Способ определения концентрации компонента в веществе Советский патент 1991 года по МПК G01N21/59 

- Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности к способам измерения концентраций оп- ределйемого компонента в анализируе- мок веществе по результату воздействия анализируемого вещества на вспомогательный оптический сигнал.

Цель изобретения - повышение точности измерения при сохранении быстро действия.

На чертеже представлено устройство, реализующее способ.

Способ осуществляют следующим образом.

Исследуемое вещество освещают периодической последовательностью световых импульсов и регистрируют прошедшее излучение с. помощью фотоэлектрического преобразователя. Получаемые электрические импульсы преобразовывают в последовательность цифровых сигналов, соответствующих мгновенным значениям амплитуды импульсов, вычисляют среднее за время импульса значение амплитуды и сравнивают это значение с предварительно сформированным верхним и нижним пороговыми уровнями. Величины пороговых сигналов выбирают в соответствии с соотношением

Апор А 1±Я),

где А - среднее значение амплитуды

в серии импульсов, О - величина, определяемая допустимой погрешностью измерений.

Сигналы, не попадающие в интервал значений между верхним и нижним поргами, исключаются из дальнейшей обработки, для остальных сигналов вновь вычисляют среднее для серии значение, после чего среднюю ампли- туду в каждом импульсе сравнивают с новыми пороговыми значениями, сооветствующими новому среднему значен для серий импульсов.

После этого вновь исключают сигналы, выходящие за интервал между пороговыми значениями. Цикл повторяют до тех пор, пока числа импульсов до и после сравнения с пороговыми значениями не оказываются равнми. Для выделенной таким образом последовательности сигналов определяют среднее значение и считают его соответствующим действительной кон

0 5 0

5

0 5

0

5

центрации исследуемого компонента в веществе.

Устройство для реализации способа представляет собой оптический двухволновой анализатор.

Анализатор содержит генератор 1 оптических импульсов в виде последовательно установленных источника тического излучения и обтюратора, кювету 2 с анализируемым веществом фотоэлектрический преобразователь 3, дополнительный фотоэлектрический преобразователь 4 синхронизирующих оптических импульсов, электронные ключи 5 и 6, блок 7 усреднения импульсных сигналов 1-го канала, блок 8 усреднения импульсных сигналов 2-го канала, блок 9 обработки усредненных сигналов,выходной измерительный прибор 10.

Каждый канал между электронным ключом и блоком усреднения импульсных сигналов канала содержит соответственно блоки 11 и 12 дополнительного преобразования.модулированных по амплитуде импульсов, в состав которо- то входят аналого-цифровой преобразователь 13, устройство 14 усредне - ния мгновенных значений импульса, масштабные преобразователи 15 и 16, двухуровневый дискриминатор 17 мгновенных значений в виде цифрового фильтра, блоки 18 и 19 памяти, счетчики 20 и 21 импульсов, элемент 22 сравнения, ключи 23 и 24,устройство 25 управления.

Анализатор работает следующим образом.

Генератор 1 формирует периодическую последовательность оптических импульсов, которая представляет собой суперпозицию последовательности импульсов на длине волны в области пог - лощения определяемым компонентом, (импульсы первого вида) и последовательности импульсов на длине волны вне названной области (импульсы второго вида). Одновременно генератор 1 формирует периодическую последовательность оптических импульсов синхронизации.

Вспомогательные импульсы подаются на кювету 2 с анализируемым веществом. При прохождении через кювету они модулируются по амплитуде анализируемым веществом, что обусловлено поглощением части световой энергии веществом о Модулированные оптические

импульсы поступают на фотоэлектрический преобразователь 3 и преобразовываются последним в последовательность электрических импульсов, модулированных по амплитуде анализируемым веществом.

Оптические импульсы синхронизации преобразовываются дополнительным фотоэлектрическим преобразователем 4. одулированные по амплитуде импульсы поступают на электронные ключи 5 и 6, управляемые импульсами синхронизации от дополнительного преобразователя 4. При отсутствии импульса синхронизации на управляющих входах ключи 5 и 6 закрыты. При наличии на управляющем входе импульса синхронизации ключ 5 пропускает импульсы первого вида, а ключ б - импульсы второго вида. Модулированные по амплитуде импульсы соответствующего вида поступают соответственно в блоки 11 и 12 дополнительного преобразования.

Каждый импульс, поступающий на вход блока дополнительного преобразования преобразуется следующим образом.

Аналого-цифровой преобразователь 13 поступающий на его вход импульс равномерно квантует по времени и преобразовывает мгновенные значения Aj величины импульса в последовательность цифровых сигналов. Цифровые сигналы поступают в блок 18 памяти и устройство 14 усреднения. Среднее значение А мгновенных значений А, в цифровой форме масштабируется масштаб- ным преобразователем 15 в величину А(1+о) и масштабным преобразователем 16 в величину А(), где 0 равна пределу допустимой относительной погрешности измерения концентрации определяемого компонента в веществе. Значения А(1 + Ј) и А(1-$) поступают на управляющие входы дискриминатора 17 в качестве верхнего и нижнего пороговых сигналов.

По командному сигналу устройства 25 блок 18 памяти выдает на вход дискриминатора 17 и счетчика 20 импульсов набор цифровых сигналов о значениях А. Каждый цифровой сигнал сравнивается в дискриминаторе 17 с пороговыми сигналами. Цифровые сигналы о мгновенных значениях величины импульса вне диапазона значений, ограниченного пороговыми сигналами,

задерживаются. С выхода дискриминатора 17 на входы счетчика 21 импульсов и блока 19 памяти поступает набор цифровых сигналов о значениях AJ, удовлетворяющих соотношению

А(1-Ј) А(1+Ј).

