Анализатор несброженных и остаточных сахаров Советский патент 1989 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для автоматического колориметрического определения концентрации не сброженных или остаточных Сахаров при производстве спирта и кормовых, а также хлебопекарных дрожжей из мелассы.

Цель изобретения - пояьппение точности измерения концентрации двухкомпонентных сред при идентичных спектральных характеристиках измеряемо и мешающей компонент.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Анализатор несброженных и огт. юч- ных Сахаров содержит оптически rsmi, ные источник I излучения и кювоти,,(. отделение 2, а также блок 3 полг- м

315

ки пробы, соединенный с кюветкым отделением 2, светоделительное устройство 4, содержащее светоделительную призму 5 и два зеркала 6 и 7, первьй 8 и второй 9 светофильтры, первый фотоприемник 10, первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 11, второй фотоприемник 12, второй AUh 13, зеркало 14, третий фотоприемник 15, электронный ключ 16, блок 17 регулируемого опорного напряжения, третий АЦП 18, микроэвм 19 и блок 20 индикации. При этом выход первого фотоприемника 10 через первый АЦП 11 подключен к пepвo fy входу микроЭВМ 19, первый выход которой подключен к блоку 20 индикации. Первый 10 и второй 12 фотоприемники через соответственно первый 8 и второй 9 светофильтры и светоделительное устройство А оптически связаны с кюветным отделением 2. Выход второго фотоприемника 12 через второй АЦП 13 подключен к BTopoNry входу микроэвм 19. Третий фо- топрием}1нк 1 5 через зеркало 14 оптически связан с источником 1 излучения и по выходу подключен к первому входу электронного ключа 16, второй вход которого подключен к выходу блока 17 регулируемого опорного напряжения. 5ььход электронного ключа 16 через третш АЦП 18 подключен к третьему входу микроэвм 19, второй выход которой подключен к управляюещму входу электронного ключа 16. Причем блок 3 подготовки пробы подключен к тре- тт, выходу микроэвм 1 9 и вьтоанен с возможностью дозирования реагентов, их смещения, колориметрической реакции и подачи реакпионной смеси в кю- ветное отделение 2.

Устройство работает следующим образом .

Микроэвм 19, которая встроена в анализатор, но заданной программе организует в блоке подготовки пробы и проведения колориметрической реакции последовательно дозирование реагентов, их смеглииание, колор1 метрическун реакцию и подачу реакционной смеси из блока 3 в кюветнее отделение 2. Затем но (;т микроЭВМ 19 включается источник 1 из:1У -:ения, световой П(згок которого проходи через кюветное отделение 2 и депигси светоде.ти тельнь м ycтpo cт;in 4 ii:i дн. , которые гтройдя Ч(; )( ; cj .r TO biunjTpi: 8 и 9, образуют 7, а I . iH.Ln фг томет;), .

679

С целью исключения влияния на результат измерения концентрации изменений сигналов в каналах, вносимых различными факторами, максимумы пропускания светофильтров 8 и 9 выбраны на расстоянии 10 нм друг от друга.

Таким образом, на фотоприемниках 10 и 12 образуются электрические сигJQ налы, цропорциональные концентрации измеряемой компоненты, которые поступают на вход АЦП, соответственно 11 и 13. Одновременно через зеркало 14 световой поток от источника 1 излу 5 чения попадает на фотоприемник 15, преобразуется в электрический сигнал и через электронный ключ 16 поступает на вход третьего АЦП 18. В результате на выходах АЦП 11, 13 и 18 уста2Q навливаются кодовые эквиваленты чисел, соответственно равные N , N, и Npp, , которые поступают в микроЭВМ 19 для обработки.

В соответствии с законом Бугера5 Ламберта-Бера эти числа представляются в виде

Ы„,е Н„,,е

.Ы,С ,

сах

(1) (2)

где С - измеряемая концентрация

Сахаров, являющаяся измеряемой компонентой; о(.,,()2- коэффициенты поглощения

измеряемой компоненты на выбранных длинах волн;

ci 02 кодовые эквиваленты чисел в каналах, соответствующие нулевом. значению концентрации С , получаемые на АЦП 11 и 13 в режиме - установки нуля при нулевом значении концентрации Сахаров .

Математическая обработка в микро- ЭВМ 19 по заданной программе производится по следующемч ;ш го ритму

С„, А1„-|

1 1

- «i-lfi;- «

0

.S

NC

,, 1 ОП Т ii

где 1,-- -, 5 Г,- коэффициенты,

N л J J

0(

которые рассчитываются и за- пом шаются в памяти микроэвм 19 в режиме установки нуля; А, 3 - масштабирующие

К эффипиенты I

градуировочной характеристики анализатора, рассчитываемые микроэвм 19 при градуировке и запоминаемые в оперативном запоминающем устройстве микроэвм 19; .

кодовый эквивалент числа в

При этом расчет по алгоритму (3) приводит к выражению

Г Ain-- 2.-- ь,д, Ain

- Bln-- l-,(B) K-jMja j

которое преобразуется к В1шу

са «

(Aln

Non

10

K,N,

- Bin

N,

K.N.

(Aln- Bin---).

a,a,

-) - (9)

канала.

После подстановки выражений (I) и (2) в (3) и логарифмирования получают:

(Acsi, - Во(2)С

CQX

Таким образом, рассчитывая в режиме градуировки значения коэффициентов А и В из условия

, г

В этом выражении первый член с:ум- мы является измеряемой концентрлциой

АЦП 18 опорного 15 несброженных или остаточных c..xajioH,

3 второй - погрешностью, вносимой пк- рлской среды. Для устранения плияния этой гюгрепиюсти па резу.чьтлт irsMepi - ния с помощью блока 17 ре г-улирус: ю го 20 опорного напряжения в опорно - ппле кг)довый эквивален числа ,,, на выходе 18 преобразуется к Bi .jty

tat(4)

N

en

N

on

При этом расчет по алгоритму (3) приводит к выражению

Г Ain-- 2.-- ь,д, Ain

- Bln-- l-,(B) K-jMja j

которое преобразуется к В1шу

са «

(Aln

Non

K,N,

- Bin

N,

K.N.

