Двухканальный анализатор вещества Советский патент 1991 года по МПК G01N21/61 

.4

3t50

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано для контроля концентраций вещества н жидкостях и газообразных смесях, а также для определения оптических толщин различных поглотителей.

Цель изобретения - повышение точ- ности измерений и снижение-порога чувствительности.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого анализатора.

Анализатор содержит источник 1 излучения, зеркальный отражатель 2, с помощью которого образуются первый 3 и второй 4 оптические каналы, модулятор 5, вьтолненный с возмо кность модуляции потока излучения в первом 3 и втором 4 оптическ гк каналах на разных частотах, оптическую систему 6, приемник излучения 7, первый усилитель 8 с регулируемым коэффициен- том усиления, первый синхронный де- :тектор 9, электронный ключ 10, вы- читающее устройство 11, синхронный фильтр 12, второй усилитель 13, второй синхронный детектор 14 и регистратор 15.

Анализатор работает следуплщм образом. Е:

Излучение от источника 1 разделяется зеркальным отражателем 2 на два потока, один из которых проходит по первому оптическому каналу 3, а второй - по второму оптическому каналу 4. С помощью модулятора 5 эти потоки модулир тотся На разных частотах и оптической системой 6 направляются на приемник излучения 7, в котором оптический сигнап преобразуется в электрический. Если в качестве ис точника 1 используется излучатель со сплошным спектром, а приемник излучения 7 является неселактивным, то с помощью оптической системы 6 осуществляется также и фильтрация .потоков.

; При анализе концентраций вещества В жидких и газообразных смесях в первом 3 и втором 4 опткческих каналах размещаются cпeцI aльныe кюветы, через которые прокачиваются исследуемые смеси, а при анализе твердотельных веществ в этих кюветах нет необходимости.

Выходной электрический сигнал приемника излучения 7 усиливается .первым усилителем 8 и подается на

5 0 5

0

5 0 5

0

5

второй вход вычитающего устройства 11 и вход первого синхронного детектора 9. Управляющим напряжением для первого синхронного детектора 9 является переменное напряжение, частота которого равна частоте модуляции потока излучения, проходящего по второму оптическому каналу 4. В результате этого на вькоде первого синхронного детектора 9, имеющего в выходном каскаде фильтр нижних частот, появляется постоянное напряжение, уровень которого пропорционален интенсивности излучения потока излучения прошедшего через второй оптический канал 4. С помощью цепи отрицательной обратной связи осуществляется автоматическая регулировка коэффициента усиления первого усилителя 8 таким образом, чтобы уровень постоянного напряжения на выходе первого синхронного детектора 9 поддерживался постоянным. Управляющим напряжением для электронного ключа 10 является переменное напряжение, частота и фаза которого равны частоте и фазе модуляции патока излучения, проходящего через первый оптический канал 3. Поэтому на выходе электронного ключа 10 образуется переменное напряжение, совпадающее по частоте и фазе с модуляцией потока излучения в первом оптическом канале 3, но имеющее амплитуду, пропорциональную иитенснвности излучения потока излучения, прошедшего через второй оптический канал 4. Этот сигняч подается на первый вход вычитающего устройства 11. В вычитающем устройстве 11 осуществляется вычитание из смеси сигнала, подавлемого на его второй вход, сигнала, пропорционального ,интенсивности излучения потока излучения, прошедшего через второй опти- -ческий канал 4., причем по частоте модуляции потока излучения в первом onTiniecKOM канале 3. Управляющим напряжением для синхронного фильтра 12 является переменное напряжение, частота которого совпадает с. частотой, модуляции потока излучения, проходящего через первый оптический канал 3. В результате на вькоде синхронного фильтра 12 появляется переменное напряжение, частота которого равна частоте модуляции потока излучения, проходящего через первый оптический канал 3,- а амплитуда .- отношению сигнала, пропорционального раз- HtocTH ннтенснвностей потоков излучения, прошедших через первый 3 и второй А оптические каналы, к сигналу пропорциональному интенсивности излучения потока, прошедшего через второй оптический канал 4. Выходной сигнал синхронного фильтра 12 усиливается вторым усилителем 13 и подается на вход второго синхронного детектора 14, управляющим напряжением для которого служит переменное напряжение с частотой, равной частоте модуляции потока излучения, проходящего по первому оптическому каналу 3. Благо:даря этому на выходе второго синхронного детектора 14, в выходном каскаде которого расположен фильтр

нижних частот (на чертеже не показан), выделяется постоянное напряжение, уровень которого пропорционален отношен1-1Ю разности интсисивностей потоков излучения, прошедших через

интенсивностей потоков излучения, прошедших через рабочий и неряый оптический канал 3, к интенсивности потока излучения, прошедшего через рабочий канал. В перпом случае шире диапазон измерений, однако.хуже чувствительность, чем во втором.

Таким образом в устройстве снижается случайная составляющая активной погрешности, обусловленной переход- , ными процессами электронного ключа 10, что позволяет снизить порог чур- ствительности устроГютва, а также повысить точность измерени.

Ф о р м у л -а и 3 о б р е т е н и ч

Двухканальный анализатор пещества. содержащий оптически связанные источник излучения с зеркальным отражателем, модулятор, выполненн ч1й с возможностью модуляции потока излу- чснил на разньгх частотах, оптическую

Изобретение относится к области шапяттеского приборостроения и может быть использовано для контроля .концентращ1й вещества в жидкостях и газообразных смесях, а также для олределения оптических толщин различных материалов. Цель изобретения - повышение точности измерений и снижение порога чувствительности. Суть изобретения заключается в устранении всплесков, возникающих при работе электронного ключа 10, в синхронном фильтре 12, включенном после вычи- танщего устройства 11. Тем самым уменьшается случайная составляющая адитивной погрешности, обусловленной переходными процессами электронного ключа 10. Таким образом возможно снижение порога чувствительности устройства, а также повышение точности измерений. 1 ил. W с

первый 3 и второй 4 опти 1еские кана- 25 систему и приемник излучения, элпклы, ка

к интенсивности излучения пото- , прошедшего через второй оптический канал 4, контролируемое регистратором 15.

Если при измерениях анализируемое вещество находится п перпом оптичос- ком канале 3, который в этом случае является рабочим, то вьгкодной сигнал второго синхронного детектора 14 будет пропорционален отношению разности интенсивности потоков излучения , прошедших через рабочий и второй оптические каналы, к интенсивности потока излучения, прошедшего через второй оптический канал. Если же анализируемое вещество поместить во второй оптический канал 4 (ставшим рабочим), то выходной сигнал второго синхронного, детектора 1 будет пропорционален отношению разности

тричег.кий выход которого через пе.рвьпЧ усилитель, первый синхронный детектор и электронный ключ соединен с первым ходом иычитающе.го устроиттг а, а также синхро)П1ый фильтр и Последовательно соединенные второй усилитель, второй синхронный депектор и регистратор, о т л и ч а ю щ и и - с я тем, что, с црлыо повышения точности измерений и сшскении порога чувствительности, первый усичитель выполнен в виде усилите.ин с рп-у.ии- руемым коэффициентом усилетп1ч, пыхид первого усилителя соединен со входом вычитающего устрс нгтвя, вых(л.г которого через синхронный фильтр c(j- единен со входом второго уем.пителя, при этом управляющий вход пертзого усилителя соединен с выходом первого синхронного детектора.