Фотометрический анализатор Советский патент 1987 года по МПК G01J1/10 

1

1332153

Изобретение относится к фотометрическим анализаторам состава жидких сред и быть использовано в химической, фармакологической, пищевой нефтеперерабатывающей и др, отраслях производства, а также в системах охраны окружающей среды и агрохимичекой службы.

Цель изобретения повьш1ение точ- нести измерений, особенно при длительных измерениях.

На чертеже представлена принципиальная схема фотометрического анализатора.

Анализатор содержит импульсный блок 1 питания, первый коммутатор 2, первый 3 и второй 4 источники света, первую полупрозрачную пластину 5, кювету 6 с образцом, вторую полупрозрачную пластину 7, третий 8 и четвертый 9 источники света, первый 10 и второй 11 коллекторы, первый 12 и второй 13 световоды первого коллектора, первый 14 и второй 15 световоды второго коллектора, первый 16 и второй 17 фотоприемники, делительное устройство 18, второй коммутатор 19, первое, второе, третье и четвертое запоминающие устройства 21 - 23 соответственно измеритель

ное устройство 24, синхронизирующее устройство 25, первый, второй, третий и четвертый управляемые ключи 26 - 29 соответственно первого коммутатора, четырехканальньш сдвиговый регистр 30 первого коммутатора, пер- вьм, второй, третий и четвертый управляемые ключи 31 - 34 соответственно второго коммутатора, четырехканал ный сдвиговый регистр 35 второго коммутатора.

Импульсный блок 1 питания через первый коммутатор 2 подключен к четырем источникам света. Оптические оси, на которых установлены источники 3 и 4, взаимно перпендикулярны. Аналогично и для источников 8 и 9 света. В точках пересечения установлены полупрозрачные пластины 3 и 7. Световоды 12 и 13 первого коллектора 10 установлены за соответствующими полупрозрачными пластинами на оптических осях источников 4 и 9 света. Кювета с образцом 6 установлена на оптической оси источника 3 света За кюветой 6 расположен первый световод 14 второго коллектора 11. Второй световод 15 установлен за полу

0

5

0

35

40

пр озрачной пластиной 7 на оптической оси источника 8 света. Первый фотоприемник 16 и второй фотоприемник 17 расположены за первым и вторым коллектором соответственно.

Фотоприемники соединены с делительным устройством 18, выход которого через второй коммутатор 19 соединен с запоминающими устройствами 20 - 23. Измерительное устройство 24 имеет четыре входа, к которым подключены соответствующие запоминающие устройства. Синхронизирующее устройство 25 соединено с управляющими входами первого 2 и второго 19 коммутаторов, измерительного устройства 24 и импульсного блока 1 питания. Управляющие входы ключей 26-29 подключены к соответствующим выходам четырех- канального сдвигового регистра 30 первого коммутатора 2, а управляющие входы ключей 31-34 второго коммутатора 19 - к выходам четырехканаль- 5 ного сдвигового регистра 35. Первый 26, второй 27, третий 28 и четвертый 29 управляемые ключи коммутатора 2 соединены с первым 3, вторым 4, третьим 8 и четвертым 9 источниками света соответственно. Первый 31, второй 32, третий 33 и четвертый 34 управляемые ключи коммутатора 19

соединены с соответствующими устройст вами 20-23 запоминания. Входы ключей коммутатора 2 объединены с выходом импульсного блока питания, а входы ключей коммутатора 19 - с выходом делительного устройства. Управляющими входами коммутаторов 2 и 19 являются входы сдвиговых регистров.

Синхронизирующее устройство 25 выдает последовательность импуль0

сов,которая поступает на импульс- ньй блок 1 питания, сдвиговые регист45 ры 30 и 35 и измерительное устройство 2.4. Каждый импульс устройства 25 формирует в импульсном блоке 1 питания соответствующий токовый импульс питания. Сдвиговый регистр 30 при

gg первом импульсе замыкает ключ 26 и токовый импульс питания поступает на первый источник 3 света. При втором импульсе регистр 30 размыкает ключ 26 и замыкает второй ключ 27, что

gg подключает второй источник 4 света к блоку 1 питания. Аналогичным образом осуществляется подключение третьего 8 и четвертого 9 источников света через соответствующие ключи 28 и 29

3 . 1

коммутатора 2. Далее цикл повторяется.

Первый импульс от устройства 25, поступив на сдвиговый регистр 35, замыкает первый ключ 31 коммутатора 19, что подключает первое запоминающее устройство 20 к выходу делительного устройства 18. Последующие импульсы через ключи 32 - 34 соот- ветственно подключают запоминающие устройства 21 -23, после чего цикл повторяется.

Собственно измерения осуществляются следующим образом.

