для чего нужен рефрактометр

Рефрактометр: устройство, назначение, сферы применения

Смотрите также

В различных отраслях промышленности при проведении каких-либо исследований, определении физико-химических параметров веществ или контроле качества готовой продукции необходимо знание показателя преломления света. Для этих целей существует специальный оптический прибор – рефрактометр.

Название этого прибора произошло от термина «рефракция» (лат. «refractus» – преломленный), веденного в научную сферу Ньютоном в начале 18 века.

Рефрактометр анализирует степень отклонения луча света от прямолинейного направления при переходе из одного вещества в другое. Соотношение угла вхождения луча и угла его преломления на границе раздела двух сред называется коэффициентом преломления.

Этот показатель возрастает пропорционально увеличению плотности субстанции. Относительный «вес» образца рефрактометр определяет в сравнении с дистиллированной водой (с ее помощью прибор предварительно откалибровывают).

Конструкция ручного рефрактометра

Основным оптическим компонентом рефрактометра, на который наносится исследуемое вещество, является главная призма. Она изготавливается из материала с высоким показателем преломления, поэтому луч света, проходящий через нее, отклоняется под большим углом. Через систему линз он проникает на шкалу, которая представляет собой градуированную окружность.

При разных углах преломления луч оказывается на шкале выше или ниже, оставляя одну из ее частей светлой, а другую темной. Коэффициент преломления определяется по положению границы раздела. Этот показатель напрямую зависит от состава анализируемого раствора и его плотности.

Некоторые модели рефрактометров учитывают также влияние температуры: внутри их корпуса расположена биметаллическая пластина, соединенная с другими компонентами. В разных термических условиях она сжимается или растягивается, плавно передвигая оптическую систему. Таким образом влияние температуры на коэффициент преломления компенсируется.

Функция АТС (Automatic Temperature Compensation System) в рефрактометрах крайне желательна, так как в противном случае полученные значения придется пересчитывать в зависимости от температуры окружающей среды с помощью специальных таблиц.

Типы рефрактометров

Современные приборы для рефракции подразделяются на:

Промышленные и лабораторные рефрактометры имеют достаточно большие размеры, поэтому устанавливаются, как правило, стационарно. С их помощью проводят исследования различных веществ и контролируют технологические процессы на производствах. Такие приборы характеризуются высокой точностью и сложностью.

Портативные рефрактометры используются для оперативных измерений в лабораторных, производственных или полевых условиях.

Цифровые приборы оснащены жидкокристаллическими экранами, на которые выводятся результаты измерений. Как правило, они обладаю множеством дополнительных функций, в числе которых возможность измерять коэффициент преломления вместе с плотностью вещества, применение различных единиц измерения, учит температуры и пр.

Ручные рефрактометры – наиболее компактные и простые в эксплуатации устройства. Они не содержат электронных схем и элементов питания, могут использоваться как на производстве, так и в домашних условиях. Благодаря точности, удобству и приемлемой цене ручные приборы приобрели широкую популярность.

Калибровка и подготовка рефрактометра к использованию

Перед использованием рефрактометра его необходимо откалибровать. Некоторые модели требуют для этого специальную жидкость, однако основная масса может быть откалибрована с помощью дистиллированной воды.

Рассмотрим последний способ подробнее.

Если посмотреть в окуляр любого рефрактометра без калибровочной жидкости, его шкала будет окрашена только в синий цвет (рис. 1).

Для калибровки прибора на главную призму наносятся 2-3 капли дистиллированной воды (удобно делать это пипеткой). После закрытия защитного стекла вода должна равномерно распределиться по всей поверхности призмы – без пузырьков воздуха и сухих мест.

Через 30 секунд, достаточных для того, чтобы образец адаптировался к температуре окружающей среды, рефрактометр направляется в сторону естественного дневного освещения (флюоресцентное не допускается). В окуляре при этом отображается шкала с участками синего и белого цветов (рис. 2).

Основная задача калибровки состоит в том, чтобы достичь совпадения границ этих двух участков в отметке 0.0 (рис. 3) с помощью регуляции калибровочного винта.

После окончания настройки призма аккуратно протирается мягкой тканью.

Сферы применения рефрактометра

Рефрактометры широко применяются в различных отраслях промышленности для определения концентрации веществ в каких-либо средах.

