Измерительное устройство атомно-абсорбционного спектрофотометра Советский патент 1986 года по МПК G01J3/42 

Изобретение относится к-спектральному приборостроению и может найти применение в атомно-абсорбци- онных спектрофотометрах.

Целью изобретения является повышение соотношения сигнал-шум и повышение точности при наличии быстро- переменных засветок.

На фиг. 1 показана схема измерительного устройства атомно-абсорбци- онного спектрофотометра; на фиг.2 сигналы от фотоэлектронного умножителя на входе измерительного устройства.

Измерительное устройство содержит Два основных канала 1 и 2 обработки сигнала, дополнительный канал 3, логарифматор 4, демодулятор 5, измерительный прибор 6 и устройство 7 управления.

Первый основной канал 1 содержит буферные усилители 8 и 9, разделительный конденсатор 10, ключ 11 для зарядки разделительного конденсато- ра 10, ключ 12 для синхронного детектирования, параллельно ключу 12 последовательно включенные инвертирующий усилитель 13 и ключ 14 для детектирования темновых промежутков, интегратор 15 и ключ 16 для выдачи сигнала с интегратора 15 на логариф- матор 4.

Второй основной канал 2 идентичен первому основному каналу 1 и содержит буферные усилители 17 и 18, раз- делительньш конденсатор 19, ключ 20 для зарядки разделительного конденсатора 19, ключ 21 для синхронного детектирования, параллельно ключу 2Г последовательно включенные инвертирующий усилитель 22 и ключ 23 для детектирования темновых промежутков интегратор 24 и ключ 25 для вьщачи сигнала с интегратора 24 на логариф- матор 4.

Дополнительный канал 3 содержит буферный усилитель 26, разделительный конденсатор 27, ключ 28 для за- рядки разделительного конденсатора 27 и повторитель 29.

Ключи 11 и 20 для зарядки раздели тельных конденсаторов 10 и 19 основных каналов 1 и 2 соединены с выходом повторителя .29 дополнительного канала 3.

Устройство 7 управления содержит набор оптронов, установленньгх на различных расстояниях от оси вращения модулятора и дополнительного дис

23051

ка с прорезями. Оптроны управляются прорезями в диске. При вращении модулятора каждый оптрон дает сигнал на открытие своего ключа или установ5 ку интегратора в нулевое состояние, когда соответствующая прорезь в диске проходит мимо соответствующего оптрона. Для упрощения конструкции ряд оптронов может быть заменен ло10 гической схемой, формирующей требуемые сигналы управления известным образом из сигналов оставшихся оптронов.

Сигнал (фиг. 2) от фотоэлектронноJ5 го умножителя представляет последовательно чередующиеся сигналы темно- вого промежутка 30, рабочего сигнала 31, следукицего темнового промежутка 32, сравнительного сигнала 33,

20 темнового промежутка 34 и т.д. Сигнал от фотоэлектронного умножителя может содержать сигнал мешающей засветки 35 от атомизатора.

Измерительное устройство работает

25 следующим образом.

Управление работой всех ключей осуществляется устройством 7 управления синхронно с работой осветительной системы атомно-абсорбционного

30 спектрофотометра. Сигнал от фотоэлектронного умножителя усиливается буферными усилителями 8, 17 и 26, имеющими одинаковый коэффициент усиления, и поступает на разделительные конденсаторы 10, 19, 27.

Ключ 28 открыт во время темновых промежутков, в результате чего конденсатор 27 заряжается до уровля, близкого к сигналу мешающего излучения, так .что сигнал, проходящий через конденсатор 27, оказывается близким к нулевому потенциалу при темновых промежутках. Этот сигнал повторяется повторителем 29. Ключ 11 первого основного канала открывается во время сравнительного сигнала и обеспечивает зарядку конденсатора 10 до потенциала конденсатора 27 и тем самым.сигнал, проходящий через конденсатор 10, оказывается близким к нулевому потенциалу при темновых промежутках и свободным от искажений, вызванных работой ключа 11 за период от одного сравнительного сигнала до другого, так как ключ 11 за

55 этот период не открывается. Сигнал проходит через буферный усилитель 9 и Инвертирующий усилитель 13 и во время темнового промежутка через

35

40

45

50

3

открытый ключ 14 (ключ 12 закрыт) поступает на интегратор 15, который интегрируется за время темнового промежутка и запоминает полученньй результат.

Во время рабочего сигнала ключ 12 открыт (ключ 14 закрыт) и интегратор 15 интегрирует сигнал за время рабочего сигнала, добавляя к запомненному результату и запоминает результат. В следующий темновой промежуток ключ 14 открыт (ключ 12 закрыт) и интегратор 15 интегрирует поступающий сигнал за время темнового промежутка, добавляя его к запомненному результату.Коэффициент усиления инвертирующего усилителя 13 при настройке устанавливается равным отношению времени рабочего сигнала к удвоенной: длительности там- новых промежутков. Результат интегррования интегратора 15 получается пропорциональным усредненному уровн рабочего сигнала, минус усредненный уровень темновьпх промежутков до и после рабочего сигнала. С помощью ключа 16 результат интегрирования вьщаетс я на логарифматор 4, после чего передследующим темновым промежутком по сигналу устройства управ- ления 7 интегратор устанавливается в нулевое состояние.

