Фотометрический анализатор Советский патент 1987 года по МПК G01J1/44 

1318

входят источник излучения 1, элемент 2 формирования световых потоков, модулятор 3 со светофильтрами 4, первый и второй формирователи 5, 6 синхронизирующих импульсов, кювета 7, приемник излучения 8, четыре устройства запоминания 9, 10, 11, 12, синхронный коммутатор 13, состоящий из четырех ключей 14, 15, 16, 17, шесть схем И 18, 19, 20, 21, 22, 23, регистр сдвига 24, амплитудно-временной преобразователь 25, две схемы ИЛИ 26, 27 и вычислительное устройство 28. Снабжение анализатора вторым формирователем синхронизирующих импульсов, подключенным к второму входу регистра сдвига, обеспечивает перевод

1

Изобретение относится к приборостроению, в частности к фотометрическим анализаторам, предназначенным для определения состава веществ в |МикробиологическойJ химической, меди- -цинской, пищевой и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - повьшение точности измерений.

На фиг. 1 приведена схема фотомет- рического анализатора, на фиг. 2 - диск модулятора, на фиг. 3 - эпюры напряжений сигналов в цепях устройства.

Фотометрический анализатор (фиг.1) содержит источник 1 излучения, элементы 2 формирования световых потоков, модулятор 3 со светофильтрами 4 первый и второй формирователи 5 и 6 синхронизирующих импульсов, выпол- ненные, например, на основе пары све- тодиод - фотодиод, кювету 7, приемник 8 излучения, четыре устройства 9-12 запоминания, синхронный коммутатор 13, состоящий из четырех ключей 14-17, шесть схем И 18-23, регистр 24 сдвига, амплитудно-временно преобразователь 25, две схемы ИЛИ 26 и 27 и вычислительное устройство 28. Выход первого формирователя 5 синхро низирующих импульсов соединен с первым входом регистра 24 сдвига и вторыми входами схем И 18-21. Выход втоп-

регистра в исходное состояние перед началом каждого оборота диска модулятора 3,благодаря чему возникшее при воздействии помехи нарушение правильного порядка распределения импульсов сигналов по каналам автоматически восстанавливается и значение выходного сигнала вновь соответствует измеряемому параметру. Так как при реальных скоростях вращения диска модулятора один оборот диска совершается за 0,02-0,1 с. то время сбоя не превышает этого значения. Таким образом, случайная погрешность измерения анализатора вызванная влиянием помех, практически полностью исключается. 3 ил.

5

10 520 30 25

рого формирователя 6 синхронизирующих импульсов соединен с вторьпу входом регистра 24, четыре выхода кото-, рого подключены к первым входам схем И 18-21. Выход первой схемы И 18 подключен к управляющему входу первого устройства 9 запоминания, первому управляющему входу синхронного коммутатора 13 и второму входу пятой схемы И 22, выход второй схемы И 19 - к управляющему входу второго устройства 10 запоминания, выход третьей схемы И 20 - к управляющему входу третьего устройства 11 запоминания, второму управляющему входу синхронного коммутатора 13 и второму входу шестой схемы И 23, выход четвертой схемы И 21 - к управляющему входу четвертого устройства 12 запоминания. Входы устройств. 9-12 запоминания объединены и соединены с выходом приемника 8 излучения. Выход первого устройства 9 запоминания соединен с входом ключа 14 синхронного коммутатора 13, выход второго устройства 10 запоминания - с входом ключа 16 синхронного коммутатора 13, выход третьего устройства 11 запоминания - с входом ключа 15 синхронного коммутатора 13, выход четвертого устройства 12 запоминания - с входом ключа 17 синхронного коммутатора 13. Выходы ключей 14 и 15 синхронного

коммутатора 13 объединены и соединены с первым входом амплитудно-временного преобразователя 25, выходы ключей- 16 и 17 синхронного коммутатолучения четьфех импульсов Vф 3.

V, и Уф (фиг. 3).

Л

в начале калодого оборота диска модулятора 3 второй формирователь 6 син

ра 13 тажке объединены и соединены с хронизирующих импульсов вырабатывает

вторым входом амплитудно-временного преобразователя 25, выход которого соединен с объединенными первыми входами пятой и шестой схем И 22 и 23 выходы которых соединены с первым и вторым входами вычислительного устройства 28. Первьй и второй выходы регистра 24 сдвига соединены с первым и вторым входами первой схемы ИЛИ

26, выход которой соединен с .третьим f5 ние правильного порядка распределе- входом пятой схемы И 22, а третий и четвертый выходы регистра 24 сдвига соединены с Первым и вторым входами второй схемы ИЛИ 27, выход которой соединен с третьим входом шестой схе- 20 мы И 23, На фиг, 2 представлен диск модулятора 3 с устан овленными на нем светофильтрами 4 и показано взаимное расположение светового потока 29 и

ния импульсов сигналов по каналам автоматически восстанавливается и значение выходного сигнала вновь соответствует измеряемому параметру,

I .