Например, в химической сфере эти приборы используются для измерения содержания в растворах кислот, солей металлов, спиртов, гликолей, аминов, фунгицидов и пр. Ими же контролируют степень полимеризации синтетических смол и пластмасс.

На предприятиях, производящих текстиль, рефрактометры применяются для определения концентрации прядильных растворов, растворов капролактама, поликарбонатов.

В пищевой промышленности ими измеряют сахаристость и качество безалкогольных напитков, крепость и плотность алкогольной продукции, с их помощью анализируют состав соусов, сиропов, джемов, детского питания, молочных продуктов.

В газовой и нефтяной промышленности рефрактометры используются для определения концентрации водной смеси моноэтиленгликоля в природном газе, анализа состав масел, смазок и охлаждающих жидкостей.

На предприятиях, производящих канцелярские изделия, рефрактометрами измеряется концентрация крахмалов и других сухих веществ в клеящих составах.

В фармацевтике эти приборы применяются при изготовлении витамина С – для определения концентрации аскорбиновой и цетогулоновой кислот. Им же контролируется чистота синтезированных веществ, а также качество лекарственных препаратов.

Газовые интерференционные рефрактометры используются для анализа состава воздуха с целью обнаружения возможных утечек горючих газов.

Ручной рефрактометр является универсальным вспомогательным средством для простого и быстрого определения концентрации водосмешиваемых смазочно-охлаждающих жидкостей.

Кроме того, этот прибор позволяет выявить степень загрязненности эмульсий посторонними маслами, смазками и другими субстанциями. Таким образом предупреждаются возможные нарушения рабочего процесса.

На загрязненность СОЖ указывает размытая световая полоса на шкале рефрактометра.

С точки зрения технологических параметров наиболее удобным для большинства металлообрабатывающих предприятий являются рефрактометры для СОЖ со шкалой 0-20 % Brix. Они имеют компактный размер и могут легко использоваться даже в малых пространствах.

Для качественного анализа СОЖ этим прибором достаточно 2-3 капель эмульсии. Простая калибровка призмы и окуляра обеспечивают точность и воспроизводимость измерений.

Благодаря автоматической компенсации температуры в диапазоне 10…30 °C корректировать полученные значения не потребуется.

Скрытый калибровочный винт препятствует непреднамеренной регулировке рефрактометра во время его использования. Двойное соединение на пластине дневного света гарантирует точность ее установки.

Правила пользования рефрактометром

Качество измерений зависит от правильной и аккуратной калибровки прибора. Разница температур окружающей среды и образца негативно влияют на точность показаний, поэтому перед их снятием необходимо подождать около 30 секунд, как это описано выше.

Температура воздуха при калибровке в идеале должна составлять около +20° C. Однако, если устройство оснащено системой ATC, любая температура будет компенсирована.

Рефрактометр нельзя опускать в воду, так как попадание большого количества жидкости внутрь прибора может привести к затуманиванию шкалы.

Не следует измерять жесткие, абразивные и коррозионно-активные вещества (химикаты и т.п.), так как они могут повредить покрытие призмы.

Очищать инструмент необходимо мягкой тканью после каждого использования. Загрязнения на призме могут привести к ошибкам при измерениях.

Как и любой другой оптический прибор, рефрактометр требует осторожного обращения и хранения – только в таком случае он будет исправно работать много лет.

Присоединяйтесь

© 2004 – 2021 ООО «АТФ». Все авторские права защищены. ООО «АТФ» является зарегистрированной торговой маркой.

Источник

Как пользоваться рефрактометром: подробная инструкция

Рефрактометр – это оптический прибор, предназначенный для измерения плотности жидкости за счет преломления света. Любители самодельных алкогольных напитков используют рефрактометры для определения концентрации сахара в сусле и для измерения крепости водно-спиртовых растворов (водки или хорошо очищенного самогона).

Принцип работы рефрактометра

Работа рефрактометра основана на разнице преломления света в разных средах. При возрастании плотности исследуемой жидкости одновременно и пропорционально увеличивается индекс её рефракции (преломления). Для растворов за эталон (нулевое значение) берется дистиллированная вода.

Исследуемую жидкость наносят на главную призму – прозрачное стекло с высоким коэффициентом преломления солнечных лучей. Через систему линз преломленный свет попадает на шкалу с градацией, разделяя её на светлую и темную часть. Шкалу можно увидеть через монокуляр. Именно граница между светлой и темной частью шкалы показывает численное значение, например, концентрацию сахара в соке или спирта в воде.