5

0

5

0

5

0

5

0

5

17.

Число этих сигналов на выходе дискриминатора 17 может быть меньше числа сигналов на его входе. Счетчик 20 считает число сигналов, поступивших на вход дискриминатора Счетчик 21 считает число сигналов, прошедших дискриминатор 17.

Если эти числа, сравниваемые в устройстве 22, равны, устройство 22 запускает устройство 25 управления и открывает ключ 24. С устройства 25 управления на вход блока 19 памяти поступает управляющий сигнал. Серия цифровых сигналов, прошедших через дискриминатор, подается на выход блока дополнительного преобразования и поступает в блок 7 усреднения.

Если сравниваемые в устройстве 22 числа сигналов не равны, устройство 22 открывает ключ 23, а блок 19 памяти по сигналу устройства 25 выдает через ключ 23 серию цифровых сигналов, прошедших через дискриминатор. Эти сигналы поступают на входы блока 18 памяти и устройства 14 усреднения. Они преобразовываются аналогично сигналам, поступившим в первом цикле дополнительного преобразования с выхода аналого-цифрового преобразователя 13.

Циклы преобразования сигналов, прошедших дискриминатор 17, повторяются, пока их число в текущем цикле до сравнения станет равным числу сигналов после сравнения. По мере повторения циклов лпераций преобразования количество преобразуемых сигналов уменьшается.

Дополнительно преобразованные серии цифровых сигналов поступают соответственно в блоки 7 и 8 усреднения сигналов. Выходные сигналы блоков 7 и 8 поступают для дальнейшей обработки в блок 9. Результирующий выходной сигнал блока обработки усредненных сигналов 9 поступает на выходной измерительный прибор 10, отградуированный в единицах концентрации определяемого компонента анализируемого вещества.

Применение способа позволяет по- высить точность при неизменной длительности цикла измерения.

Формула изобретения

1. Способ определения концентрации компонента в веществе, включающий формирование периодической последовательности оптических импульсов, фотоэлектрическую регистрацию импульсов, прошедших через анализируемое вещество, усреднения мгновенных значений за серию зарегистрированных импульсов и оценку концентрации по результату усреднения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при сохранении быстродействия, перед усреднением мгновен- ных значений за серию зарегистрированных импульсов, каждый импульс преобразовывают в последовательность цифровых сигналов о мгновенных значениях величины импульса, вычисляют среднее значение величины импульса, формируют нижний пороговый сигнал меньше вычисленного среднего значения и верхний пороговый сигнал больше вычисленного среднего значения, каж-

дый -цифровой сигнал сравнивают с пороговыми сигналами и осуществляют амплитудную селекцию путем задержания сигналов со значениями амплитуд вне диапазона значений, ограниченного пороговыми сигналами, причем величины пороговых сигналов устанавливают в соответствии с соотношением

Lnop

А (1±&),

где А - среднее значение для средних величин импульсов за сел рию

о - величина, не превышающая

предел г допустимой погрешности определения концентрации компонента в веществе , а усредняют мгновенные значения импульсов, прошедших амплитудную селекцию. 2. Способ поп.1, отличающийся тем, что; для цифровых сигналов, прошедших амплитудную селекцию по мгновенному значению величины импульса, повторяют операции вычисления среднего значения А, формирования пороговых сигналов, сравнения с ними каждого сигнала,задержки сигналов до равенства их числа до сравнения и после сравнения.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности к способам измерения концентрации определяемого компонента в анализируемом веществе по результату воздействия анализируемого вещества на вспомогательный оптический сигнал. Цель изобретения - повышение точности измерения при сохранении быстродействия. Способ измерения концентрации компонента ; в веществе включает формирование периодической последовательности вспомогательных оптических импульсов, амплитудную модуляцию вспомогательных импульсов анализируемым веществом, фотоэлектрическое преобразование модулированных импульсов, усреднение мгновенных значений преобразованных импульсов и оценку концентрации по результату усреднения. Перед усреднением мгновенных значений преобразованных модулированных импульсов каждый импульс преобразовывают в последовательность цифровых сигналов о мгновенных значениях величины импульса, вычисляют среднее значение величины импульса, формируют нижний пороговый сигнал меньше вычисленного среднего значения и верхний пороговый сигнал больше вычисленного среднего значения, каждый цифровой сигнал сравнивают с пороговыми сигналами и задерживают сигналы о значениях амплитуд вне даипа- зона значений, ограниченного пороговыми сигналами, причем величины пороговых сигналов устанавливают в соответствии с соотношением АПОр А(1±о), где А - среднее значение усредняемых мгновенных значений величины модулированного импульса; о - величина, определяемая допустимой погрешностью измерения. Величину определяемую допустимой погрешностью измерения, устанавливают не более предела допустимой погрешности измерения концентрации определяемого компонента вещества. Для цифровых сигналов, прошедших амплитудную селекцию по мгновенному значению величины импульса, повторяют операции вычисления среднего значения, формирования пороговых сигналов, сравнения с ними каждого сигнала, задержки сигналов, пока их число до сравнения станет равным числу сигналов после сравнения. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. Ј СГ С5 оэ о ОО оо