Способ измерения оптической плотности и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК G01J3/42 

Фиг.1

Изобретение относится к технической физике и может быть применено в спектральном приборостроении, атомно- абсорбционной спектрометрии.

Цель изобретения - повышение точности измерений оптической плотности в режиме разделения времени.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - временные диаграммы.

Устройство содержит источники (лампы) 1 и 2 сплошного и линейчатого спектров соответственно, светоделитель 3.Между входом и выходом светоделителя 3 включены последовательно атомизатор 4 и электронно-оптический затвор 5. Линия 6 задержки

(фиг. 2б) в течение Ј, регистрируется системой 9. По окончании интервал €, запускается одновибратор 15, кото

с рый вырабатывает импульс длительност Ј2 (фиг. 2д), Этот импульс управляе блоком 6, так что последний блокируе прохождение света (поглощенного излу чения) на вход блока 7. Но в течени

Ю этой же длительности на входе блока 7 действует световой сигнал, который поступает с затвора 5 (фиг. 2в). Сис тема 9 регистрирует в течение длител ности 2 , задержанный сигнал (фиг.2

15 В общем случае длительности Ј, и могут быть различны, но могут быть и равными, Необходимо только, чтобы эти длительности были не менее време ни формирования световых сигналов до

35

(затвор) подключена параллельно (между20 установившегося значения, поскольку входом и выходом) атомизатору 4 и затвору 5. Необходимый интервал выделяется монохроматором 7, Фотоприемник 8 преобразует световой сигнал в электрический, который поступает на систему 9 25 регистрации. Она состоит из логарифма- тора 10, аналого-цифрового преобразователя 11 и устройства 12 управления и расчета, выполненного на базе микро- ЭВМ (например, комплекс ИВК-2). Им- 0 пульсный генератор 13, входящий в состав ИВК-2, вырабатывает сигналы управления блоками питания (не приведены) источников 1 и 2, Он может быть также выполнен по основе двух последовательно включенных генераторов Г5- 54, выходы которых кроме управления источниками 1 и 2 через элементарную схему ИЛИ объединены и подключены на вход одновибратора 14, который через одновибратор 15 управляет затвором 5 Кроме того, генератор 13 синхронизирует работу прибора.

Устройство работает следующим образом.

Импульсный генератор 13 вырабатывает импульсы управления источников 1 и 2, которые последовательно представлены на фиг. 2, В исходном состоянии затвор 6 открыт, на источник 1 поступает сигнал (фиг, 2а)0 Световой импульс источника 1 в этот момент представлен на фиг, 26. Одновременно запускается одновибратор 14 (фиг. 2г), который вырабатывает импульс длительностью (фиг, 2г). Длительность этого импульса численно равна задержке светового импульса (фиг, 2в)9 вносимой линией. Часть светового сигнала

до этого этапа амплитуды сигналов ма лы, а явление нестационарное™ ее мо жет привести к большей погрешности и мерений. На фиг. 2 г, д эти длительности не равны (Ј,:сг)( что показыва ет, что регистрацию задержанного сиг нала можно проводить и более длитель ное время, нежели как было выше указано, Максимальная длительность регистрации задержанного сигнала не мо жет превышать его длительности, пос- кольку в противном случае будет наблю даться большая ошибка в измерениях, вызванная неопределенностью измеряемых амплитуд сигналов.

После окончания интервала L затвор 6 включается и пропускает излуче ние в поглощенном канале, схема приходит в исходное состояние и готова к обработке сигнала, поступающего с лампы 2, Здесь цикл работы полностью аналогичен описанному.

Поскольку времена формирования св товых сигналов 1 и 2 могут быть раз- 45 личными, целесообразно установить дл тельности с( и t/i наибольшими для одной из ламп. Длительности сигналов управления ламп (фиг. 2а) следует вы бирать равными.

При измерении оптической плотност сигнал, полученный в момент времени Ј. , можно записать в виде

U,lgl,,(t) , задержанный сигнал

ua igit- Ј,{),

сигнал лампы 2

.-e fatile, задержанный сигнал лампы 2

U4 lgI4- (-fc) .

