Рефактометр: типы и принцип работы

Устройство и принцип работы прибора

Итак, сначала что такое рефрактометр? Это устройство, которое измеряет плотность жидкости по соотношению угла вхождения луча света к углу преломления, то есть коэффициенту преломления. То есть принцип работы рефрактометра основан на эффекте преломления света, то есть рефракции.

Когда луч света проходит через слой прозрачной жидкости, он меняет направление. Угол преломления зависит от состава и концентрации раствора. Рефрактометр предназначен для определения количества тех или иных компонентов в растворе.

Прибор состоит из нескольких основных деталей:

1. Призма. Изготавливается из материала с высоким коэффициентом преломления. На эту деталь наносят исследуемую жидкость.
2. Защитное стекло. Разглаживает и сжимает слой нанесенной жидкости, защищает призму.
3. Система линз, направляющих луч света на шкалу.
4. Шкала. Значение определяется в зависимости от положения границы между освещенной и затемненной областью. Большинство моделей приборов оснащены сразу несколькими шкалами:

• Water —шкала, для определения влажности вещества;
• Brix — для измерения содержания сахара в продукте;
• Baume — для определения плотности жидкости градусами Боме.

1. Биметаллическая пластина. Корректирует оптические характеристики в зависимости от температуры, при нагреве или охлаждении перемещая нулевую отметку. Таким образом уменьшается погрешность измерений.
2. Калибровочный винт. Позволяет настраивать оптическую схему устройства.

Рефрактометр(refractometer) используют как в промышленности, так и в быту.

Сферы применения рефрактометра

Отраслей, в которых рефрактометры нашли применение, немало. Наиболее распространенные – это:

• пищевая промышленность (для расчета крепости алкоголя, измерения концентрации белков и жиров, контроля за качеством продуктов);
• химическая промышленность (для измерения содержания кислот, щелочей и других соединений в растворах, для проверки степени полимеризации пластмасс и смол);
• машиностроение (для контроля за качеством смазочно-охлаждающих жидкостей);
• фармацевтическая промышленность (для изучения растворов различных лекарственных препаратов);
• нефтегазовая индустрия (для определения влажности метана, состава нефти и пр.).

В быту рефрактометры применяются, например, для проверки бензина на наличие посторонних добавок, качества масла для автомобиля, влажности меда.

Довольно популярны приборы и у изготовителей домашнего алкоголя. Рефрактометры позволяют контролировать крепость напитков, используются для измерения концентрации сахара и спирта. Рефрактометр со шкалой Brix позволяет по сахаристости определить готовность любого вида браги.

Типы рефрактометров

Все современные рефрактометры можно разделить на 3 категории:

1. Промышленные. Чаще всего эти устройства встраивают в различные технологические установки, чтобы непрерывно контролировать состав материалов в режиме реального времени. Обычно их подключают к компьютерам, чтобы максимально автоматизировать процесс контроля.
2. Лабораторные. Эти рефрактометры отличаются от других устройств наибольшей точностью измерений.
3. Портативные. Эти оптические приборы больше всего подходят для оперативного применения.

Ручные приборы, предназначенные для личного пользования, в свою очередь делятся на аналоговые и цифровые. Первые не нуждаются в источнике питания, но для работы им необходимо внешнее освещение. Вторые работают от батареек или аккумуляторов, а все показания отображаются на встроенном дисплее.

Инструкция к рефрактометру

Для того, чтобы получать максимально точные измерения, необходимо знать, как пользоваться рефрактометром:

В первую очередь надо уметь правильно настроить, то есть откалибровать прибор. Эту манипуляцию обязательно нужно будет проделать перед первым использованием прибора и регулярно повторять в дальнейшем.

Во-вторых, надо запомнить несколько основных правил пользования, которые помогут продлить срок эксплуатации устройства и сделать его применение максимально эффективным.

Калибровка

Калибровка поможет как настроить рефрактометр, так и проверить его точность. Для процедуры понадобятся:

• специальная калибровочная жидкость;
• пипетка;
• отвертка;
• мягкая ткань.

Обычно этот набор идет в комплекте с прибором. Если жидкости нет, подойдет дистиллированная вода.

Последовательность действий:

1. Поднимают крышку и на поверхность призмы из пипетки капают несколько капель жидкости.
2. Закрывают крышку, равномерно распределяя жидкость по поверхности призмы.
3. Ждут 20 – 30 секунд, после чего через окуляр прибора смотрят на свет.
4. Отверткой подкручивают калибровочный винт до тех пор, пока граница между светлой и темной областями не окажется на нулевой отметке шкалы рефрактометра.
5. Открывают защитное стекло, мягкой тканью аккуратно досуха протирают его и призму. После этого прибор готов к работе.

Калибровку шкалы Брикса рекомендуется проводить 1 раз в 2-3 недели или в том случае, если прибор не использовался дольше 3 месяцев.

Правила пользования рефрактометром

Порядок проведения измерений с помощью рефрактометра идентичен калибровке. Только вместо калибровочной жидкости или дистиллированной воды на призму наносят исследуемый раствор, а в окуляре смотрят значение, которое показывает прибор, не подкручивая калибровочный винт.

Есть несколько важных правил, о которых надо помнить, работая с рефрактометром:

• слой жидкости должен быть тонким, поэтому достаточно нанести на призму всего несколько капель;
• проводить измерения лучше при температуре близкой к +20⁰С, такой же температуры должна быть проверяемая жидкость;
• очень важно для нанесения растворов использовать стеклянные или пластиковые изделия, а для последующего очищения прибора брать только мягкую ткань, чтобы не поцарапать призму;
• нельзя погружать рефрактометр в жидкость;
• нельзя наносить на призму агрессивные вещества, которые могут повредить покрытие;
• прибор нельзя самостоятельно разбирать или пытаться чинить в случае поломки.

К рефрактометру надо относиться бережно и пользоваться им аккуратно, тогда он будет служить долго и давать верные показания.

Особенности эксплуатации

Есть несколько нюансов, касающихся применения рефрактометра:

• наиболее точные показания прибор дает при естественном освещении;
• после нанесения раствора рекомендуется подождать 20–30 секунд, чтобы температура жидкости и измерителя выровнялась;
• прибор определяет концентрацию всего сахара в растворе, считая сахарозу, фруктозу и другие соединения;
• если у прибора есть шкала в градусах крепости напитка и в Брикс, то точное значение показывает вторая шкала, а концентрация спирта определяется приблизительно.

Есть специальные таблицы, позволяющие перевести показания одной шкалы в значения по другой. Но проще приобрести рефрактометр нужной модели с нужным набором шкал.

Заключение

Рефрактометр – прибор, который полезно иметь любому самогонщику. Работать с ним несложно, а измерения при условии соблюдения всех правил получаются довольно точными. Для более надежного результата рекомендуется помимо рефрактометра пользоваться и другими приборами, например, спиртометром.