Фотометр Советский патент 1985 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в химической, текстильно промышленностях, а также в медицине и оптическом приборостроении, т.е. там, где необходимо измерять коэффициенты пропускания оптических сред, проводить измерение концентрации примесей в растворах и измере ние активности биологических сред. Цель изобретения - повышение относительной точности измерения , рас ширение динамического диапазона и функциональных возможностей фотометра. На чертеже показана функциональная схема фотометра. I . Фотометр содержит оптический бло 1, блок 2 фотсприемников, калибровочный усилитель 3, схему 4 цифрово го управления коэффициентом усиления, аналого-цифровой преобразователь (ЛЦП)5, состоящий из компаратора 6, цифроаналоговог.о преобразователя (ЦАП) 7 и источника 8 опор.ного напряжения, регистры 9-13, циф ровое табло 14, клавиатуру 15, процессор 16, запоминающее устройство 17, таймер 18, генератор 19 и ши ну 20 интерфейса. За оптическим блоком последовате но расположены блок 2 фотоприемника и калибровочный усилитель 3, выход которого.соединен с одним из входов компаратора 6, второй вход которого соединен через ЦАП 7 с источником 8 опорного напряжения, а выход через регистр 11 соединен с шиной 20 интерфейса. С шиной 20 интерфейса.через регистры .10 и 9 соединены управ ляющие входы, ЦАП 7 и схемы 4 цифро вого управления коэффициентом усиления соответственно. Выход схемы подключен к управляющему входу калибровочного усилителя 3. Через регистры 12 и 13 к шине 20 также подключены цифровое табло 14 и клавиатура 15. Процессор 16, запоминающее устройство 17 и таймер 18 .подключен непосредственно к шине 20 интерфейса. Генератор 19 подключен к одному из входов таймера 18, один из выходов которого соединен с тактирующим входом процессора 16. Совокупность блоков 9-20 представляет собой блок 21 управления. Фотометр работает следующим образом. 37г Исходное состояние фотометра таково, что все регистры обнулены, состояние схемы 4 цифрового управления и калибровочного усилителя 3 произвольное, сигнал оптического излучения с блока 1 поступает в блок 2 фотоприемника. В запоминающее устройство 17 записаны программы, соответствующие вьшолняемым функциям прибора Калибровка, Измерение пропускания, Измерение оптической плотности, Измерение концентрации, Измерение активности. В оптическом канале исследуемый образец отсутствует. При нажатии одной из клавиш Калибровка, Измерение пропускания, Измерение оптической плотности, Измерение активности клавиатуры 15 вырабатывается соответствующий код, который через регистр 13 вводавьшода поступает в процессор 16 через шину 20. Процессор 16 по приходу кода с клавиатуры 15 .переходит к выполнению соответствующей программы, записанной в запоминающем устройстве 17. Если Калибровка, например, нажата, процессор 16 переходит к выполнению программы Калибровка, при этом под воздействием излучения с оптического блока 1 блок 2 фотоприем- НИКОВ вырабатывает напряжение Uy, соответствующее 100%-нрму пропусканию. Сначала процессор 16 производит масштабирование напряжения следующим образом: процессор через реги.стр 10 ввода-вывода подает на цифровые входы. ЦАП 7 код Нцд„, Ни,о,„ , по приходу которого п -разрядный ЦАП 7 подает на второй вход компаратора 6 напряжение ЦрП Nnqn ирп г 2 .2 Затем через peгиctp 9 ввода-вывода процессор 16 подает на цифровые входы схемы 4 цифрового управления коэффициентом усиления код NIC д 0, по приходу которого калибровочный усилитель 3 устанавливает коэффициент усиления Kijc, равный Кц 2 1. Напряжение, поступающее с блока 2 фотоприемников, преобразуется калибровочным усилителем 3 в напряжение И,|, поступающее на первый вход компаратора 6, причем Ul и,. Кус Компаратор 6 сравнивает напряжения .и t. и Цд и выдает в регистр 1 вводавывода код О в случае, если U, U ТЛтттж 11 I , .„ нпи код I , в случае. если и 7 Процессор 16 анализирует код, посту пивший в регистр 11 ввода-вывода, и в случае, если поступил код О (т и.