Внешне все устройства выглядят одинаково

Виды рефрактометров

Рефрактометры бывают лабораторными, промышленными и портативными. В домашних условиях применяются портативные рефрактометры. Они не такие функциональные и точные как два других вида, зато менее громоздки и проще в эксплуатации.

Домашним винокурам интересны два вида рефрактометров:

Любой рефрактометр предназначен для работы в двухкомпонентных жидкостях, а наличие даже небольших концентраций сторонних веществ увеличивает погрешность измерений. Например, кислоты во фруктовых соках искажают преломление, поэтому возрастает ошибка рефрактометра для сахара. Такая же ситуация и с рефрактометром для спирта – он хорошо работает для водки и очищенных дистиллятов, но начинает давать неправильное значение в случае с выдержанным алкоголем – коньяком или виски, а для вина и пива не подходит вовсе. Эту особенность нужно учитывать, проводя измерения.

Также рефрактометры чувствительны к температуре жидкости и окружающей среды. Рекомендуется проводить измерения при температуре исследуемой жидкости и воздуха 20 °C. Исключением являются рефрактометры с пометкой АТС (автоматическая температурная компенсация), такие устройства способны работать в температурном диапазоне (+10-30 °C), точные значения, а также класс точности прибора указаны в техническом паспорте.

Рефрактометр с температурной компенсацией

Инструкция к рефрактометру

Калибровка

Перед началом использования рефрактометра его нужно откалибровать. Калибровочная жидкость идет в комплекте вместе с прибором, а если её нет, то можно взять дистиллированную воду.

В инструкции к большинству моделей рефрактометров рекомендуется проводить калибровку перед каждым измерением, но на практике это необходимо не чаще 1-2 раз в месяц или после того как устройство не использовалось длительное время – 3 и больше месяцев

Как пользоваться рефрактометром

Особенности эксплуатации

Рефрактометр нельзя погружать в воду и другие жидкости, допускать попадания влаги во внутрь, а также наносить на призму агрессивные химические вещества, которые могут повредить её покрытие. Чистить инструмент можно только тканью, поставляемой в комплекте.

Как измерить рефрактометром крепость вина, браги или пива

Для этих целей использовать спиртовой рефрактометр не получится, потому что сахар и другие вещества будут существенно искажать замеры.

Узнать крепость вина (браги, пива) можно с помощью рефрактометра для сахара. Для этого нужно замерить сахаристость сусла до начала и после брожения, затем произвести расчеты.

Известно, что 1% перебродившего сахара дает около 0,6% спирта. Например, если до брожения сок содержал 22% сахара, а после – 3%, то примерная крепость вина будет 11,4% ((22 – 3) * 0,6 = 11,4).

Более продвинутый и точный метод расчета заложен в калькуляторе спирта до и после брожения, вводить значения нужно не в Брикс, а в единицах Wort SG (есть не на всех устройствах).

Источник

Рефрактометр: схема, принцип работы, инструкция по использованию

Рефрактометр — устройство, которое измеряет плотность жидкости за счет эффекта преломления света в среде. На основании полученных данных в зависимости от типа рефрактометра выводят либо крепость измеряемой жидкости, либо ее сахаристость.

Есть несколько видов рефрактометров: промышленные, лабораторные, портативные. В самогоноварении чаще всего используется последний вид. Именно про них сегодня и поговорим.

Устройство и принцип работы прибора

Общую схему прибора вы можете увидеть на рисунке 1. Самая важная деталь — главная призма — прозрачное стекло с высоким коэффициентом преломления. Именно на нее наносится жидкость, сквозь которую, преломляясь, проходит свет. Далее через систему линз он попадает на проградуированную шкалу, разделяя ее на темную и светлую часть. Их граница — значение, которое мы ищем.

О видах рефрактометров и их особенностях

В самогоноварении чаще всего применяется 2 вида рефрактометров:

Первый (40% BRIX*) измеряет плотность сахаросодержащих жидкостей, второй (80°) — плотность спиртосодержащих жидкостей.

