Mesure de la concentration d’isopropanol dans l’eau avec mon réfractomètre laser

J’ai fait un test avec diverses concentrations d’isopropanol 99% dans l’eau. J’ai utilisé un cylindre gradué pour mesurer 100ml, ensuite je rajoutais 1ml d’isopropanol avec une pipette de 1ml. J’ai découvert qu’il fallait beaucoup brasser le tout afin d’avoir une mesure représentative.  Je place ensuite une goutte sur le prisme, puis je place la lamelle. Je suppose que les pertes à chaque fois sont d’environ 1ml, donc le volume total reste 100ml, la différence avec la vraie concentration reste dans l’incertitude.

Le graphique suivant a été produit : (incertitudes non montrées pour l’instant). C’est tout de même linéaire. Pour une concentration inconnue, l’incertitude est d’à peu près ±0,5%.

J’ai intégré cette équation empirique dans le code sur l’arduino, qui est maintenant capable de calculer l’indice de réfraction du milieu en se basant sur celui de l’eau. J’ai également mis le pourcentage estimé d’isopropanol selon cette courbe, ça restera à tester avec une autre suite de mesures. Un petit potentiomètre relié à une entrée analogique permet de faire le zéro lorsque l’on calibre le réfractomètre avec de l’eau. Le code associé est :

float calibration = analogRead(A0);
float pourcentiso = -0.1528*movavrg + 66 + calibration/100;
float n = 1.331 + (1.3812-1.331)*pourcentiso/100;

La variable movavrg est une moyenne en moving average sur une seconde avec 1000 lectures de la valeur de l’ADC, ce qui permet de retirer le bruit de haute fréquence de la mesure.

Néanmoins, il y a encore beaucoup de fluctuation dans la mesure à l’ADC, ce qui nuit à la précision du système. Il faudrait investiguer davantage pour savoir si la cause du bruit est optique ou électronique. Mon hypothèse est que c’est causé par le déplacement des franges d’interférence causée par les réflexions multiples entre les deux interfaces de verre. Ça serait difficile à enlever, puisque la lamelle de verre permet d’étendre uniformément la goutte sur toute la surface du prisme et d’offrir un assez bon beam dump pour conserver un bon contraste. Évidemment, un système mesurant directement la hauteur de la ligne sans passer par le ratio de luminosité serait bien plus précis, au désavantage d’être bien plus complexe. La bonne vieille photodiode donne tout de même des résultats époustouflants!

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