Абсорбциометр Советский патент 1983 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к фотометрическим приборам для количественного анализа веществ по оптической плотности жидкой среда и может быть использовано в текстильной, химичес,кой и пищевой промьтшенности.

По основному авт.сз. 934241. известен абсорбциометр/ содержащий источник модулированного излучения, кювету с механизмом циклического изменения толщины слоя анализируемой жидкости, соединенным через, блок синхронизации с устройством управления, фотрпреобразователь, выход которого через первый синхронный компаратор соединен с запускающим . входом счетчика, а через второй синхронный компаратор - с останавливающим входом счетчика, счетный вход которого подключен к задающему генератору, а выход - к вычислительному устройству, соединенному с устройством, управления, которое соединено также со счетчиком, синхронизирукяцие входы синхронных колшараторов через последовательно соединенные блок формирования тактовых импульсов и блок задержки соединены с источником модулированного излучения, и выход втс рого синхронного компаратора подключен к устройству управления

Недостатком известного устройства является сложность конструкции кюветы с подвижной стенкой (и неизбежным при этом подвижным уплотнением) механизма изменения толщины слоя, со,- держащего синхронный электродвигатель с механической передачей. При этом

10 возможно только линейное (в смысле . обеспечения точности перемещения) изменение толщины слоя жидкости.

Недостатком подвижного уплотнения является сложность удовлетворения

требованиям надежности (отсутствия течи,особенно под давлением - в потоке жидкости) и быстродействия (быстрого изменения толщины слоя жидкости) .

20

Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия.

Указанная цель достигается тем, что Вустройстве, содержгицем источник модулированного излучения, кюве25 ту с механизмом циклического изменения. толиЩны слоя анализируемой жидкости , соединенным через блок синхронизации с устройством управления, фотопреобразователь, выход которого

