Спектрофотометрический концентратомер Советский патент 1990 года по МПК G01N21/27 

1

(21)4307779/24-25

(22)22.09.87

(46) 30.07.90. Бнш. N 28

(71)Северо-Кавказским филиал Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института Цветметавто- матика

(72)Е.И.Жуков и Э.А,Леков

(53)535.853 (088.8)

(56) Калориметр фотоэлектрический концентрационный КФК-2МП. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ЗОМЗ, 1980.

Заявка ФРГ К 3430050, кл. G 01 N 21/27, 1986.

(54)СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ КОНЦЕНТ- r PATOMEP

(57) Изобретение относится к области оптического спектрального приборостроения. Целью изобретения является повышение спектральной селективности и помехозащищенности. Световые потоки от светодиодов 1 и 2 проходят измерительную кювету 7 и кювету 8 сравнения и попадают на светодиоды-фото- приемники 3 и 4. Фотоприемники 3 и 4 соединены через переключатели с вы- сокоомными входами дифференциального измерительного устройства 9. Общий вход устройства 9 соединен с катодами всех светодиодов и отрицательным выводом источника 6 питания. Питание светодиодов 1 и 2 осуществляется че1- рез переключатель 5 каналов. За счет связей всех светодиодов с источником питания и дифференциальным измерительным устройством обеспечена гальваническая развязка измерительной схемы и корпуса. 1 ил.

&

(Л

Изобретение относится к области оптического спектрального приборостроения. Целью изобретения является повышение спектральной селективности и помехозащищенности. Световые потоки от светодиодов 1 и 2 проходят измерительную кювету 7 и кювету 8 сравнения и попадают на светодиоды-фотоприемники 3 и 4. Фотоприемники 3 и 4 соединены через переключатели с высокоомными входами дифференциального измерительного устройства 9. Общий вход устройства 9 соединен с катодами всех светодиодов и отрицательным выводом источника 6 питания. Питание светодиодов 1 и 2 осуществляется через переключатель 5 каналов. За счет связей всех светодиодов с источником питания и дифференциальным измерительным устройством обеспечена гальваническая развязка измерительной схемы и корпуса. 1 ил.

5 Ч N4 о{§Н-@ °

/ $

ел

00 ЬЭ

О 00

со

ю

Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению.

Целью изобретения является повышение спектральной селективности и помехозащищенности .

На чертеже изображена схема кон- центратомера.

Спектрофотометрический концентра- томер содержит п - количество пар источников света - светодиодов 1 и 2 и фотоприемников 3 и 4, переключатель

5спектральных каналов, источник 6 питания, измерительную кювету 7, кювету 8 сравнения, дифференциальное измерительное устройство 9, цифровой индикатор 10 и переменное сопротивление 11 .

Аноды светодиодов 1 и 2 соединяются через переключатель 5 с источником

6питания, причем в цепь светодиодов 2 включено переменное сопротивление

Спектрофотометрический концентра- томер работает следующим образом.

Потоки света от светодиодов 1 и 2 проходят соответственно измерительную кювету 7 и кювету 8 сравнения и попадают на светодиоды - фотоприемники 3 и 4, возбуждая в них фотоЭДС. Величина ЭДС фотоприемника 3 пропорциональна оптической плотности (концентрации) вещества в измерительной кювете 7, поглощающего свет выбранного спектрального диапазона. ЭДС фотоприемника 4 пропорциональна оптической плотности эталонного вещества в кювете 8 сравнения. Так как фото приемник 3 соединен через переключатель 5 каналов с высокоомным входом, а фотоприемник 4 соединен через переключатель каналов 5 с другим высоко- омньм входом дифференциального измерительного устройства 9, то на данных входах возникают потенциалы, пропорциональные ЭДС фотоприемников 3 и 4. Измерительное устройство 9 усиливает и преобразует разностный сигнал по одному и другому высокоомным

0

5

0

5

входам относительно потенциала на общем входе, который соединен с катодными выводами всех светодиодов и отрицательным выводом источника 6 питания и гальванически развязан с корпусом спектрофотометрического кон- центратомера.

Преобразованный сигнал регистрируется на цифровом индикаторе 10. Питание светодиодов 1 и 2 осуществляется через переключатель 5 каналов от источника 6 питания, а переменным сопротивлением 11 достигается балансировка оптических каналов по свету. Перевод спектрофотометрического концентратора на следующий спектральный диапазон производится поворотом механической части переключателя 5 каналов до включения в схему других пар светодиодов.

В данном варианте принципиальной электрической схемы спектрофотометрического концентратомера учитывается то обстоятельство, что используемые в нем светодиоды имеют малую площадь рабочей поверхности 1-2 мм2. Поэтому в схеме использован вентильный режим работы фотоприемников 3 и 4 и высокие сопротивления их нагрузки, т.е. высо- коомность входов измерительного устройства 9. При таких условиях работу фотоприемников 3 и 4 фотоЭДС пропорциональна логарифму интенсивности (светового потока падающего на каждый из фотоприемников

иф Kin ф К1пфое - KD - U -Ир,

Klnf, 0

U

Ф.

5

0

5

где Ф0, Ф - интенсивности начального и падающего на фотоприемник световых потоков;

-фотоЭДС фотоприемника при световом потоке, равном

.;

-оптимальная плотность вещества в фотометрической кювете;

-коэффициент пропорциональности.

Если величины U ф фотоприемников 3 и 4 равны, что достигается балансировкой оптических каналов по свету с помощью переменного сопротивления 11, включенного в цепь питания световода 2, то дифференциальное измерительное устройство 9 усиливает и преобразует в цифровой вид аналоговый сигнал,

D

К

пропорциональный разностной оптической плотности и концентрации вещества

иф К (Оик - DJK) К (К, C-D3J,

где D

ик

D

эк

оптические плотности кюветы измерительного канала и эталоновой кюветы канала сравнения; С - концентрация вещества в растворе измерительной кюветы; К , К - коэффициенты пропорци-

ональности.

При реализации спектрофотометрического концентратомера возможно применение работы фотоприемников 3 и 4 в диодном режиме и дифференциального измерительного устройства 9 с низко- омными входами. В этом случае измерительное устройство 9 должно выполнять функции дифференциального логарифмического усилителя и преобразователя.

Настройка спектрофотометрического концентратомера производится на эталонных растворах вещества с установкой в оптические каналы определенного набора светодиодов и фотометрических кювет, выбранных в результате проработки спектрофотометрической методики. За счет связей всех светодио

дов с источником питания и дифференциальным устройством обеспечена гальваническая развязка измерительной схемы концентратомера с его корпусом. При этом повышена помехазащищенность концентратомера, что связано также с точностью измерений.

Формула изобретения

5

0

Спектрофотометрический концентра- томер, содержащий в измерительном канале к канале сравнения оптически связанные источник света, выполненный в виде светодиода, кювету и полупроводниковый фотоприемник, а также источник питания, соединенный с анодами светодиодов, дифференциальное измерительное устройство с цифровым индикатором, соединенное с полупроводниковыми фотоприемниками, отличающийся тем, что, с целью повышения спектральной селективности и помехозащищенности, полупроводниковые фотоприемники выполнены в виде светодиодов, идентичных све- тодиодам источника света, катоды светодиодов источника света и свето- Q диодов полупроводникового фотоприемника соединены с отрицательным выходом источника питания и общим входом дифференциального измерительного устройства.