| :. и), последовательно поступае через регистр ввода-вьшода на схему 4 ци4 рового управления коэффициентом усиления код N 1,2,..., и т.д. до тех пор, пока не подберет код NKUJ, N, по приходу которого калибровочный усилитель 3 установит такой Kijf, что и станет больше U-. Таким образом, в результате масштабирования напряжения UK, процессор 16 подбирает такой код N,(H такой Kug калибровочного усилителя 3), чт on ( причем и Ux2 . Затем процессор 16с помощью .ЦАП 7, компаратора 6 и источника 8 опорного напряжения выполняет анало го-цифровое преобразование напряжения Ui, в результате чего процессор вырабатьгоает код N, такой, что NI 2 °п Затем на основании соотношений (1) и (2) процессор 16 рассчитьшает величину Х j X - Hi л.х - 2 и запоминает ее в качестве калибровочного числа в запоминающем устрой стве 17. На этом вьшолнение программы Калибровка процессором 16 заканчивается, и процессор переходит в состояние ожидания поступления с клавиатуры 15 мового кода нажатой клавиши. Если после этого нажать клавишу Измерение пропускания процессор 1 переходит к выполнению программы Измерение пропускания (при вьшолнении этой программы в оптическом блоке 1 должен быть установлен исследуемый образец). Процессор 16 пр изводит мастабирование напряже- ПИЯ и способом, аналогичным масштабированию при выполнении программы Калибровка, в результате чего процессор 16 подбирает такой код N , , ЧТО - UoaЗатем процессор 16 выполняет аналого-цифровое преобразование напряжения и способом, аналогичным аналого-цифровому преобразованию при выполнении программы Калибровка. В результате вырабатывается код Ng такой, что 2« on Затем процессор рассчитывает величинуПосле чего процессор 16 рассчитывает пропускание исследуемого образца М , X, N Далее процессор 16 через регистр 12 ввода-вьшода въшодит рассчитанное значение на цифровое табло 14 и переходит к ожиданию нового сигнала с клавиатуры 15. Формирование временных интервалов для проведения вычислительных функций процессором 1б, а также тактирование всех регистров осуществляется таймером 18, который формирует необходимые интервалы от задающего генератора 19. Фотометр выгодно отличается от известного устройства, так как обладает более высокой точностью относительных измерений, и вследствие того, что измеряемый сигнал и сигнал калибровки практически приводятся к одинаковым значениям, имеет более широкий динамический диапазон работы. Кроме того, предпагаемый фотометр позволяет измерять концентрацию примесей и активность изменения оптических сред, что расширяет его функциональные возможности.

ФОТОМЕТР, содержащий опти-ческий блок, установленный перед блоком фотоприемника, выход которого через калибровочный усилитель соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, схему цифрового управления коэффициентом усиления и блок управления, причем выход схемы цифрового управления коэффициентом усиления подключен к управляющему входу калибровочного усилителя, а ее. вход соединен с первым-выходом блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения относительной точнооти .измерения, расширения динамического диапазона и области применения фотометра, аналого-цифровой преобразователь выполнен из компаратора, цифроаналогового преобразователя и источника опорного напряжения, а блок управления выполнен из пяти регистров, процессора, запоминающего устройства, таймера, генератора, цифрового табло, клавиатуры и шины интерфейса, через,которую соединены; друг с другом процессор, запоминающее устройство, таймер и пять регистров, причем цифровое табло сое динено с шиной интерфейса через пер;выйрегистр, а клавиатура - через второй регистр, третий и четвертый /регистры соединены соответственно (Л с первым и вторым выходами блока управления,генератор соединен с входом таймера, выход которого соединен с входом процессора, пятый регистр соединен с выходом компаратора, один вход которого соединен N9 с выходом калибровочного усилителя, а другой вход - с выходом цифроаналогового преобразователя, один вход которого соединен с четвертым реСО N1 гистром, а другой вход - с источником опорного напряжения.. .