Аналогично работает и второй основной канал 2. Ключ 20 открывается во время рабочего сигнала и обеспечивает зарядку конденсатора 19 до потенциала конденсатора 27 и тем самым сигнал, проходящий через конденсатор 19, оказывается близким к нулевому потенциалу при темновых промежутках и свободным от искажений, вызванных работой ключа 20 за период от одного рабочего сигнала до другого, так как за этот период ключ 20 не открывается.

Сигнал проходит через буферный усилитель 18 и инвертирующий усили- тель 22 и во время темнового промежутка через открытый ключ 23 (ключ 2 закрыт) поступает на интегратор 24, который интегрирует за время темно- вого промежутка м запоминает полученный результат.

Во время рабочего сигнала ключ 2 открыт (ключ 23 закрыт) и интегратор 24 интегрирует сигнал за время сравнительного сигнала, добавляя к запомненному результату, и запоминает результат. В следующий темновой

23051

промежуток ключ 23 открмт (ключ 21 закрыт) и интегратор 24 И1:те1 рирует сигнал за время темного го промежутка, добавляя к запомненному резуль- 5 тату. Коэффициент усиления инвертирующего усилителя 22 выбран рарным отношению времени сравнительного сигнала к удвоенной длительности темновых промежутков. Результат ин10 тегрирования интегратора 24 получается пропорциональным усредненному уровню сравнительного сигнала минус усредненный уровень темновых промежутков до и после сравнительного

15 сигнала. С помощью ключа 25 результат интегрирования выдаетс я на логарифматор 4, после чего перед следующим темновым промежутком по сигналу устройства 7 управления интегратор 24

20 устанавливается в нулевое состояние.

В следующие циклы все процессы циклически повторяются.

Логарифматор 4 преобразует поступающие сигналы в логарифмическом

25 масштабе, а демодулятор 5 вьщеляет сигнал разности логарифмов, которьш затем подается на измерительный прибор 6.

Предлагаемая схема измерительного

30 устройства атомно-абсорбционного

спектрофотометра позволяет учитывать сигналы темновых промежутков до и . после рабочих и сравнительных сигналов, тем самьм уменьшая вклад дробовых (и других) шумов от сигналов темновых промежутков. При быстром изме- нении уровня мешающей засветки учет двух темновых промежутков до и после рабочего (и до и после сравнительно35

го) сигнала устраняет систематическ5 то погрешность от скорости изменения мешающей засветки, улучшает точность при наличии быстропеременных засветок

Благодаря этому предлагаемое измерительное устройство атомно-абсорбционного спектрофотометра обладает улучшенным соотношением сигнал-шум в 1,5 раза и улучшенной точностью в 2-3 раза при наличии быстропеременных засветок.

Формула изобретения

Измерительное устройство атомно- абсорбционного спектрофотометра, содержащее два основных канала обработки сигнала, каждый из которых содержит разделительный конденсатор между

каскадами усилителя, соединенный с лслючом для подачи на него потенциала, тслюч для синхронного детектирования, ключ для подачи сигналов с интеграторов каждого канала на логари атор, выход которого подключен к входу демодулятора, подключенного к измерительному прибору, и устройство управления, синхронизированное с осветительной системой и управляющие рабр- той ключей, отличающееся тем, что, с целью повышения отношения сигнал/шум и точности при наличии быстропеременной засветки, содер

жит дополнительный канал, включающий усилитель и повторитель, разделительный конденсатор между усилителем и

повторителем ключ для подачи потенциала в цепь разделительного конденсатора, а в каящый основной канал введены дополнительно параллельно ключу для синхронного детектирования последовательно включенные инвертирующий усилитель и ключ для детектирования темновых промежутков, ключ в цепи разделительного конденсатора каждого основного канала соединен с выходом повторителя дополнительного канала.

Измерительное устройство атомно- абсорбционного спектрофотометра содержит основные каналы 1,2, идентичные по своему выполнению, логарифматор 4, демодулятор 5, измерительное устройство 6 и устройство 7 управления. Для повышения . точности при наличии быстропеременной засветки и отношения сигнйл/шум устройство содержит дополнительно канал, содержащий усилитель 26 и повторитель 29, разделительный конденсатор 27 между усилителем и повторителем, ключ 28, позволякиций учитывать сигналы темно- вых промежутков до и после рабочих . и сравниваемых сигналов, тем самым уменьшая вклад дробовых (и других) шумов от сигналов темновых промежутков. 2 ил. 9т93У w to tsd 00 о СЛ f 4 М ключи II, и, 1, fS .««.i5

Редактор А.Ворович

Составитель Е.Артамонова

Техред И.Гайдош Корректор с.

1702/43

Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раугаская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4