В основу работы фотоэлектрических рефрактометров положена зависимость между показателем преломления и кон­центрацией раствора. На рис. 10 показана (упрощенно) принци­пиальная схема фотоэлектрического рефрактометра. Основным узлом его является дифференциальная кювета 4, состоящая из двух частей. Левая часть ее проточная, через нее непрерывно протекает анализируемый раствор, а правая заполнена таким же раствором с начальной концентрацией. Кювета изменяет направление хода светового пучка только при различных значениях коэффициентов преломления составляющих ее половин, поэтому при начальной концентрации анализируемого раствора пучок от источника све­та 1, пройдя через линзу 2, диафрагму 3 и кювету, попадает на фото­резисторы 6 через компенсирующую пластинку 5 без отклонения, освещая их в равной степени.

При другом значении концентрации анализируемого раствора коэффициент преломления его изменится, и пучок света на выходе кюветы отклонится. В результате этого освещенность одного из фо­торезисторов окажется больше, сопротивление его уменьшится. Сопротивление второго соответственно увеличится. Резисторы включены в мостовую схему, сигнал которой воспринимается из­мерительным блоком.

Измерительный блок прибора, расположенный вне взрывоопас­ной зоны, обрабатывает сигнал, и передает его в систему управле­ния.

Рисунок 10 - Фотоэлектрический ре­фрактометр:

1 — источник света; 2 — линза; 3 — диа­фрагма; 4 — кювета; 5 — компенсацион­ная пластинка; 6 — фоторезисторы

Фотоколориметры

Принцип работы фотоколориметров основан на сорбционно-оптическом методе, в котором используется свойство раство­ров поглощать световой поток в зависимости от их концентрации. Фотоколориметры работают в видимой части спектра оптического излучения. Пропущенный через раствор световой поток с началь­ной интенсивностью Ф₀ ослабляется до значения Ф в результате частичного поглощения его раствором. Связь между интенсивно­стью ослабленного потока и концентрацией С раствора для моно­хроматического излучения (т. е. для определенной длины волны α) выражается через закон Бугера—Ламберта—Бера:

где ε_λ — коэффициент поглощения светового излучения раствором (для данной λ); l — толщина слоя раствора.

Фотоколориметры применяют для измерения концентрации окрашенных растворов, в том числе степени осветленности светлых нефтепродуктов. Один из вариантов схемы фотоколориметра пока­зан на рис. 6. Свет от источника 1 призмой 2 и зеркалами 3 и 4 делится на два потока. Один из них проходит через проточную из­мерительную кювету 5 с анализируемым раствором, а второй — че­рез сравнительную кювету 6, заполненную эталонным раствором. Монохроматизм светового излучения обеспечивается установкой перед кюветами соответствующих светофильтров. Световые пото­ки попадают на фоторезисторы 7 и 8 мостовой измерительной схе­мы. Мост уравновешен при начальной измеряемой концентрации в кювете 5, когда поглощение светового потока обеими кюветами одинаково.

Изменения светопоглощения контролируемым раствором в за­висимости от его концентрации вызывает изменение освещенно­сти фоторезистора 7, т. е. его сопротивления. Возникшее на выходе моста напряжение после его усиления в усилителе 9 измеряется прибором 10. Шкалу можно проградуировать в единицах концен­трации или в условных единицах.

Рисунок 11 - Фотоколориметр:

1 — источник света; 2 — призма; 3,4 — зеркала; 5, 6 — измерительная и сравни­тельная кюветы соответственно; 7,8 — фоторезисторы; 9 — усилитель; 10 — измерительный прибор