(Aln- Bin---).

a,a,

-) - (9)

, г

N

en

N

on

Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для автоматического колориметрического определения концентрации несброженных или остаточных сахаров. Цель изобретения - повышение точности измерения концентрации двухкомпонентных сред при идентичных спектральных характеристиках измеряемой и мешающей компонент. Устройство содержит блок подготовки пробы материала, оптически связанные источник излучения, кюветное отделение, светоделительное устройство, два фотоприемника с двумя светофильтрами в измерительных каналах и один фотоприемник в опорном канале, а также два аналого-цифровых преобразователя, подключенных к выходам фотоприемников в измерительных каналах, третий аналого-цифровой преобразователь, подключенный через электронный ключ к выходу фотоприемника в опорном канале, к второму входу электронного ключа подключен блок регулируемого опорного напряжения, выходы аналого-цифровых преобразователей подключены к входам микро-ЭВМ, первый выход которой подключен к блоку индикации, второй выход - к управляющему входу электронного ключа, а третий выход - к блоку подготовки пробы, выполненному с возможностью дозирования реагентов, их смешивания, колориметрической реакции и подачи реакционной смеси в кюветное отделение. 1 ил.

Aod, - Ъ 1 ,

(5)

получают соответствие показаний концентрации несброженных иди остаточных Сахаров, поступающих из микроЭВМ 19 в блок 21 индикации, измеряемому зна- чению.

При наличии мешающей компоненты - окраски среды, которая, как правило имеет спектральную характеристику, совпадающую со спектральной характеристикой измеряемой компоненты, выражения (1) и (2) записываются в виде -.,Сеа,,

-0. COY

N, N

й

N,i

где а

, ,a,

(6) (7)

числа,учитывающиевлияние окраски среды, а . % а -;

45 за погрешность анализатора. При этом повышается точность измерения кон- . центрации несброженных или остаточных Сахаров за счет иск.лючения плияния на результат анализа интонгиннос50 ти окраски среды.

Формула изобретения

Л iчрг коэффициенты поглощениямешающей Компоненты, соответственно , в Анализатор несброженнь;х и остаточ- 1-м и 2-м 55 Ь1Х Сахаров, содержащий отлгич-ки каналах; связанные источник излучения i-; кюнет- концентра- ное отделение, а также блок lui/iro i- H- ция крас- ки пробы, соединенный с кювt от- ки.делением, первый фотоприемшк,

CK

р

25

Подставляя в выражение (8)

вместо N чают

и преобразовав его, tiiuiy

А(1пK,N,

- BlnK,N -.

m

- Bin.

а

Второй член выражения (10), ставляющий погрешность измс рения, ч; - 35 ляется малой величшюй, так как

1 ai In

а

0. Изменение код Встгп JKHJIвалента числа в опорном кшиглр прсшч- водится в режиме Г11;1.ду1 рс Ч ки.

40Как показывают зксперимеш альиые

исследования, при изменении нН1енсин- ности окраски среды в 4 раза измеряемое значение концентрапи.и негброжен- ных нпи остаточных сахароз не выходит

45 за погрешность анализатора. При этом повышается точность измерения кон- . центрации несброженных или остаточных Сахаров за счет иск.лючения плияния на результат анализа интонгиннос50 ти окраски среды.

Анализатор несброженнь;х и остаточ- 55 Ь1Х Сахаров, содержащий отлгич-ки связанные источник излучения i-; кюнет- ное отделение, а также блок lui/iro i- H- ки пробы, соединенный с кювt от- делением, первый фотоприемшк,

Формула изобретения

Анализатор несброженнь;х и остаточ- Ь1Х Сахаров, содержащий отлгич-ки связанные источник излучения i-; кюнет- ное отделение, а также блок lui/iro i- H- ки пробы, соединенный с кювt от- делением, первый фотоприемшк,

аналого-цифровой преобразователь, микроэвм и блок индикации, при этом первый фотоприемник через первый аналого-цифровой преобразователь подключен к первому входу микроЭВМ, первый выход которой подключен к блоку индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения концентрации двухкомпонент- ньгх сред при идентичных спектральных характеристиках измеряемой и мешающей компонент, в него введены зеркало, светоделительное устройство, первый и второй светофильтры, второй и третий фотоприемники, эпектронный КЛН1Ч, I3TOPOH и третш аналого-цифровые преобразователи и блок регулируе- Moi o опорного напряжения, при этом первый и второй фотопрнемники через соответственно первый и второй свето- (|)И. и спетс дплнтельное устройство

Вход еанцион- ной смеси

N

Л 1

оптически связаны с кюветным отделением, выход второго фотоприемника через второй аналого-цифровой преобразо- ватель подключен к второму входу мнк- роЭВМ, третий фотоприеьшик через зеркало оптически связан с источником излучения и по выходу подключен к первому входу электронного ключа, второй

вход которого подключен к выходу блока регулируемого опорного напряжения, а выход электронного ключа через третий аналого-цифровой преобразователь подключен к третьему входу микроЭВМ,

второй выход которой подключен к управляющему входу электронного ключа, причем блок подготовки пробы подключен к третьему выходу микроЭВМ и выполнен с возможностью дозирования

реагентов, их смешивания, колоримет- рическ(1Й реакции и подачи реакционной смеси в кюветное отделение.