Запись логической единицы осуществляется при появлении первого импульса V с первого форьгарователя 5 синхронизирзтощих импульсов. При

датчиков 30 и 31, например фотодиода 25 этом на первом выходе регистра 24 и светодиода первого и второго формирователей синхронизирующих импульсов, В диске имеются также отверстия 32 и 33, предназначенные для модуляции потока излучения светодиодов, входя- 30 стра Vj, V и V-, . Схемы И 18-21 рас- щих в состав первого и второго формирователей синхронизирующих импульсов.

сдвига появляется сигнал логической единицы V , При поступлении следующих импзшьсов логическая единица переносится в следующие разряды регипределяют синхроимпульсы, поступающие с первого формирователя 5 синхронизирующих импульсов по четырем каналам Vg , Vg, V. и V, , У- подают их на управляющие входы устройств 9-12 запоминания, которые осуществляют запоминание напряжений нмпульНа фиг, 3 показаны эпюры следующих напряжений сигналов в цепях устрой- 5 ства: V - сигнал на выходе приемника 8 излученияj V и V - синхроимпульсы, сформированные соответственно первым и вторым формирователями 5 и 6; V , Vg , V и V, - импульсы 40 равляющих импульсов 1 $ in- на выходах регистра 24 сдвига; Vg , Vg , и V - импульсы на выходах

пределяют синхроимпульсы, поступа щие с первого формирователя 5 син хронизирующих импульсов по четыре каналам Vg , Vg, V. и V, , У- пода их на управляющие входы устройств 9-12 запоминания, которые осущест ляют запоминание напряжений нмпул

сов сигналов V ф , момент действия соответствующих у

-15

схем И 18-21i V,2 , V,j , У„ и V.g - напряжения на выходах устройств 9-12 запоминанияj V и V, - импульсы 45 сигналов на выходах синхронного коммутатора 13; V,g - импульсы на выходе амплитудно-временного преобразователя 25; V,g и - импульсы на выходах схем ИЛИ 26 и 27; V и . 50 импульсы на выходах схем И 22 и 23.

Устройство работает следз ощим образом.

При пересечении {модулятором 3 со

Синхронный коммутатор 13 под д ствием импульсов на его управляющ входах подключает входы амплитудн временного преобразователя 25 к в ходам соответств тощих устройств з минания, причем импульсы управлени устройствами запомг нания и ключами 14-17 синхронного коьшутатора 13 р пределены таким образом, чтобы инт валы включения ключей синхронного коммутатора 13 не совпадали с инте валами подачи и шyльcoв управления на соответствуюптие устройства запо

светофильтрами 4 двух световых пото- 55 нания, благодаря чему на входы ампли- ков 29 за один оборот диска каждый тудно-времекного преобразователя 25

подаются импульсы Ч к V , полностью освобожденные от искажений фррмь, вызванных как неравномерностью коэф- ,

из светофильтров дважды пересекает световые потоки, что приводит к формированию на выходе приемника 8 излучения четьфех импульсов Vф 3.

V, и Уф (фиг. 3).

Л

в начале калодого оборота диска модулятора 3 второй формирователь 6 синимпульс Vj , поступающий на второй (подготовительный) вход регистра 24 сдвига и подготавливающий его к записи логической единицы в первый раз- fO |ряд, что обеспечивает перевод регист-. ра 24 сдвига в исходное состояние перед началом каждого оборота диска модулятора 3, благодаря чему возникшее при воздействии помехи нарушение правильного порядка распределе-

ния импульсов сигналов по каналам автоматически восстанавливается и значение выходного сигнала вновь соответствует измеряемому параметру,

I .

Запись логической единицы осуществляется при появлении первого импульса V с первого форьгарователя 5 синхронизирзтощих импульсов. При

этом на первом выходе регистра 24 стра Vj, V и V-, . Схемы И 18-21 рас-

сдвига появляется сигнал логической единицы V , При поступлении следующих импзшьсов логическая единица переносится в следующие разряды региэтом на первом выходе регистра 24 стра Vj, V и V-, . Схемы И 18-21 рас-

равляющих импульсов 1 $ in-

пределяют синхроимпульсы, поступающие с первого формирователя 5 синхронизирующих импульсов по четырем каналам Vg , Vg, V. и V, , У- подают их на управляющие входы устройств 9-12 запоминания, которые осуществляют запоминание напряжений нмпульсов сигналов V ф , ® момент действия соответствующих уп

