Устройство для счета ионов Советский патент 1985 года по МПК G01N27/62 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании устройств для измерения концентрации газовых ионов, например атмосферных. По основному авт. св. № 800863 известно устройство для счета ионов, содержащее аспирационную ионную камеру с источником питания, ключ соединения камеры с измерительным блоком, измерительный блок с последовательно соединенными уси- ю лителем, амплитудно-временным преобразователем, схемой И, счетчиком импульсов, генератором импульсов, подключенным к схеме И, с пороговыми устройствами, подключенными через блок памяти к дешифратору, и блок управления, соединенный с ключом, счетчиком импульсов и блоком памяти, цепочки по количеству пороговых устройств из последовательно соединенных амплитудно-временных преобразователей и схем И, входы амплитудно-временных2 преобразователей попарно объединены с входами пороговых устройств и подклюЧены к соответствующим выходам усилителя, вторые входы всех схем И объединены и подключены к генератору импульсов, третьи входы всех схем И подключены к выходам дещифратора, а выходы всех схем И подключены к счетчику импульсов 1. Недостатком известного устройства является низкая достоверность результатов измерения за счет отсутствия возможности предварительной проверки правильности работы устройства. Цель изобретения - повыщение достоверности результатов измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для счета ионов, содержащее3 аспирационную ионную камеру с источником питания, ключ соединения камеры с измерительным блоком, измерительный блок с последовательно соединенными усилителем, амплитудно-временным преобразователем, схемой И, счетчиком импульсов, генератором импульсов, подключенным к схеме И, с пороговыми устройствами, подключенными через блок памяти к дешифратору, и блок управления, соединенный с ключом, счетчиком импульсов и блоком памяти, цепочки по количеству пороговых устройств из последовательно соединенных амплитудно-временных преобразователей и схем И, входы амплитудно-временных преобразователей попарно объединены с входами пороговых устройств и подключены к соответствующим выходам усилителя, вторые входы всех схем И объединены и подключены к генератору импульсов, третьи входы всех схем И подключены к выходам дещифратора, а выходы всех схем И подключены к счетчику импульсов, введены дополнительный счетчик импульсов, дополнительный ключ, блок временной задержки, блок питания и блок начальной установки, причем выход блока управления, который соединен с ключом соединения камеры с измерительным блоком, связан также с счетным входом дополнительного счетчика, вход сброса которого соединен с выходом блока начальной установки и с входами блока управления и блока временной задержки, выход дополнительного счетчика соединен с управляющим входом дополнительного ключа, вход которого соединен с выходом источника питания, а выход - с входом источника питания аспирационной ионной камеры, которая соединена с выходом блока временной задержки. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - эпюры напряжений на выходах соответствующих блоков. Устройство содержит аспирационную ионную камеру 1, источник 2 питания указанной камеры, ключ 3, блок 4 управления, блок 5 усилителей, включающий последовательно соединенные буферный усилитель 6, первый 7 и второй 8 усилители с коэффициентом усиления десять. Выход ключа 3 соединен с входом буферного усилителя 6. Выходы второго усилителя 8, первого усилителя 7 и буферного усилителя 6 соединены соответственно с входами первого 9, второго 10 и третьего 11 амплитудно-временных преобразователей. Устройство содержит также первое 12 и второе 13 пороговые устройства, первую 14, вторую 15 и третью 16 схемы И, счетчик 17 импульсов, генератор 18 импульсов, дещифратор 19, блок 20 памяти, дополнительный ключ 21, управляющий вход которого соединен с выходом дополнительного счетчика 22 импульсов с самоблокировкой, вход сбросу которого соединен с выходом блока 23 начальной установки и с входами блока 4 управления и блока 24 временной задержки. Вход дополнительного ключа соединен с блоком питания на фиг. 1 отсутствует), а выход - с источником 2 питания камеры, соединенным непосредственно с камерой 1, которая соединена с одним из входов ключа 3, другой вход которого соединен с счетным входом дополнительного счетчика 22 и с одним из выходов блока 4 управления, другой выход которого соединен с входами счетчика 17 импульсов и блока 20 памяти. Каждый из выходов амплитудно-временных преобразователей 9-11 подсоединен соответственно к соответствующим входам схем И 14-16, вход каждой из которых соединен с соответствующим входом счетчика 17 импульсов. Другой вход каждой из схем И 14-16 соединен с выходом генератора 18 импульсов. Вход первого амплитудно-временного преобразователя 9 соединен через первое пороговое устройство 12 с соответствующим входом блока 20 памяти. Вход второ34

