Устройство для фотометрического анализа Советский патент 1985 года по МПК G01J1/44 

Известно устройство для фотометрического анализа, содержащее опти чески связанные источник излучения, кюветное отделение и фотоприемник, к выходу которого подключены усилитель и аналого-цифровая измерительнал схема с индикатором ij ,

Однако устройство не обеспечивает измерения оптической плотности с высокой точностью.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является устройство для фотометрического анализа содержащее фотоэлектрический анализатор, включающий оптически связанные источник излучения, кюветное отделение и фотоприемник, подключенный через фотоэлектрический усилитель к аналого-цифровому преобразователю, а также переключатель работа -калибровка, соединенный с блоком управления, счетчик-блок установки кода эталонного уровня, схему управления и блок индикации 21, ,

Однако известное устройство обладает недостаточной точностью измерений, связанной с нелинейностью характеристик фотоэлектрических анализаторов.

Цель изобретения - повьпаение точности измерения устройства.

Указанная цель достигается тем, 4to в устройство для фотометрического анализа, содержащее фотоэлектрический анализатор, имекяций оптически связанные источник излучения, кю- ветное отделение и фотоприемник,подключенный через фотоэлектрический усилитель к аналого-цифровому преобразователю, а также переключатель работа - калибровка, соединенный с блокам упр.авления, счетчик, блок установки кода эталонной величины, схему управления и блок индикации, введены постоянное запоминающее устройство, блок установки кода измеренной эталонной величины, мультиплексор, дешифратор, процессор, тактовый генератор, схема синхронизации, блок подготовки исследуемой пробы продукта, блок перемещения пробы через кю ветное отделение, причем выходы постоянного запоминающего устройства подключены к блоку управления, к блокам установки коДа эталонной величины и кода измеренной эталонной величины, к управляющим и к информационным входам мультиплексора, к которым также подключены блоки установки кода эталонной величины и кода измеренной эталонной величины и выход аналого-цифрового преобразователя, выход мультиплексора через последовательно соединенные дешифратор и схему управления подключен к входам управления процессора, к выходу которого подключен блок индикации, выход блока управления подключен к тактовому генератору, выход которого соединен с входом счетчика,выходы которого подключены к адресным входам постоянного запоминающего устройства, выход схемы синхронизации подключен к аналого-цифровому преобразователю, счетчику, блоку управления, а вход - к блоку перемещения пробы, вход которого соединен с блоком подготовки ис- следуемой пробы продукта, а выход соединен с кюветным отделением фотоэлектрического анализатора.

На чертеже представлена блоксхема устройства для фотометрического анализа,

Устройство содержит фотоэлектрический анализатор I, содержащий оптически связанные источник 2 излучения, кюветное отделение 3, фотоприемник 4 подключенный через фотоэлектрический усилитель 5 к аналого-цифровому преобразователю 6, а также переключатель работа - калибровка 7, подключенный к блоку 8 управления, счетчик 9, блок 10 установки кода эталонной величины, схему 11 управления и блок 12 индикации.