и

равляющих импульсов 1 $ in-

-15

Синхронный коммутатор 13 под действием импульсов на его управляющих входах подключает входы амплитудно- временного преобразователя 25 к выходам соответств тощих устройств запоминания, причем импульсы управления устройствами запомг нания и ключами 14-17 синхронного коьшутатора 13 распределены таким образом, чтобы интервалы включения ключей синхронного г коммутатора 13 не совпадали с интервалами подачи и шyльcoв управления на соответствуюптие устройства запоми513

фициента пропускания по поверхности светофильтра 4 так и влиянием шумов приемника .8 излучения и флуктуации оптической плотности,анализируемой среды в кювете 7. Амплитудко-временной преобразователь 25 преобразует отношение амплитуд напряжений импульсов на его входах во временной интервал, дпительность которого пропорциональна логарифму отношения амплитуд напряжений входных сигналов, т.е.

t kln-p-,

8Ы1. V

V

1где tgj, - длительность импульса на выходе амплитудно-временного преобразователя, k - коэффициент пропорционалности,,

V. - амплитуды напряжения импульсов j поступающих на первый вход амплитудно- временного преобразователя

- амплитуды напряжений импульсов, поступающих на второй вход амплитудно- временного преобразователя .

На входы амплитудно-временного . преобразователя 25 подаются попеременно две пары г-мпульсов с амплитудами ф , Уф и Уф , V4. Выходной . с:и;гнал амплитудно-временного преобразователя 23 V подается на. первы входы схем И 22 и 23, на их вторые входы поступа.ют импульсы с выходов схем И 18 и 20, а на третьи - импул сы V,a и Vju с выходов схвм JfflH 26 и

На выходах схем И. 22 н 23 образуются импульсы V и J длительности которых tx и t- равны - . , -i

1 1 Фз

t, kin---- ,

11

t kin---. Фф

Эти импульсы поступают на выходы вычислительного устройства 28, где реализуется алгоритм вычисления по формуле

А -k(t,-t)k,k(ln-|b - )

V,

4-4

88026

где А - значение величины выходного сигнала, соответствующей значению измеряемого параметра,

5 1с, k - коэффициент пропорциональности.

Изобретение позволяет повысить точность определения концентрации анализируемого продукта-биомассы мик- 0 роорганизмов в процессе производства белково-витаминного концентрата из нормальных парафинов нефти в 2 раза.

J5

ормула изобретения

Фотометрический анализатор, содержащий источник излучения, по ходу лучей которого последовательно расположены элементы формирования свето2Q вых потоков, модулятор со светофильтрами и первым формирователем синхронизирующих импульсов, кювета и .приемник излучения, четыре устройства запоминания, выходы которых сое25 динены с соответствующими входами синхронного коммутатора, четыре схемы И, вторые входы которых объединены, а первые входы подключены к соответствующим четырем выходам регистра

30 сдвига, первый вход которого подключен к первому формирователю синхронизирующих импульсов, а также амплитудно-временной преобразователь и вычислительное устройство, о т эг л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены второй формирователь синхронизирующих импульсов, первая и вторая схемы ИЛИ, а также пятая Q и шестая схемы И, при этом выход приемника излучения подключен к входам устройств запоминания, первый формирователь синхронизирующих импульсов подключен к вторым объединенным

4; входам первой, второй, третьей и четвертой схем И, второй формирова- - тель синхронизирующих импульсов подключен к второму входу регистра сдвига, первый и второй выходы регистра

Q сдвига подключены соответственно к первому и второму входам первой схемы PfflH, а третий и четвертый выходы регистра сдвига - к первому и второ- .му входам второй схемы ШП, выход

5 первой схемы И подключен к управляющему входу первого устройства запоминания, а также к второму входу пятой схемы И и первому управляющему входу синхронного коммутатора, пер713

вый вьпсод которого подключен к первому входу амплитудно-временного преобразователя, выход второй схемы И подключен к управляющему входу второго устройства запоминания, выход третьей схемы И подключен к управляющему входу третьего устройства запоминания, а также к второму входу шестой схемы И и второму управляющему входу синхронного коммутатора, второй выход которого соединен с

028

вторым входом амплитудно-временного преобразователя, выход которого подключен к первым входам пятой и шестой схем И, выход четвертой схемы И

подключен к управляющему входу четвертого устройства запоминания, а выходы первой и второй схем ИЛИ подключены соответственно к третьим входам пятой и шестой схем И, выходы

которых подклю1чены к вычислительному устройству.

Изобретение относится к устройствам для измерения концентрации анализируемого продукта, в частности к устройствам для измерения концентрации биомассы микроорганизмов в процессе производства белково-витаминно- го концентрата из н-парафинов нефти. Цель изобретения повышение точности измерения, В состав анализатора 22 (Л Од 00 00 ю

32

32

9u2.Z