го амплитудно-временного преобразователянесколько циклов измерения и приращение 10 соединен через второе пороговое устрой-напряжения на выходе источника 2 питаство 13 с соответствующим входом блокания камеры за одинаковые промежутки вре20 памяти, выходы ijcoToporo соединены смени последовательно уменьшались. Это дешифратором 19. Выходы дешифраторадостигается, например, наличием на выхо19 соединены соответственно с соответствую- 5де источника 2 питания камеры интегрирующим входом схем И 14-16. Выход блокащей емкости достаточно большого номина24 временной задержки соединен с каме-ла. Начиная с момента времени t происрой 1.ходит увеличение напряжения между электУстройство работает следующим обра-родами аспирационной камеры 1 за счет

зом. 0заряда образуемой ими емкости через ключ

В исходном состоянии после включения3 и входное сопротивление буферного усинапряжения питания блок начальной уста-лителя 5. В момент времени tj ключ 3 разновки вырабатывает импульс сброса (фиг. 2аХмыкается. Это приводит к прекращению заприводящий счетчик 22 и блок 4 управле-ряда емкости, образуемой эле|ктродами асния в исходное состояние, и запускающийпирационной камеры. В момент времени tg блок 24 временной задержки. С выхода ключ 3 вновь замыкается. Так .как в течесчетчика 22 поступает нулевой сигнал, за-ние времени tg-tj Tg, напряжение на выкрывающий ключ 21. На выходе источни-ходе источника 2 питания камеры увеличика 2 питания камеры напряжение питаниявается на величину л Ut, а напряжение межотсутствует. Сигнал блока 24 временнойду электродами аспирационной камеры не задержки отключает двигатель воздухо- 20изменяется, в момент tg на выходном содувки аспирационной камеры. Это необхо-противлении усилителя 6 появляется имдимо для того, чтобы в режиме калибровкипульс напряжения амплитудной uUi. Его на работу всего устройства не влиял ион-длительность определяется емкостью между ный состав исследуемого воздуха. Затем сэлектродами аспирационной камеры 1 и момента времени t с выхода блока 4 управ-входным сопротивлением усилителя 6 и ления (фиг. 2в) начинают поступать им- 25меньше времени между импульсами, соотпульсы, длительность которых 1, и которыевётствующими разомкнутому состоянию соответствуют разомкнутому состояниюключа 3. Поэтому к моменту времени t ключа 3. Время At3 ti-to желательно вы-последующего размыкания ключа 3 напрябрать таким, чтобы к моменту tj. окончи-жение между электродами аспирационной лись во всем устройстве переходные процес- ,..камеры практически равно напряжению сы. Затем в момент времени tj блок 4 управ-на выходе источника 2 питания камеры, ления вырабатывает импульс сброса (фиг. 2ё),Сформировавщийся на входе усилителя 6 устанавливающий счетчик 17 импульсов иимпульс поступает через усилители 6-8 блок 20 памяти в нулевое состояние, и за-на соответствующие входы амплитудномыкается ключ 3, в результате окончаниявременных преобразователей 9-II, где поступающего на него импульса Tjj. Так 35о преобразуются в импульсы прямоуголь как за время i-ii a изменение потен-ной формы с длительностью, пропорциональциалов на электродах аспирационной ка-ной амплитуде входных сигналов, и на соот: меры не произошло (напряжение питанияветствующие входы пороговых блоков 12 камеры равно нулю, ионы в камеру не по-и 13. Так как обычно .(фиг. 2 г) достаступают, переходные процессы во всем уст-точно велико, то нетрудно сделать А Ui таройстве кончились), на выходе усилителя 0ким, чтобы сработали оба пороговых блока 5 в. момент tg импульса не образуется и12 и 13. Сигналы с этих блоков через блок счетчик 17 импульсов останется в нулевом20 памяти поступают на дешифратор 19, состоянии. Нулевые показания сохраняют-который дает сигнал на открывание схемы ся и в следующий цикл измерения - интер-И 16. В течение длительности импульса, вал времени t - .. Период времени поступившего с амплитудно-временного преработы всего устройства до момента вре-образователя 11, схема И 16 открыта и мени t соответствует периоду проверкиколичество импульсов, поступивших на нулевых показаний. Появление за этот пе-счетчик 17 импульсов, пропорционально риод импульсов в счетчике 17 импульсовAU. В последующем цикле измерения tj-t свидетельствует о неработоспособности уст-показания счетчика 17 пропорциональны ройства. В момент времени t на выходе 50uU и т.д. Так как ,...,AUfl, то счетчика 22 импульсов появляется единич-очевидно будут циклы измерения, когдй сраный сигнал, который сохраняется благода-ботает только пороговый блок 13 и будет ря самоблокировке до окончания работыоткрыта схема И 15 или когда оба пороговсего устройства. Ключ 21 замыкается ивых блока не сработают, а открытой будет на выходе источника 2 питания камеры на-схема И 14. Таким образом, при правиль«чинает нарастать напряжение (фиг. 2 г). ном функционировании всего устройства Для калибровки устройства на всех дна-показания счетчика 17 импульсов должны пазонах необходимо, чтобы это напряжениебыть пропорциональны приращениям напрянарастало до максимального значения зажения на выходе источника 2 питания ка1165968

