Абсорбционный анализатор Советский патент 1990 года по МПК G01N21/61 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано при создании оптических анализаторов жидкости и газа со среднеквадратичным детектированием информационного сигнала.

Цель изобретения - увеличение чувствительности анализа, уменьшение погрешности измерения.

На чертеже изображена схема абсорбционного анализатора.

Анализатор состоит из источника 1 излучения, рабочей кюветы 2, через которую прокачивается исследуемое вещество, узла для модулятора и смены светофильтров 3 с интерференционными светофильтрами 4 и 5 рабочего и опорного каналов, шагового двигателя 6 с блоком 7 питания и управления, задающего генератора 8 импульсов с делителем 9 частоты, который управляется датчиками положения светофильтров 10 через формирователь 11, фотоприемника 12, системы 13 регистрации и обработки сигнала, индикатора 14.

Абсорбционный анализатор работает следующим образом.

Поток излучения Ф0 от источника 1 излучения проходит через кювету 2 и поступает на узел модулятора и смены светофильтров 3, на котором закреплены интерференционные светофильтры 4 и 5 рабочего и опорного каналов. Светофильтр опорного канала пропускает излучение с длиной волны, при ко- торой не происходит его поглощение измеряемым компонентом, светофильтр рабочего канала - при которой измеряемый компонент поглощает излучение. Поскольку площадь интерференционных светофильтров мала по сравнению с общей площадью диска модулятора, то при равномерном вращении диска модулятора световой поток Mt) попадает на фотоприемник 12 лишь за время его прохождения через светофильтры Ц и 5,

S

(Л

ел

со

00

о со

т.е. в течении малой части всего периода модуляции Т.

Для увеличения КПД модуляции необходимо увеличить время прохождения t светового потока через светофильтры за счет замедления скорости вращения светофильтров в момент их нахождения в потоке излучения

где

m S и

т с

U dT/dC

чувствительность анализа; выходной сигнал измерительного преобразователя анализатора при равномерном вращении узла модуляции и смены светофильтров при отсутствии анализируемого газа в рабочей кювете; пропускание кюветы;

концентрация анализируемого газа.

Это достигается при помощи блока переключения скорости вращения светофильтров, включающего в себя блок 7 питания и управления, задающий генератор 8, делитель 9 частоты и формирователь 11 коммутирующих импульсов. Для этого вращение диска узла для модулятора и смены светофильтров 3 осуществляется с помощью шагового двигателя 6 с его блоком 7 питания и управления. Управляющие импульсы на блок 7 поступают от задающего генератора 8 через делитель 9 частоты. Коэффициент деления меняется от 1 до 20 при поступлении коммутирующих импульсов с датчиков положения светофильтров 10 через формирователь 11 на делитель 9 частоты в момент прохождения через световой поток светофильтров. Промодулированный световой поток детектируется фотоприемником 12. Пропускание светофильтров k и 5 выбрано таким образом (с учетом спектральных характеристик фотоприемника и источника излучения), чтобы сигналы, снимаемые с фотоприемника были одинаковы при отсутствии поглощения в рабочей кювете 2. Тогда появление исследуемого вещества в рабочей кювете приводит к ослаблению излучения рабочего канала и к разбалансу сигналов, снимаемых с фотоприемника. Детектируемый разбаланс поступает на систему регистрации и обработки сигнала, которая коммути

0

5

0

5

0

5

0

5

руется датчиками положения светофильтров 10 и далее на индикатор .

При делении частоты импульсов задающего генератора в 20 раз скважность импульсов, снимаемых с фотоприемника и соответствующих открытию светового потока, мала. Поэтому коэффициент, учитывающий потери мощности светового потока при модуляции близок к единице, что обеспечивает хорошее отношение сигнал-шум и улучшает чувствительность анализатора. При равномерном движении модулятора скважность импульсов большая, и для достижения такого же соотношения сигнал-шум необходимо применение более эффективных источников излучения и фотоприемников, что не всегда возможно.

Эффективность решения заключается в повышении чувствительности анализа, увеличении детектируемого отношения сигнал-шум и, как следствие, уменьшении погрешности измерений путем уменьшения потерь мощности светового сигнала при модуляции, что ведет к повышению точности измерений.

Данный анализатор объединяет, таким образом, преимущества дифференциальных структурных схем анализаторов (высокая чувствительность анализа) и однолучевых многоканальных (высокая временная стабильность показаний нечувствительности к неселективным загрязнениям оптических элементов) .

Формула изобретения

Абсорбционный анализатор, содержащий источник излучения и последовательно расположенные по ходу излучения рабочую кювету, узел для модуляции и смены светофильтров рабочего и опорного каналов, механически связанный с выходом привода и оптически - со входом датчика положения светофильтров, фотоприемник, соединенный с первым входом системы регистрации и обработки сигнала, второй вход которого соединен с первым выходом датчика положения светофильтров, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем уменьшения потерь мощности сигнала при модуляции в него дополнительно введен блок переключения скорости вращения светофильтров с коэффициен- ,

том замедления движения светофильтров в моменты их нахождения в потоке излучения

U (dT/dC)

чувствительность анализа; величина сигнала на выходе системы регистрации при равномерном вращении светофильт

ров узла для модуляции и смены светофильтров; Т - пропускание рабочей кюветы; С - концентрация анализируемого

газа,

при этом выход блока переключения скорости вращения светофильтров соединен с входом привода, а его вход - с вторым выходом датчика положения светофильтров.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано при создании оптических анализаторов жидкости и газа. Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения путем уменьшения потери мощности сигнала при модуляции. Цель достигается дополнительным введением блока переключения скорости вращения светофильтров, выход которого соединен с входом привода, а вход - с вторым выходом датчика положения светофильтров. 1 ил.

Редактор М.Недолуженко

Составитель И.Ильин Техред М.Ходанич

Заказ 396

Тираж 507

ВНИИПИ Государственного омитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор о.Ципле

Подписное