Конструкция проточного рефрактометра для контроля состояния прозрачных сред с цилиндрической вставкой в виде вертикального участка трубопровода

Рассмотрены проблемы контроля состояния текущих сред при одновременном изменении температуры и расхода среды более чем на два порядка. Предложена конструкция проточного рефрактометра для контроля состояния прозрачных сред при ламинарном и турбулентном режимах течения, а также при больших скоростях потока и изменениях температуры среды более чем на 200 °С. В разработанном проточном рефрактометре реализован метод измерения показателя преломления, основанный на принципе параллельности двух лучей: падающего и прошедшего через трубопровод с преломлением на границах нескольких сред. Трубопровод в виде цилиндрической вставки из оргстекла является частью конструкции рефрактометра. Конструкция оптической части рефрактометра с вертикальным участком трубопровода позволяет исключить влияние на результат измерения показателя преломления погрешностей, обусловленных многократными отражениями лазерного излучения от оптических элементов, образованием пустот или вихревых потоков в трубопроводе. Для предложенного рефрактометра отсутствуют ограничения по значению измеряемого показателя преломления текущей жидкости в отличие от ранее используемых промышленных проточных рефрактометров, принцип работы которых основан на явлении полного внутреннего отражения лазерного излучения на границе двух сред. Представлены результаты экспериментальных исследований различных сред предложенным рефрактометром.

1. Davydov R. V., Antonov V. I., Yushkova V. V., Grebenikova N. M., Journal of Physics: Conference Series, 2019, vol. 1236 (1), рp. 012079. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1236/1/012079

2. Давыдов В. В., Величко Е. Н., Дудкин В. И., Карсеев А. Ю. Ядерно-магнитный релаксометр для экспресс-контроля состояния конденсированных сред // Приборы и техника эксперимента. 2015. № 2. С. 72–76. https://doi.org/10.7868/S0032816215020068

3. Grebenikova N. M., Davydov R. V., Rud V. Y., Journal of Physics: Conference Series, 2019, vol. 1326(1), pp. 012012. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1326/1/012012

4. Марусина М. Я., Базаров Б. А., Силаев А. А., Марусин Н. П., Закемовская Е. Ю., Гилев А. Г., Алексеев А. В. Магнитная система на основе постоянных магнитов для расходомера многофазных текучих сред // Измерительная техника. 2014. № 4. С. 62–65.

5. Давыдов В. В., Мязин Н. С., Кирюхин А. В. Ядерно-магнитные расходомеры-релаксометры для контроля расхода и состояния теплоносителя и питательной воды на АЭС // Атомная энергия. 2019. Т. 127, № 5. С. 250– 255.

6. Карабегов М. А. Автоматические рефрактометры разностной призмы для контроля технологических процессов // Измерительная техника. 2007. № 6. С. 31–36.

7. Davydov R. V., Mazing M. S., Yushkova V. V., Stimanov A. V., Rud V. Yu., Journal of Physics: Conference Series, 2019, vol. 1410 (1), р. 012067. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1410/1/012067

8. Давыдов В. В., Дудкин В. И., Карсеев А. Ю. Управление контуром линии нутации в ядерно – магнитных расходомерах // Известия высших учебных заведений. Физика. 2015. Т. 58. № 2. С. 8–13.

9. Gryznova E., Grebenikova N., Ivanov D., Bykov V., IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2019, vol. 390 (1), pp. 012044. https://doi.org/10.1088/1755-1315/390/1/012044

10. Дьяченко С. В., Кондрашкова И. С., Жерновой А. И. Исследование сидементации ферромагнитных наночастиц в магнитной жидкости методом ЯМР // Журнал технической физики. 2017. Т. 87. Вып. 10. С. 1596–1598. https://doi.org/10.21883/JTF.2017.10.45007.2213

11. Давыдов В. В. О некоторых особенностях исследования ядерным магнитным резонансом потоков жидких сред // Оптика и спектроскопия. 2016. Т. 120. № 1. С. 20–27. https://doi.org/10.7868/S0030403416070096

12. Марусина М. Я., Базаров Б. А., Галайдин П. А., Марусин М. П., Силаев А. А., Закемовская Е. Ю., Мустафаев Ю. Н. Синтез градиентной системы мультифазного расходомера // Измерительная техника. 2014. № 5. С. 68–72.