40

50

55

(фиг. 2б) в течение Ј, регистрируется системой 9. По окончании интервала €, запускается одновибратор 15, который вырабатывает импульс длительностью Ј2 (фиг. 2д), Этот импульс управляет блоком 6, так что последний блокирует прохождение света (поглощенного излучения) на вход блока 7. Но в течение

этой же длительности на входе блока 7 действует световой сигнал, который поступает с затвора 5 (фиг. 2в). Система 9 регистрирует в течение длительности 2 , задержанный сигнал (фиг.2в),

В общем случае длительности Ј, и могут быть различны, но могут быть и равными, Необходимо только, чтобы эти длительности были не менее времени формирования световых сигналов до

установившегося значения, поскольку

5

установившегося значения, поскольку 0

до этого этапа амплитуды сигналов малы, а явление нестационарное™ ее может привести к большей погрешности измерений. На фиг. 2 г, д эти длительности не равны (Ј,:сг)( что показывает, что регистрацию задержанного сигнала можно проводить и более длительное время, нежели как было выше указано, Максимальная длительность регистрации задержанного сигнала не может превышать его длительности, пос- кольку в противном случае будет наблюдаться большая ошибка в измерениях, вызванная неопределенностью измеряемых амплитуд сигналов.

После окончания интервала L затвор 6 включается и пропускает излучение в поглощенном канале, схема приходит в исходное состояние и готова к обработке сигнала, поступающего с лампы 2, Здесь цикл работы полностью аналогичен описанному.

Поскольку времена формирования световых сигналов 1 и 2 могут быть раз- 5 личными, целесообразно установить длительности с( и t/i наибольшими для одной из ламп. Длительности сигналов управления ламп (фиг. 2а) следует выбирать равными.

При измерении оптической плотности сигнал, полученный в момент времени Ј. , можно записать в виде

U,lgl,,(t) , задержанный сигнал

ua igit- Ј,{),

сигнал лампы 2

.-e fatile, задержанный сигнал лампы 2

U4 lgI4- (-fc) .

0

0

5

Тогда оптическая плотность атомных паров в атомизаторе 4 равна

D-i 4-U2-U,, где I - интенсивность ламп;

to - коэффициент атомного поглощения;

С - концентрация атомных паров; Ј - флуктуации светового сигнала; f - коэффициент неатомного (неее-

лективного) поглощения. Таким образом, использование линии задержки и электронно-оптического затвора приводит к повышению точности измерений за счет исключения влияния флуктуации световых сигналов в канале измерений (поглощенного излучения), что эквивалентно использованию двух- лучевых систем, отличающихся большой сложностью, особенно при работе при- бора с двумя источниками излучений.

Формула изобретения

1. Способ измерения оптической

плотности з режиме разделения времени, при котором последовательно измеряют интенсивность световых импульсов в каналах поглощенного и непоглощенного излучения от источника линейчатого или сплошного спектров и расчетным путем определяют искомый результат, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, световые импульсы в канапе непОглощенного излучения соответствующего источника дополнительно задерживают на время, не меньшее времени их формирования до установившегося значения, при этом регистрацию сигнала в канале поглощенного излучения ведут в течение выбранной задержки, после чего канал поглощенного излучения отключают и ведут регистрацию сигнала в канале непоглощенного излучения, причем время регистрации устанавливают не меньше времени формирования упомянутых световых импульсов до установившегося значения и не больше времени их длительности.

2. Устройство для измерения оптической плотности, содержащее источники линейчатого и сплошного спектров, измерительный канал, включающий атомизатор и монохроматор, и канал сравнения, причем на выходе каналов установлены фотоприемник, соединенный с системой регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в устройство введен светоделитель, установленный на входе опорного и измерительного каналов, в опорном канале дополнительно установлена оптическая линия задержки светового излучения, а между атомизатором и выходом оптической системы - электронно-оптический затвор, управляющий вход которого связан с одним из выходов системы регистрации.

«o

eo

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в спектральном, преимущественно атомно-абсорбционном, приборостроении. Цель изобретения - повышение точности измерений оптической плотности. Для достижения цели световые сигналы в каналах непоглощенного излучения задерживают и в этот момент ведут измерения в канале поглощенного излучения. Потом канал поглощенного излучения блокируют и ведут измерения в канале непоглощенного измерения. Для задержки сигнала служит линия задержки 6, которая может быть выполнена на основе волоконной оптики в виде световода, подключенная между входом и выходом оптической системы 3. Электронно-оптический затвор 5 служит для блокирования канала поглощенного излучения. Затвор 5 управляется одновибраторами 15 и 14. Спектральные лампы 1, 2 управляются генератором 13. Световой сигнал выделяется монохроматором 7 и фотоприемником 8. Система регистрации 9 обрабатывает световые сигналы 2 с.п. ф-лы, 2 ил.