Источник 3 света излучает свет длиной волны 1. Одна часть излучения источника 3 проходит через кювету 6 с образцом и попадает с помощью световода 14 на второй фотоприемник 17, другая часть излучения, отразившись от полупрозрачной пластины 5 проходит через световод 12 коллектора 10 и попадает на фотоприемник 16. Электрические сигналы с фотоприемни .ков поступают на вход делительного устройства 18, на выходе которого формируется сигнал Uj .

Значение U с выхода 18 вторым коммутатором 19 направляются в пер- вое запоминающее устройство 20. После этого синхронизирующее устройство 25 подключает к блоку 1 питания источник 8 излучения, который также излучает свет длиной волны Л,. На выходе устройства 18 формируется сигнал Uj, который запоминается вторым запоминающим устройством 21. Аналогично включаются источники 4 и 9 света, которые излучают свет длиной волны . Полученные сигналы Uj и U запоминаются на запоминающих устройствах 22 и 23.

По команде синхронизирующего устройства 25 значения О 1,)) и Ц- вводятся в измерительное устройство 24, где осуществляется операция

Y К У:-У- , и Uj r,(

где К - постоянный коэффициент

пропорциональности; г. - коэффициент пропускания об- разца.

Таким образом, в измерительном устройстве 24 формируется сигнал, равный отношению коэффициентов пропускания образца на двух длинах волн

5

2

ю

is

20 25

30 OR 40

45

0

5

534

В изобретении результат измерения не зависит от текущих-значений коэффициентов преобразования фотоприемников, что обеспечивает сохранение погрешности в процессе длительности из- мерений.

При измерении концентрации поглощающих веществ делитель 18 вьшолня- ется в виде вычитающего усилителя с логарифматорами на входе. В этом случае результат измерения имеет вид

У Ig г,() - Ig ) .С(} - С,(Л,),

где С - концентрация измеряемого

вещества.

Таким образом, измерение осуществляется методом дифференциальной

спектроскопии. I

Изобретение по сравнению с известным устройством позволяет сократить число подстроек и увеличить в два раза интервал времени между очеред.- ными градуировками, что сокращает расход реактивов и упрощает эксплуатацию анализатора.

Формула изобретения

Фотометрический анализатор, содержащий импульсный блок питания, соединенньш через первый коммутатор с первым и вторым источниками света, оптические оси которых перпендикулярны, полупрозрачную пластину, расположенную в точке пересечения оптических осей под углом 45 к ним, причем источники света имеют различные рабочие длины волн и оптически связаны с первым фотоприемником и через кювету с образцом - с вторым фотоприемником, выходы фотоприемников соединены с делительным устройством, которое через второй коммута- тор с первым и вторым запоминающими устройствами на выходе соединено с двумя входами измерительного устройства, а также синхронизирующее устройство, соединенное с импульсным блоком питания, первым и вторым коммутаторами и измерительным устройством, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он дополнительно содержит третий и четвертый источники света, вторую полупрозрачную пластину, первый и

513

второй двухсветсводные коллекторы света, третье и четвертое запоминающие устройства, причем третий и четвертый источники света идентичны пер- вому и второму источникам соответственно, а их оптические оси перпендикулярны, вторая полупрозрачная илас- тина установлена в точке пересечения оптических осей третьего и четверто- го источников света под углом 45 к ним, первый коллектор установлен перед первым фотоприемнкком, а его световоды - за первой и второй полупрозрачными пластинами по ходу излуче ния на оптических осях второго и четвертого источников света, второй коллектор установлен перед вторым фотоприемником, а его световоды - за кюветой с образцом по ходу излучения на оптической оси первого источника света и. за второй полупрозрачной пластиной по ходу излучения на оптической оси третьего источника света.

53°

третье и четвертое запоминающие устройства подключены к двум дополнительным входам измерительного устройства, а первый и второй коммутаторы выполнены в виде четырех управляемых ключей и четырехканального сдвигового регистра, выходы которого подключены к соответствующим управляющим входам ключей, входы сдвиговых регистров коммутаторов подключе-- ны к выходу синхронизирующего устройства, входы ключей первого коммутатора соединены с выходом импульсного блока питания входы ключей второг коммутатора - с выходом делительного устройства, вьЕХОды ключей первого коммутатора соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым источниками света, а выходы ключей второй коммутатора соединены с входами соответствующих запоминающих устройств.

Изобретение относится к фотометрии жидких сред и может использоваться в химической, нефтеперерабатываю щей, пищевой и др. отраслях производства, а также для охраны окружающей среды. Цель изобретения - повьше- ние точности измерений. В устройство введены дополнительные источники света, аналогичные используемым. Специальное выполнение коммутирующих устройств позволяет поочередно проводить измерение излучения от всех источников, а дальнейшие операции, осуществляемые в измерительном устройстве, дают возможность получить отношение с игналов, завй(:ящее от кои-- центрации исследуемого вещества, но исключающее влияние дрейфа характеристик фотоприемников, что особенно важно при-длительных измерениях. 1 ил. i (Л с

ВНИИПИ Заказ 3822/36 Тираж 776 Подписное Произв-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектна, 4