меры, соответствовать цифрам, записанным в паспорте прибора, и стремиться к нулю. После того, как напряжение на выходе источника 2 питания камеры достигнет своего максимального значения Цц, на счетчике 17 импульсов будут нулевые показания. В момент времени tj (фиг. 2 д) устройство 24 временной задержки выдает сигнал на включение воздуходувки аспирационной камеры 1 и устройство для счета ионов перейдет в режим измерения. В этом режиме при размыкании ключа 3 также происходит изменение напряжения между электродами аспирационной камеры 1, но уже не за счет изменения напряжения на выходе источника 2 питания, а за счет разряда емкости, образованной электродами камеры, в результате оседания на них ИОНОЁ, поступающих вместе с исследуемым воздухом. Если же в период калибровки прокачивается воздух через аспирационную камеру, то показания устройства для счета ионов не пропорциональны приращениям напряжения ди, что свидетельствует о неисправной работе устройства и соответственно отсутствии достаточной достоверности результатов измерения.

Таким образом, в предлагаемом устройстве для счета ионов автоматически, при каждом его включении, предварительно осуществляется проверка правильности его функционирования, что позволяет повысить достоверность получаемых- результатов измерения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧЕТА ИОНОВ по авт. св. № 800863, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности, в него введены дополнительный счетчик импульсов, дополнительный ключ, блок временной задержки, блок питания и блок начальной установки, причем выход блока управления, который соединен с ключом соединения камеры с измерительным блоком, связан также со счетным входом дополнительного счетчика, вход сброса которого соединен с выходом блока начальной установки и с входами блока управления и блока временной задержки, выход дополнительного счетчика соединен с управляющим входом дополнительного ключа, вход которого соединен с выходом источника питания, а выход - с входом источника питания аспирационной ионной камеры, которая соединена с выходом блока временной задержки. GlrHrHri ь н|н-1 jjl 1 //10 fj 9 L 12