Способ измерения концентраций и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК G01N21/85 G01J1/44 

Изобретение относится к измерителной технике и может использоваться для измерения концентраций жидких и газообразных дисперсных веществ в различных отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения - повышение точности и чувствительности измерения.

На чертеже представлена структур- ная схема устройства для реализации способа измерения концентрации.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, элемент И 2, схему 3 измерения числа ступеней опорного све- тового потока, схему 4 установки нул цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 5, измеритель 6 отношения, управляемый генератор 7 тока (УГТ), блок цифровой индикации (БЦИ), приемник 9 опорного светового потока, источник 10 светового потока, усилитель 11 опорньй, исследуемое вещество 12, устройство 13 выборки и хранения (УВХ), приемник 14 измерительного светового потока, усилитель 15 измерительный и компаратор 16.

Сущность изобретения поясняется следукнцим образом.

Исследуемое вещество облучается световым потоком

(pCt) й

X (t - t-).

где M(t-t) - функция Хэвисайда; й Р - величина изменения светового потока за время

lit

t- « i + -I

n - ЧИСЛО ступеней прошедшего светового потока. Тогда прошедший через исследуемое вещество световой поток, учитывая закон Бугера Ламберта-Бэра, примет вид

h

«P(t) йФехр(-|«С1) Ц X{t-t,-),

. -

где ru - коэффициент поглощения исследуемого вещества;

1 - длина оптического пути} С - концентрация. Если за опорный световой поток принять величину

„(t) п (р ,

где m - целое положительное число

ступеней опорного,светового потока, при чем m п.

то при

(p,,(t) )

получают

С -- In V )/m. lUl .

P

Так как

X(t-t;) n,

i(

TO

5 0 5

0

0

5

Q

5

с 1- . In -2-. 1 m

Устройство работает следующим образом.

Импульсы с генератора 1 импульсов поступают на схему 4 установки нуля и через элемент И 2 на схему 3 измерения числа ступеней опорного полученного светового потока и на цифроаналоговый преобразователь 5, который формирует ступенчатое нарастающее напряжение, поступающее на вход управляемого генератора 7 тока, нагруженного на источник 10 светового потока. Промодулированный световой поток принимается приемником 9 опор- . ного светового потока, который преобразует его в ток а усилитель 11 опорный - . в напряжение, поступающее на устройство 13 выборки и хранения, управляемое схемой 3 измерения числа ступеней опорного полученного светового потока. С приходом т-го импульса напряжение на выходе устройства 13 выборки и хранения, поступающее на первый вход компаратора 16, запоминается и хранится до момента прихода .импульса со схемы 4 установки нуля.

Прошедший через исследуемое вещество 12 световой поток принимается приемником 14 измерительного светового потока, который преобразует его в ток, а усилитель 15 - измерительный - в напряжение, поступающее на второй вход компаратора 16, В момент равене- ства напряжений на обоих входах компаратора 16 на его выходе формируется логический нуль, поступающий на вход элемента И 2 и запрещающий прохождение импульсов с генератора 1 импульсов . После этого в измерителе 6 отношений происходит вычисление значения ,

концентра1у1И, с использованием значений цифровых кодов пит, присутствующих на выходах смехы 3 измерения числа ступеней опорного полученного светового потока и цифроаналогового преобразователя 5, а результат поступает на блок 8 цифровой индикации. Таким образом, по логарифму отношения цифровых кодов, присутствующих- на выходах схемы измерения числа ступеней опорного полученного светового потока и цифроаналогового прегде л| - коэффициент поглощения иссл дуемого вещества; 1 - длина оптического пути в исследуемом веществе. 2. Устройство для измерени кон

чения, оптически связанный через исобразователя, можно определить концентрацию исследуемого вещества, при- 15 Центраций, содержащее источник излу

чем приемник.измерительного светового потока регистрирует малые приращения светового потока при отсутствии сильной фоновой засветки. Поэтому пред20

лагаемый способ измерения концентрации и устройство для его осуществления обладают более высокой пороговой чувствительностью, т.е. чувствительностью к измерению малых концентраций.