13. Давыдов В. В., Дудкин В. И., Карсеев А. Ю., Вологдин В. А. Особенности применения метода ядерно–магнитной спектроскопии для исследования потоков жидких сред // Журнал прикладной спектроскопии. 2015. Т. 82. № 6. С. 898–902.

14. Вельт И. Д., Дьяконова Е. А., Михайлова Ю. В., Терехина Н. В. Магнитный расходомер для быстрых натриевых реакторов // Атомная энергия. 2017. Т. 122, № 4. С. 250–255.

15. Карабегов М. А. Метрологические характеристики рефрактометров полного внутреннего отражения // Измерительная техника. 2004. № 4. С. 50–54

16. Карабегов М. А. О некоторых информационных возможностях аналитических приборов // Измерительная техника. 2011. № 10. С. 65–71.

17. Давыдов В. В., Гребеникова Н. М., Смирнов К. Я. Оптический метод контроля состояния текущих сред с низкой прозрачностью и крупными вкраплениями. // Измерительная техника. 2019. № 6. С. 37–43. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2019-6-37-43

18. Шур В. Л., Найденов А. С., Лукин А. Я., Лейбенгард Г. И. Жидкостный автоколлимационный рефрактометр. // Измерительная техника. 2006. № 8. С. 50–53.

19. Vishnyakov G. N., Fricke A., Parkhomenko N. M., Hori Y., Pisani M., Metrologia, 2016, vol. 53, pp. 02001. https://doi.org/10.1088/0026-1394/53/1A/02001

20. Вишняков Г. Н., Корнышева С. В. Обеспечение единства измерений в рефрактометрии твердых, жидких и газообразных веществ // Измерительная техника. 2005. № 11. С. 40–42.

21. Grebenikova N., Moroz A., Bylina M., Kuzmin M., IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019, vol. 497, no. 1, pp. 012109. https://doi.org/10.1088/1757-899X/497/1/012109

22. Карабегов М. А. Пути повышения точности аналитических приборов // Измерительная техника. 2009. № 4. С. 54–59.

23. Grebenikova N. M., Myazin N. S., Rud V. Yu., Davydov R. V.,

24. Proceedings of the 2018 IEEE International Conference on Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech), 2018, vol. 8564409, pp. 295–297. https://doi.org/10.1109/EExPolytech.2018.8564409

25. Grebenikova N. M., Rud V. Y., Journal of Physics: Conference Series, 2019, vol. 1410, no. 1, pp. 012186. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1410/1/012186

26. Карабегов М. А., Комарков Ю. И., Хуршудян С. А. Влияние оптической плотности жидкости на погрешность дифференциального рефрактометра // Измерительная техника. 1981. № 3. С. 64–66.

27. Давыдов В. В., Мороз А. В. Исследование рефрактометром дифференциального типа влияния оптической плотности текущей жидкости на погрешность измерения показателя преломления // Оптика и спектроскопия. 2020. Т. 128. № 9. С. 1303–1308. https://doi.org/10.21883/OS.2020.09.49869.133-20

28. Grebenikova N. M., Smirnov K. J., Journal of Physics: Conference Series, 2019, vol. 1368 (2), p. 022057. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1368/2/022057

29. Chen J., Guo W., Xia M., Li W., Yang K., Optics Express, 2018, vol. 26, iss. 20, pp. 25510–25523. https://doi.org/10.1364/OE.26.025510

30. Золотарев В. М., Морозов В. Е., Смирнова Е. В. Оптические постоянные природных и технических сред. СПб.: Изд-во «Лань». 2008.

31. Calhoun W. R., Maeta H., Combs A., Bali L. M., Bali S., Optics Letters, 2010, vol. 35, iss. 8, pp. 1224–1226. https://doi.org/10.1364/OL.35.001224