30 через первый синх)онный компаратор соелинен с эапускагацим входом счетчика импульсов, а через второй синхронный компаратор - с устройством управления и останавлнваю1дим входом счетчика, счетный вход которого подключен к эадаквдему генератору, а выход - к вычислительному устройству, соединенному с устройством управления, которое соединено также со счет чиком, синхронизирующие входы синхро ных компараторов через последователь но соединенные блок формирования так товых импульсов и блок задержки сое:динены с источником модулированного излучения, механизм циклического изм нения толщины слоя анализируемой жид кости выполнен в виде функционального генератора, электропневматическог преобразователя и манометрического упругого элемента, на одном конце которого установлен источник излучения, а другой его конец закреплен в стенке кюветы и через электропневматический преобразователь соединен с функциональным генератором, который соединен с блоком синхронизации, соединен с устройством управления, которое дополнительно соединено с выходом первого синхронного компаратора. На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содержит последователь но соединенные источник питания 1 и источник модулированного излучения 2 кювету 3, механизм циклического изме нения толщины слоя анапизируемой жид кости 4, соединенный с блоком синхро низации 5, последовательно соединенные фотоприемник б и усилитель 7, об разующие фотопреобразователь, блок формирования тактовых импульсов 8,со диненный с синхронизируккаими .входами синхронных компараторов 9 и 10, счет ик 11, к которому подключен задающий генератор 12, вычислительное уст ройство 13, ус-тройство управления 14 и блок задержки 15. Блок формирования тактовых сов 8 через блок задержки 15 соедине с источником модулированного излучения 2, йлход первого синхронного ком паратора 9 соединен с запускающим вх входом счетчика 11,.с останавливающим входом которого соединен выход второго синхронного компаратора 10, который также соединен с устройством управления 14, соединенным с блоком синхронизации 5. Один выход счетчика 11 соединен с устройством управления 14 и с вычислительным устройством 13, с которым также соединен другой выход счетчика 11. Механизм циклического изменения толщины слоя анализируемой жидкости 4 выполнен в виде функдиональнохо генератора 16, электропневматического преобразователя 17 и манометрического упругого элемента 18, на одном конце которого установлен источник модулированного излучения 2, а другой его конец закреплен в стенке кюветы 3 и через злектропневматический преобразователь 17 соединен с функциональным генератором 16, который через блок синхронизации 5 соединен с устройством управления 14, которое дополнительно соединено с выходом первого синхронного компаратора 9. Устройство работает следующим образом. Параллельный пучок модулированного монохроматического излучения проходит сэт источника модулированного излучения 2 через слой жидкости (t) на фотоприемник 6, откуда после усиления усилителем 7 поступает на вход синхронных компараторов 9 и 10, .имеющих порог срабатывания, соответ|СТвенно и и и . Для срабатывания компараторов при значениях сигнала с усилителя 8 U(t)U5J и Utt)u| необходимо наличие в этот момент на их синхронизирующих входах тактового импульса (строба) U(t-X), который подается от блока формирования тактовых импульсов 8, сдвинутым :по фазе на время относительно переднего фронта импульса сигнала U(t). При этом искажения формы импульса сигнала U(t) не влияют на ррабатывание синхронных компараторов, так как длительность стробирующего тактового импульса может быть достаточно малой по отношению-к длительности импульса сигнала, и операция сравнения осуществляется всегда для одной и той же фазы сигнала (в случае прямоугольного импульса для одной и той же точки крыши импульса) . Автономно работающий функциональный генератор 16 вырабатывает напряжение U(t), поступающее на вход электропневматического преобразователя 17, представляющего собой пропорциональный регулятор, вырабатывающий пневматический сигнал P(t), соответствующий Ur(t), который далее поступает на вход манометрического упругого элемента 18. В свою очередь последний перемещается на величину xCt), пропорциональную P(t) в пределах упругих деформаций также с высокой точностью/ 0,5%. Таким образом, электрический сигнал функционального генератора 16 последовательно преобразуется в эквивалентный пневматический и далее - в перемещение конца упругого элемента 18 с источником модулированного излучения 2 от одного крайнего положения до другого. При этом толщина просвечиваемого слоя среды циклически меняется (например, по линейному законуТ, вследствие чего происходит амплитудная модуляция потока излучения, падающего на фотоприемник 6, глубина которой зависит от концентрации вещества. Излучение от источника модулированного излучения 2 до фотоприемник 6 проходит в анализируемой среде разный путь в зависимости от толщины просвечиваемого слоя средаз. При это изменяется освещенность фотоприемника б и соответственно, амплитуда электрических импульсов, поступающих на входы синхронных компараторов 9 и 10. В моменты времени t и t срабатывания синхронных компараторо кратность ослабления и потока излучения, прошедшего кювету при одной и той же концентрации С вещества (с учетом закона Ламберта-Бера), определяется следующим образом Uo/U exp tE;,- СЧ A(t) (1 exp CE.C li A(t,j.) (2 где U.- напряжение на выходе фото преобразователя при отсут|ствии поглощения (концентр ция вещества равна нулю); El - коэффициент экстинкции кра Ьителя;. 1 ,1 -соответствующие толщины просвечиваемого слоя, А(t)- показатель загрязнения окон кюветы, Считая, что за время полуцикла измерения (толщина слоя изменяется в одном из направлений - либо увели чивается, либо уменьшается) величи ны DO и A(t) изменяются крайне незначительно, получаем выражение для концентрации вещества, средней за время измерения - ln() Ех-С1г-1 1) или учитывая, что время полуцикла и мерения разности толщин слоя 1|; 1 пропорционально времени между момен тами срабатывания элементов 9 и 10 V ° 1 -i где N - число импульсов, сосчитанных счетчиком 11 за время f - частота задолняжяцнх импуль сов от задающего генератор 12, и объединив постоянные общей конста той, получим расчетное выражение дл концентрации вещества, реализуемое с помощью вычислительного устройст,Еа 13. С .(5 Показатель загрязненности смонтироэанных окон кюветы A(t) не всянел в расчетное выражение и, следовательно, на результаты измерения не влияет загрязнение и отпотевание оптических поверхностей кюветы. В момент срабатывания второго синхронного компаргхора 10 сигнал с его выхода поступает в устройство управления 14, осуществляющее блокировку счетчика импульсов 11 по счетному входу на все послед -ющее время цикла (холостой ход). Дёлее с задержкой на время переходных процессов в счетчике производится переключение функционального генератора 16, что приводит к соответствующему изменению давления воздуха на выходе электропневматического преобразователя 17, и в свою очередь к изменению деформации манометрического упругого элемента 18 и изменению толщины слоя l(t) анализируемой жидкости в зазоре между окном кюветы 3 и источиком модулированного излучения 2, Одновременно по команде устройства управления 14 осуществляется считывание информации со счетчика 11 и ее ввод в вычислительное устройство 13 с последующей индикацией. Затем в момент окончания холостого хода (полуцикла) .происходит переключение функционального генератора 16, что приводит к реверсу источника модулированного излучения 2, а через блок синхронизации подается сигнала в устройствЬ управле:ния 14 на сброс показаний счетчика . 11 и снятие блокировки его входов. После этого цикл измерения повторяется. Данное изобретение позволяет сокра тить цикл измерения за счет огранит чения его интервалом между срабатываниями синхронных компараторов. Кроме того, новое исполнение ме- - ханизма циклического изменения толщины слоя и отсутствие.подвижного уплотнения позволяет одновременно удовлетворить требованиям по быстродействию и надежности. Формула изобретения Абсорбциометр по авт.св. № 934241, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия, механизм циклического изменения толщины слоя анализируемой жидкости выполнен в виде функционального генератора, электропневматического преобразователя и манометрического упругого элемента., на одном конце которого установлен источник излучения, а другой его .конец закреплен в стенке кюветы и через электропневматический преобразователь соединен с функциональным генератором, который соединен с блоком синхронизации, причем устройство управления дополнителы

но соединено с выходом первого синхронного компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 934241 по заявке 2976475, кл. G 01 J 1/44, 1980 прототип .