Фотометр Советский патент 1984 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к физикохимическим измерениям и может быть , использовано для анализа состава веществ в различных производствах химической, нефтехимической и других отраслей промышленности, И.звестны устройства, содержащие источник и приемник излучения, кювету, модулятор, фильтры, нулевой и компенсационный оптические клинья, усилители, коммутатор (фазовый дртек тор), нуль орган,у которых выходы, коммутатора подключены к нуль-органу управляющему компенсационным оптическим клином, положение которого служит мерой концентрации вещества Однако в таких устр рйствах точ- ность измерения снижается из-за силь ной зависимости их показаний от изме нения напряжения питания, температуры окружающей среды и неселективных загрязнений оптических каналов. Известно также устройство, содержащее источник излучения, модулятор с фильтрами, кюветы, нулевой и компенсационный оптические клинья, фото электронный преобразователь и нульорган,, связанный с компенсационным оптическим клином 2j . Недостатком известного устройства является влияние на точность измерения как изменений напряжения питания излучателя и температуры приемни ка, так и загрязнений сравнительной и измерительной кювет. Целью изобретения является- повышение точности.. Поставленная цель достигается тем что в фотометр введены четырехканаль ный коммутатор и второй нуль-орган, связанный с нулевым оптическим клином,, причем один вход коммутатора связан с выходом фотоэлектронного пр образователя, а другой - с модулято ром, одна пара выходов коммутатора, соответствующая рабочим световым по токам, связана с двумя входами первого нуль-органа, а вторая пара выходов коммутатора, соответст-вующая опорным световым потокам - с двумя входами второго нуль-органа. На чертеже изображена схема пред лагаемого устройства. Фотометр содержит источник 1 излу чен и я, модулятор с вращающимися свето фильтрами 2 и 3, нулевой и компенса ционный оптические клинья 4 и 5, эт лонную 6 и измерительную 7 кюветы, приемник 8 излучения, усилитель 9 и четырехканальный коммутатор 10. Вход коммутатора связан с усилителем 9 и синхронизирован с модулятором. Од на пара выходов коммутатора 10 подключена к нуль-органу 11, а вторая к нуль-органу 12, управляющему компенсационным оптическим клином 5, и указа±елем шкалы фотометра 13. При вращении светофильтров 2 и 3 на фотоприемник 8 поочередно попадают потоки излучения от источника 1, прошедшие в один интервал времени через фильтр 2 и эталонный образец 6, во второй интервал времени - через фильтр 2 и исследуемый образец 7, в третий - через фильтры 3 и образец б, а в четвертый - через фильтр 3 и образец 7. Снимаемые с приемника излучения соответствующие этим потокам четыре сигнала усиливаются усилителем 9 и распределяются коммутатором 10на четыре выхода, из которых первые два сигнала подаются на нуль-орган 11, а вторая пара - на нуль-орган 12. При заполнении кювет 6 и 7 фотометра эталонным образцом, указатель шкалы устанавливается на нуль, при этом компенсационный оптический клин 5 имеет начальное значение пропускания I(j , напряжения на входе нуль-органов 11 и 12 равны нулю. После заполнения кюветы 7 исследуемым образцом вследствие поглощения света веществом на входах нуль-органа 11и 12 появляется разбаланс напряжейий.. Измерение состава исследуемого образца производится следующим образом. Сигнал . соответствующий про- хождению опорного потока (фильтр 2) через эталонный образец 6, сравнивается с сигналом U,,P,, соответствующим прохождению этого же потока через исЬледуемый образец 7, и с помощью ну-i левого оптического клина 4 обеспечивается их равенство аэ o.n. г где tg - пропускание нулевого оптического клина 4 и начальное пропускание компенсационного оптического клина 5 соответственно , Затем сравнивают между собой сигналы Up.j и Up,j,, соответствующие прохождению рабочего потока соответственно через эталонный и исследуемый образцы. Их равенство обеспечивается путем изменения пропускания компенсационного оптического клина 5, положение которого жестко связано с указателем шкалы фотометра P.M. U t где , - коэффициент пропускания компенсационного оптического клина 5. Таким образом, положение компенсационного оптического клина 5 определяет состав исследуемого вещества,- т.е. показания фотометра ей можно представить следующим образом oi ,(3) где К - коэффициент преобразования. Зма-ение о пр (де л я е r-i 11; жени я (2) / ,,; u а значение t из выражения (1) J,- ywi5;jp -З п Подставив формулу (4а) в фо (4), а затем в формулу (3), по Выразим Up Up , и Up,, следую щим образом: аэ Pc.,(c)Kj Uo.. 0-% t,fo.n(c)к; Up.э PpS C,f р.э(с)к; Up.J.. llufp. где о fPp - потоки излучения от источ ника на опорной и рабо- :. чей длинах волн; За fSp - чувствительности приемниг ка излучения к опорному и рабочему потокам; пропускания (неселективные загрязнения) оптической системы для эталонного и исследуемого образцов;аэ(с) c,.n функции, характеризующие пропускание или оптическую плотность эталонного и исследуемого образцов на длинах волн опорного и рабочего потоков соответственноo4(c), - : коэффициент передачи элекp v.) тронных узлов (усилителя, KOMMyfaTopa и т.д,), Подставив уравнения (б) - (9) в равнение (5), получаем fl -к -f2..iIc).fuQ.ici. р,«(«з) fp, (с) Из уравнения (10) видно, что результаты измерений зависят только от оптической плотности эталонного и исследуемого образцов и не зависят от других параметров схемы, кроме значений Kj, и Ср . Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить точность анализа за счет исключения погрешностей от изменений напряжения питания источника излучения и температуры окружающей среды, что видно из уравнения (10), а также повысить стабильность и надежность результатов измерения за счет независимости .показаний анализатора от старения источника и приемника излучения.

ФОТШЕТР, содержащий источник излучения, модулятор с фильтра МИ, кюветы, нулевой и компенсационный оптические клинья, фотоэлектронный преобразователь, нуль-орган, связанный с компенсационным оптическим клином, отличающийся тем, что с целью повышения точности, в него введены четырехканальный коммутатор и второй нуль-орган, связанный с нулевым оптическим клином, причем один вход коммутатора связан с выходом фотоэлектронного преобразователя, а другой - с модулятором, одна пара выходов коммутатора, соответствующая рабочим световым потокам, связана с двумя.входами первого нуль-органа, а вторая пара выходов коммутатора, соответствующая опорным световым потокам, - с двумя входами второго нуль- и органа. 00 со