И если со вторым обычно все более-менее понятно, то с моделью на 40% BRIX у многих возникают вопросы. Обычно — как правильно снимать показания, так как он имеет сразу 2 шкалы (рисунок 2). Одна обозначена как BRIX (т. е. сахаристость), а другая — как алкоголь. Шкала по сахару имеет значение от 0 до 40, а по алкоголю — от 0 до 25.

Как же снимать показания? Ведь измеряемые единицы несоотносимы, и если по шкале BRIX прибор, например, показывает 35 единиц, это не значит, что крепость — 22°. При этом на шкале они на одном уровне.

Ответ прост: маленький рефрактометр (40% BRIX) предназначен только для измерения количества сахара в жидкости. Вторая шкала с градусами алкоголя дает лишь ориентировочные показания крепости напитка, который выбродит из измеряемой сахарной жидкости.

Более подробный комментарий по этому вопросу смотрите в видеоролике от нашего эксперта Кислицына Владислава.

Как правильно использовать рефрактометр

Первым делом прибор нужно откалибровать. Наносим дистиллированную воду на главную призму, закрываем защитным стеклом. Направляем прибор на естественный источник света и смотрим в окуляр. С помощью регулировочного винта делаем так, чтобы граница между темной и светлой областью совпадали с нолем на шкале. Если нужно, настраиваем резкость изображения путем поворота окуляра.

Прибор готов к работе. По окончании калибровки протираем стекло прибора сухой мягкой тряпочкой (есть в комплекте).

Сам процесс измерения почти не отличается от калибровки. Наносим измеряемую жидкость на стекло (2-3 капли), закрываем защитным стеклом, чтобы жидкость равномерно растеклась по всей поверхности, смотрим в окуляр и снимаем показания. Их также определяем по границе между темной и светлой областью.

И еще несколько важных правил, которые нужно соблюдать при использовании рефрактометра:

Рефрактометр позволяет быстро и точно проводить необходимые измерения. Для большей надежности измерения рекомендуется проводить несколькими приборами. Например, моделями АСП-3 и рефрактометром. Это позволит минимизировать риск погрешности при измерениях.

Рефрактометры, ареометры АСП 3 и другие полезные для самогоноварения аксессуары по низким ценам — в интернет-магазине Русская Дымка. Доставка в любой населенный пункт России.

Источник

Что такое рефрактометр и как им правильно пользоваться?

Что такое рефрактометр?

Работа рефрактометра основана на измерении показателей преломления света в различных средах. Если плотность субстанций возрастает, ее индекс рефракции вырастает пропорционально (например, когда сахар растворяют в воде). Рефрактометр считывает относительный «вес» образца по сравнению с дистиллированной водой.

Калибровка и применение рефрактометра

Рассмотрим калибровку с помощью дистиллированной воды.
Начните калибровку рефрактометра, подняв пластинку для освещения дневным светом и помещая 2-3 капли дистиллированной воды на призме. Закройте пластинку так, чтобы вода распространилась по полной поверхности призмы без воздушных пузырьков и сухих мест.

Подождите примерно 30 секунд прежде, чем Вы приступите к следующему шагу. Это позволит образцу адаптироваться к температуре окружающей среды.

Направьте рефрактометр в направлении естественного дневного освещения и посмотрите в окуляр. Вы увидете круглую область (поле) с центром внизу.

( На рисунке 1 показана шкала без калибровочной или любой другой жидкости.)

Подкрутите калибровочный винт до тех пор, пока граница между верхней синей областью и нижней белой областью не встретятся точно в нулевой отметке.
На рисунке 2 показано что вы видите при калибровке.

	Рисунок 1 Этот рисунок иллюстрирует то, что вы можете видеть в окуляре без любого образца. Заметьте, что вся шкала окрашена синим. При просмотре убедитесь, что вы используете естественный дневной свет. Вы не должны снимать показания в присутствии флуоресцентного света.
	Рисунок 2 Это то, что вы видите после того, как рефрактометр был откалиброван. Заметьте, что при правильной калибровке граница синей и белой шкалы должна находиться строго на нулевой отметке при использовании дистиллированной воды как образец.
	Рисунок 3 В данном примере показана шкала при измерении сока винограда. Вы можете видеть, что прибор показывает 23 % Brix, наиболее подходящее время для изготовления вина! После окончания измерения убедитесь, что вы почистили и высушили рефрактометр.

