異なり、測定限度外となる第
３の光、即ち、コントロール光を測定限度内の光
と併行させて入光界面に照射し、それぞれの反射
光を同一環境に置かれている独立の受光素子に受
光する構造としたところに最大の特徴を有し、か
つ従来との最大の相違が有る （考案の効果） この考案の測定装置によるときは、従来から重
要な誤差要因とされている液体の濁りなどの物理
的状態、光路上にあるプリズムの微妙な温度変化
による屈折率変化、あるいは光源部および受光部
の温度による特性変化などの厄介な問題を解消し
て、常時、再現性のある精度の高い測定結果をも
たらすものであり、かつ装置も複雑な機構を要し
ないので安価に提供でき、きわめて有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の一実施例を示し、第２図
は、第１図Ａ−Ａ視断面図、第３図は入光界面に
おける入射および反射の状態を説明する部分拡大
図である。 １……光源、５……平行光束、７……プリズ
ム、９……入光界面、１０……測定液体、１３，
１４……受光素子、Ｌ−１，Ｌ−２……測定光、
Ｌ−３……コントロール光、β−１，β−２，β
−３……入射。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 光源部から受光部に至る光路上に液体に接する
   入光界面のプリズムを設ける液体の屈折率測定装
   置において、プリズム７が板状体で、円弧状入光
   界面９上に測定下限および上限における測定光Ｌ
   −１，Ｌ−２の入射角β−１，β−２がそれぞれ
   全反射の臨界角となる点Ｐ−１，Ｐ−２と前記入
   射角β−２よりも大となる入射角β−３で入光す
   るコントロール光Ｌ−３の入光点Ｐ−３が位置
   し、前記点Ｐ−１，Ｐ−２およびＰ−１〜Ｐ−２
   間領域の反射光Ｌ−１′，Ｌ−２′およびＬ−１′
   〜Ｌ−２′を受光する受光素子１３と点Ｐ−３の
   反射光Ｌ−３′を受光する受光素子１４をそれぞ
   れ独立して設けることを特徴とする液体の屈折率
   測定装置。