Оптический анализатор Советский патент 1985 года по МПК G01J1/44 

2. Оптический анализатор по п. 1, о тличающийся тем, что дифференциально-масштабирующий усилитель выполнен в виде операционного усилителя, инверсный вход которого соединен с цепочкой резисторов с управляемыми аналоговыми ключами, вход цепочки резисторов с управляемыми аналоговыми ключами является неинвертирующим входом дифференциально-масштабирующего усилителя, прямой вход операционного усилителя является инвертирующим входом дифференциально-масштабирующего усилителя, а выход операционного усилителя является выходом дифференциально-масштабирующего усилителя и соединен с инверсным входом через резистор обратной связи, а входы управляемых аналоговых ключей являются входами управления дифференциально-масштабирующего усилителя.

1. ОПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР, содержащий последовательно установленные и оптически связанные источник излучения, модулятор, рабочую кювету, светофильтр и приемник излучения, соединенный с ре истрирующим устройством, а также зталон|Ную кювету, оптически связанную с источником излучения через модулятор и с приемником излучения через светофильтр, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он дополнительно снабжен второй зталонной кюветой, оптически связанной с источником излучения через модулятор и с приемником излучения через светофильтр, причем первая эталонная кювета заполнена анализируемым веществом с концентрацией, соответствующей нижнему пределу диапазона изменений концентрации анализируемого вещества, вторая эталонная кювета - анализируемым веществом с концентрацией, соответствующей верхнему пределу диапазона изменения концентрации анализируемого вещества, а регистрирующее устройство выполнено в виде дифференциальномасагтабирующего усилителя, неинвертируi ющий вход которого соединен с приемником излучения, а выход через аналогоцифровой преобразователь - с входом вычислительно-управляющего устройства, при этом первая группа выходов вычислительно-управляющего устройства соединена через цифроаналоговый преобразователь с инвертирующим входом дифференциально-мас щтабируюц1 его усилителя, а вторая гругша выходов - с входами управления дифференциально-масштабирующего усилителя. CD 00 САЭ 00 W,,i/,, 00

Изобретение относится к фотоэлектрическим устройствам, основанным на измерении изменения интенсивности излучения при прохождении через анализируемое вещество, и может быть использовано ййя построения фотоэлектрических концентратомеро1в.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - один из возможных вариантов дифференциально-масштабирующего усилителя.

1Сонцентратомер содержит (см. фиг, 1) последовательно установленные источник 1 излучения, модулятор 2, рабочую и эталонные кюветы 3, 4 и 5 соответственно, светофильтр 6, приёмник 7 излучения, выход которого подключен к неинвертирующему входу дифференциально- масштабирующего усилителя 8, и вычислительно-управляющее устройство 9, первая и вторая группы выходов которого соответственно соединены с входами управления и через цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 10 - с инвертирующим входом, а входы через аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 11 соединены с выходом дифференциально-масштабирующего усилителя 8, в котором (см. фиг. 2) инвертирующий и неинвертирующий входы и выход подключены соответственно через цепочку резисторов 12 с управляемыми аналоговыми ключами 13 к инверсному и прямому входам и выходу операционного усилителя 14 с резистором 15 в цепи отрицательной обратной связи, а управляемые входы коэффициента передачи к управляемым входам аналоговых ключей 13..

Концентратомер работает следующим образом.

Модулятор 2 направляет параллельный пучок излучения от источника 1 одинаковой входной интенсивностью попеременно, через кюветы 5, 3 и 4 и светофильтр 6

на приемник 7 излучения. Возникшие на

; выходе приемника 7 излучения сигналь на- , пряжений у, , Uxсоответствующие интенсивностям излучения мст ко . X прощедших через кюветы

5, 3 и 4 с максимальной, минимальной и искомой концентрациями С (,,ц , Су определяемого компонента, поступают на инвертирующий вход дифференциально-масщтабирующего усилителя 8. На его же инвер5 тирующий вход от ЦАП 10 поступает напряжение смещения tl см Вьиислительно-управляющее устройство 9 управляет ЦАП 10 и аналоговыми ключами 13, устанавливающими коэффициент передачи

Q К усилителя 8. Выходное напряжение U приемника 7 излучения, преобразованное в напряжение U l(U-Uf) на выходе

дифференциально-масштабирующего усилителя 8, через АЦП И поступает в вычисли5 тельно-управляющее устройство 9. Информация о прохождении потока излучения через кюветы вырабатывается датчиком модуля: тора 2 и поступает в устройство 9.

Определение искомой концентрации С происходит в два этапа. На первом этапе устройство 9 задает усилителю 8 через аналоговые ключи 13 коэффициент передачи К , равный. 1 (на управляемые входы аналоговых ключей для приведенного на фиг. 2 примера подается двоичный код 5 00010000), а через ЦАП 10 - напряжение смещения (см определяет параметры сигналов U макс мин (средние значения дисперсии и др.). На основе этих данных в конце первого этапа устройство 9 для растягивания интервала ( } мин. U макс.) на весь диапазон преобразуемых напряжений АЦП вычисляет значения коэффициента передачи К и напряжения смешения см , при водящее напряжение ид,а К{ макс см1 верхнему пределу преобрмуемых напряжений АЦП 11, а напряжение и/инн Ц мин нижнему пределу преобразуемых АЦП 11 напряжении. . На втором этапе устройство 9 рассчитанные значения К и У м дифференциально-масштабируюшему усилителю 8, определяет среднее значение сигналов на выходе усилителя 8 : ,«-U,)iU;,,,,..ic(,;,); (и,-и,„), вычисляет искомую концентрацию определяемого параметра С с учетом заранее введенных в устройство 9 значений концентрации С акс.. мин определяемого параметра вешества в эталонных кюветах, известных высокой степенью точности. Вычисленное значение искомой концентрации С устройство 9 выдает на индикацию во внешней цепи и приступает к повторению Ьсего цикла определения концентрации в случае необходимости ползчения непрерывной информации. При линейной аппроксимации фуики т преобразования интенсивности излучения J в выходное напряжение фотоприемника (I разомкнутых фотоизмерительных системах. когда U а . о|;3 и влияюише факторы воздействуют на измерительный прибор, коэффициенты а и d, не остаются постоянными, меняются во времени случайным образом ao(t),o,(t) и обуславливают аддитивную и мультипликативную погрешность. В некоторых случаях линейная ависимость между напряжением фотодетектора и интенсивностью , прошедшего через кювету, нарушается. В этом случае функцию преобразования оптического аналиг затора aппpokcимиpyют п кусочно-линейными участками. Тогда требуется применить п+1 эталонных жидкостей и эталонных, кювет (оптический анализатор получается п+1-лучевым) и рассмотрен1гую выше процедуру определения концентрации определяемого компонента проводят в том линейном участке характеристики, куда по предварительным измерениям попадает неизвестная концентрация.