Источник

Рефрактометр

Рефракто́метр — прибор, измеряющий показатель преломления света в среде.

Содержание

Рефрактометрия

Рефрактометрия (от лат. refractus — преломленный и др.-греч. μετρέω «измеряю») — это метод исследования веществ, основанный на определении показателя (коэффициента) преломления (рефракции) и некоторых его функций. Рефрактометрия (рефрактометрический метод) применяется для идентификации химических соединений, количественного и структурного анализа, определения физико-химических параметров веществ. Показатель преломления n представляет собой отношение скоростей света в граничащих средах. Для жидкостей и твердых тел n обычно определяют относительно воздуха, а для газов — относительно вакуума. Значения n зависят от длины волны λ света и температуры, которые указывают соответственно в подстрочном и надстрочном индексах. Например, показатель преломления при 20 °C для D-линии спектра натрия (λ = 589 нм) — . Часто используют также линии спектра водорода С (λ = 656 нм) и F (λ = 486 нм). В случае газов необходимо также учитывать зависимость n от давления (указывать его или приводить данные к нормальному давлению).

В идеальных системах (образующихся без изменения объема и поляризуемости компонентов) зависимость показателя преломления от состава близка к линейной, если состав выражен в объемных долях (процентах)

Для рефрактометрии растворов в широких диапазонах концентраций пользуются таблицами или эмпирическими формулами, важнейшие из которых (для растворов сахарозы, этанола и др.) утверждаются международными соглашениями и лежат в основе построения шкал специализированных рефрактометров для анализа промышленной и сельскохозяйственной продукции.

Зависимость показателя преломления водных растворов некоторых веществ от концентрации:

Влияние температуры на показатель преломления определяется двумя факторами: изменением количества частиц жидкости в единице объема и зависимостью поляризуемости молекул от температуры. Второй фактор становится существенным лишь при очень большом изменении температуры.

Температурный коэффициент показателя преломления пропорционален температурному коэффициенту плотности. Поскольку все жидкости при нагревании расширяются, то их показатели преломления уменьшаются при повышении температуры. Температурный коэффициент зависит от величины температуры жидкости, но в небольших температурных интервалах может считаться постоянным.

Для подавляющего большинства жидкостей температурный коэффициент лежит в узких пределах от –0,0004 до –0,0006 1/град. Важным исключением является вода и разбавленные водные растворы (–0,0001), глицерин (–0,0002), гликоль (–0,00026).

Линейная экстраполяция показателя преломления допустима на небольшие разности температур (10 – 20 °C). Точное определение показателя преломления в широких температурных интервалах производится по эмпирическим формулам вида: nt=n0+at+bt2+…

Обычно n жидких и твердых тел рефрактометрией определяют с точностью до 0,0001 на рефрактометрах, в которых измеряют предельные углы полного внутреннего отражения. Наиболее распространены рефрактометры Аббе с призменными блоками и компенсаторами дисперсии, позволяющие определять в «белом» свете по шкале или цифровому индикатору. Максимальная точность абсолютных измерений (10·10 −10 ) достигается на гониометрах с помощью методов отклонения лучей призмой из исследуемого материала. Для измерения n газов наиболее удобны интерференционные методы. Интерферометры используют также для точного (до 10 ·10 −7 ) определения разностей n растворов. Для этой же цели служат дифференциальные рефрактометры, основанные на отклонении лучей системой двух-трех полых призм.

Автоматические рефрактометры для непрерывной регистрации n в потоках жидкостей используют на производствах при контроле технологических процессов и автоматическом управлении ими, а также в лабораториях для контроля ректификации и как универсальные детекторы жидкостных хроматографов.

Рефрактометрия, выполняющаяся с помощью рефрактометров, является одним из распространённых методов идентификации химических соединений, количественного и структурного анализа, определения физико-химических параметров веществ.

Применение прибора

Рефрактометры применяются в:

Газовые интерференционные рефрактометры применяются для определения состава газов, в частности для определения содержания горючих газов в воздухе шахт, поиска утечек в сетях газоснабжения и т.д.

Рефрактометрия в офтальмологии

С помощью рефрактометров (в настоящие время используются автоматические (компьютерные) авторефрактометры) в офтальмологии определяют преломляющую силу глаза человека, что используется врачами для диагностики таких заболеваний, как близорукость, дальнозоркость и астигматизм.

Источник