Постоянное запоминающее устройство 13 подключено к блоку установки кода эталонной величины, блоку 14 установки кода измеренной эталонной величины и к мультиплексору 15. Мультиплексор через дешифратор 16 и схему 11 управления подключен к процессору 17. Выход блока управления подключен к тактовому .генератору 18. Схема 19 синхронизации подключена к аналогоцифровому преобразователю, счетчику, блоку управления. Блок 20 перемещени пробы соединен с блоком 21 подготовки исследуемой пробы продукта.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом анализа, например, определения состава продукта, производится калибровка устройства. Для этого берут две пробы с известным процентным содержанием состава. Эти 31 величины устанавливаются с помощью блока 10 установки кода эталонной величины. Блок установки кода эталонной величины представляет собой, например, программные переключатели с возможностью набора любого числа. При этом переключатель работа - калибровка 7 находится в положении Калибровка. С помощью сигнала Запуск включается блок 21 подготовки пробы, который обеспечивает дозирование и перемещение пробы. Из блока 21 подготовки пробы, исследуемый раствор поступает с помощью блока 20 перемещения пробы в кю ветное отделение 3 фотоэлектрического ан.ализатора 1. Источник 2 излуче- иия, в качестве которого используется, например, светодиод, излучает свет в определенном спектральном диа пазоне, например в видимой части света. Фотоприемник 4, в качестве которого используется, например, фотодиод, выделяет сигнал, величина ко торого зависит ст оптических свойств раствора. Изменение оптических -СВОЙСТВ раствора приводит к изменени освещенности фотодиода. Сигнал с выхода фотоприемника 4 усиливается фотоэлектрическим усилителем 5 и подается на аналого-цифровой преобразо ватель 6, При прохождении исследуемой пробы через кюветное отделение 3 с помощью схемы 19 синхронизации включается аналого-цифровой преобразователь, счетчик 9 устанавливается в нулевое положение и блок 8 управг ления сигналом со cxei.,c.i 19 синхронизации включает тактовый генератор 18 с выхода которого последовательность импульсов поступает на вход счетчика 9, Счетчик 9 управляет работой постоянного запоминающего устройства 13, в котором записана программа работы устройства в кодах. Постоянное запоминающее устройства 13 управляет работой мультиплексора 15 таким образом, что на его вы ходе последовательно появляются коды с выхода аналого-цифрового преобразователя 6, С помощью дешифратора 16 и схемы 1} управления коды с выхода аналого-цифрового преобразователя заносятся в процессор 17, В качестве процессора 17 может использоваться, например, процессор микрокалькулято;ра, К выходу процессора 17 подклю584чей блок 12 индикации,.который показывает число в десятичной .системе счислен:;я, эквивалентн а выходе аналого-цифрового оразователя 6 Пос. эянное запоминающее устройство 13 вырабатывает сигнал останова, которьй через блок 8 управления выключает тактовый генератор 18, Число, которое высвечивается блоком 12 индикации, заносится в блок 14 установки кода измеренной эталонной величины, который представляет собой программные переключатели с возможностью набора любого числа. На этом этап калибровки устройства заканчивается и устройство готово к измерениям. Для проведения измерений переключатель работа - калибровка переводится в положение работа. После включения сигнала Запуск исследуемая проба с неизвестным процентным содержанием состава через блок 21 подготовки пробы и блок 20 перемещения пробы поступает в кюветное отделение фотоэлектрического анализатора 1 , Аналхэговый сигнал на выходе фотоэлектрического анализатора 1 усиливается фотоэлектрическим усилителем 5 и подается на аналого-цифровой преобразователь 6, I При прохождении исследуемой пробы через кюветное отделение 3 схема 19 синхронизации включает аналого-цифровой преобразователь 6, счетчик 9 устанавливается в нулевое положение и через блок 8 управления со схемы 19 синхронизации включается тактовый генератор 18, и устройство начинает работать. Постоянное запоминающее устройство 13 управляет работой мультиплексора 15 таким образом, что ил его выходе последовательно появляются коды с выхода аналого-цифрового преобразователя 6, с блока 10 установки кода эталонной величины, с блока 14 установки кода измеренной эталонной величины и с выхода постоянного запоминающего устройства 13.. В постоянном запоминающем устройстве 13 записаны коды, последовательность ко- тЬрых управляет работой профессора и микрокалькулятора, и производится вычисление функции X, где X - процентное содержание исследуемой пробы. Состав продукта, например процентое содержание белка в молоке, опрееляется путем фотометрирования раствора, оптическая плотность которого 51 зависит от концентрации белка вмолоке. На выходе постоянного эапоминакицего устройства 13 вырабатывается сигнал останова и через блок 8 управления выклю4ается тактовый генератор 18, Результаты вычислений отоб ражаются блоком 12 индикации, В зависимости от параметров исследуемого вещества закон Бугера-Лам берт а-Бэра может нарушаться, и функция преобразования будет принимать те или иные нелинейные зависимости. Большинство функциональных зависимос ..тей, которыми обладают фотометрические анализаторы, можно аппроксимировать монотонными однозначными функциями, такими, как например Y al , Y а+Ъх, Y a+ln Ъх и т,д. Для примера осуществление, предложенного устройства рассматривается в случае применения фотоэлектрического анализатора с нелинейной функцией преобразователя вида Y а1 где )( - процентное содержание компо нента вещества в исследуемой пробе,например,процентное со держание белка в молоке; Y выходная величина, т,е, значение исследуемой пробы,полученное на выходе фотоэлект рического преобразователя; а,Ъ - параметры градуировочной характеристики. Функция (1) отражает закон Бугера Ламберта-Бэра и характерна для зависимости поглощения света от концентрации. Так как функция (l) имеет три неизвестные величины, а именно измеряе 86 . мую величину X, а также коэффициенты аи Ъ, то путем рещения трех уравнений Y аГ , Y, , относительно X получим следующее выражение (2) ,(Х2-Х,)епЧ/Ч, где Х и Х - известные процентные содержания компонентов в исследуемых пробах (например, процентное содержание белка в молоке в эталонных пробах), т,е., коды эталонных величин, записанных в блоке 10; - значения, получаемые на выходе фотоэлектрического преобразователя при исследовании эталонных проб, т,е, коды измерений эталонных величин, записанных в блоке 1А, Рещая уравнение (2) относительно X, получим процентное содержание исследуемого продукта. Процессор микрокалькулятора имеет большой набор функций, с помощью которых можно проводить линеаризацию любой нелинейной зависимости. Благодаря введению дополнительно постоянного запоминающего устройства блока установки кода измеренной эталонной величины, мультиплексора, дешифратора, тактового генератора, процессора, счетчика, схемы синхронизации, блока подготовки исследуемой пробы продукта и блока перемещения пробы позволит повысить точность измерения при практически любой функциональной характеристике преобразователя.

J

ilJr

npoSa

21 - За пуск

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОТОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА, содержащее фотоэлектрический анализатор, имеющий оптически связанные источник излучения, кюветвое отделение и фотоприемник, подключенный через фотоэлектрическ1|й усилитель к аналого-цифровому преобразователю, а также переключатель работа калибровка, соединенный с блоком управления, счетчик, блок установки кода эталонной величины, схему управления и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в-него введены постоянное запоминающее устройство, блок установки кода измеренной эталонной величины, мультиплексор, депшфратор, процессор, тактовый генератор, схема е-инхронизадии, блок подготовки исследуемой пробы продукта, блок перемещения пробы через кюветное отделение, причем выходы постоянного запоминающего устройства подключены к блоку управления, к блокам установки кода эталонной величины и кода измеренной эталонной величины, к управляющим и к информационным входам мультиплексора, к которым также подключены блоки установки кода эталонной величины и кода измеренной . эталонной величины и выход аналогоцифрового преобразователя, выход мультиплексора через последовательно соединенные дешифратор и схему управления подключен к входам управления процессора, к выходу которого под(Л ключен блок индикации, выход блока управления подключен к тактовому генератору, выход которого соединен с входом счетчика, BMxofSfii счетчика подключены к адресным входам постоянного запоминающего устройства, выход схе- . мы синхронизации подключен к аналогоЭд цифровому преобразователю, счетчику, 0 блоку управления, а вход - к блоку перемещения пробы, вход которого соединен с блоком подготовки исследуеУ1 DO мой пробы продукта, а выход соединен с кюветным отделением фотоэлектрического анализатора.