Формула изобретения

следуемое вещество с приемником про шедшего светового потока, соединенным с измерительным усилителем, и оптически связанный с приемником опорного светового потока, соединен ньш с опорным усилителем, а также блок регистрации, соединенный с блоком- индикации, о тличающе25 е с я тем, что, с целью повьш1ения чувствительности и точности измерени оно дополнительно содержит генератор импульсов, элемент И, схему измерени числа ступеней опорного светового по

25 е с я тем, что, с целью повьш1ения чувствительности и точности измерений оно дополнительно содержит генератор импульсов, элемент И, схему измерения числа ступеней опорного светового по30 тока, схему установки нуля, цифро- аналоговый преобразователь (ЦАП), управляемый генератор тока, устройство выборки и хранения и компаратор, блок регистрации выполнен в виде измеритеТ Способ измерения концентраций, заключающийся в том, что направляют на исследуемое вещество световой поток, регистрируют световой поток, прошедший через вещество, сравнивают его величину с величиной опорного светового потока и вычисляют концент- 35 отношений, генератор импульсов рацию исследуемого вещества, о т- соединен с первым входом элемента И

и схемой установки нуля, выход элеменличающийся тем, что, с целью повьппения чувствительности и точности измерений, до проведения измерений задают величину опорного светового потока

та И соединен с входами ЦАП и схемой измерения числа ступеней,выходы схемы

40 установки нуля соединены с входом сброса схемы измерения числа ступеней опорного светового потока и входом ПАП, цифровые выходы которого и схемы измерения числа ступеней опорного

e(t)

m

-йФ .

где m - целое положительное число; А. - величина изменения светового потока за время ,-t; направляемый на исследуемое вещество световой поток Ф(t) модулируют во времени линейно со ступенчатым нарас танием по закону

(P(t) ЛФ Z. X(t-t,.),

1 1

где ){(t-t;) - функция Хэвисайда,

а при сравнении потоков фиксируют число ступеней п промодулированного

светового потока в момейт равенства величин прошедшего через вещество и опорного светового потоков, при этом концентрацию С исследуемого вещества вычисляют из выражения

p l 1 iгде л| - коэффициент поглощения исследуемого вещества; 1 - длина оптического пути в исследуемом веществе. 2. Устройство для измерени кончения, оптически связанный через исЦентраций, содержащее источник излу

следуемое вещество с приемником про- шедшего светового потока, соединенным с измерительным усилителем, и оптически связанный с приемником опорного светового потока, соединен- ньш с опорным усилителем, а также блок регистрации, соединенный с блоком- индикации, о тличающее с я тем, что, с целью повьш1ения чувствительности и точности измерений, оно дополнительно содержит генератор импульсов, элемент И, схему измерения числа ступеней опорного светового потока, схему установки нуля, цифро- аналоговый преобразователь (ЦАП), управляемый генератор тока, устройство выборки и хранения и компаратор, блок регистрации выполнен в виде измерите отношений, генератор импульсов соединен с первым входом элемента И

и схемой установки нуля, выход элемен50

та И соединен с входами ЦАП и схемой измерения числа ступеней,выходы схемы

40 установки нуля соединены с входом сброса схемы измерения числа ступеней опорного светового потока и входом ПАП, цифровые выходы которого и схемы измерения числа ступеней опорного

4g светового потока соединены с входами измерителя отношений, аналоговый выход ПАП соединен с входом управляемого генератора тока, выход которого соединен с источником светового потока, выход опорного усилителя через устройство выборки и хранения, а также выход измерительного усилителя соединены с входами компаратора, выход которого соединен с вторым входом

gg схемы И, а установочный вход устройства выборки и хранения соединен с цифровым выходом схемы измерения числа ступеней опорного светового потока.

Изобретение относится к измери- тельной технике и может использова.ть- измерения концентраций жидких- и газообразных дисперсных веществ в различных отраслях народного хо- зййства. Целью изобретения является повышение точности и чувствительности измерения концентраций. В способе измерения концентраций путем облучения исследуемого вещества световым потоком, приема и регистрации прошедшего и опорного световых потоков облучаюгций световой поток модулируют во времени линейно со ступенчатым нарастанием, измеряют и фиксируют число ступеней опорного полученного потока и измеряют число ступеней, прошедшего светового потока в момент равенства его опорному,, а о концентрации вещества судят по логарифму отношения числа ступеней прошедшего и опорного световых потоков. Устройство содержит генератор импульсов, элемент И, схему измерения числа ступеней опорного -полученного светового потока, схему установки нуля, цифро-аналоговый преобразователь, . измеритель отношений, управляемый генератор тока, блок цифровой индикации, приемник опорного светового потока, усилитель опорный, устрой- ство выборки и хранения, приемник измерительного светового потока, усилитель измерительный и компаратор, 2 с.п. ф-лы, 1 ил. ы