Многолучевой фотометр Советский патент 1992 года по МПК G01N21/85 

Изобретение относится к аналитической измерительной технике, а именно к многолучевым фотометрическим анализаторам, и может быть использовано для анализа жидких и газообразных сред в химической, медицинской, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - обеспечение дистанционных измерений при упрощении устройства.

На чертеже представлена схема многолучевого фотометра.

Устройство содержит первый источник 1 излучения и расположенные по ходу излучения линзу 2, световод 3 с изгибом в 90 в цилиндрической кювете 4, вторую линзу 5.

За цилиндрической кюветой 4 расположены интерференционные фильтры 6, 7 и фотоприемники 8, 9. За измерительной кюветой 10 расположена третья линза 11. Другая пара фотоприемника 12 с интерференционным фильтром 13 и интерференционного фильтра 14 с фотоприемником 15 расположена на продолжении пересекающихся осей взаимно перпендикулярных отрезков световода 16, помещенного в цилиндрическую кювету 17. К торцу световода 16 примыкают линза 18 и второй источник 19 излучения. Все фотоприемники соединены через блок 20 обработки электрических сигналов с синхродетектором 21, выход которого подключен к вычитающему устройству 22. Блок 23 питания через коммутатор 24 соединен с источниками 1,19 излучения. Тактовый

О

о со

генератор 25 соединен с коммутатором 24 и синхродетектором 21.

Устройство работает следующим образом.

По команде тактового генератора 25 коммутатор 24 подключает блок 23 питания к первому источнику 1 излучения. Световой поток линзой 2 вводится в световод 3. На изгибе, расположенном в цилиндрической кювете 4, часть введенного излу- чения вытекает, проходит первый интерференционный фильтр 7 и падает на первый фотоприемник 8. Оставшееся в световоде излучение проходит световод 3, линзой 5 формируется параллельный световой поток, который проходит через измерительную кювету 10, заполненную анализируемой жидкостью или газообразной средой. Прошедшее излучение линзой 11 вводится в световод 16. Это излучение выводится на изгибе цилиндрической кюветы 17. Цилиндрические кюветы 4 и 17 заполнены иммерсионной жидкостью, что обеспечивает выход излучения. Вытекающее на изгибе в кювете 17 регистрируется с помощью чет- вертого интерференционного фильтра 14 и фотоприемника 15. Сигналы с фотоприемников поступают в блок обработки электрических сигналов 20. где формируется сигнал

Ui

Vi lg

1)4

-К2.Г4(А1

где Ui и U4 электрические сигналы первого 8 и четвертого 15 фотоприемников.

Сигналы Ui и LJ4 фотоприемников определяются выражениями:

Ui h(Ai)-Ki-n.( .(Ai); U4 t1-Ki)-h(Ai).aC Ј( Л1)|С.к

Кф4(А1),

где Н( Ai) - интенсивность излучения, введенного в световод 3;

Ki - коэффициент, характеризующий выход излучения на изгибе в цилиндрической кювете 4;

Ti(Ai );t4(Ai)- коэффициенты пропускания первого фильтра 7 и четвертого фильтра 14;

(Ai); Кф4 (Ai)- коэффициент преобразования фотоприемников 8 и 15;

а - коэффициент, характеризующий потери в световодах и между ними;

К2 - коэффициент, характеризующий выход излучения на изгибе в цилиндрической кювете 17;

Е (Ai) - молярный коэффициент поглощения;

I - оптическая база кюветы 10,

Сх - определяемая концентрация; AI - длина волны света первого источника 1 излучения.

0 5 0 5

0

5

0

5

0

5

Сигнал Vi поступает в синхродетектор 21. После этого коммутатор 24 подключает блок 23 питания к второму источнику 19 излучения, световой поток которого длины волныА2 вводится в световод 16. Прохождение излучения аналогичное описанному. При этом на выходах фотоприемников формируются сигналы Уз и U2, которые поступают в блок 20, где формируется сигнал отношения

$

который поступает в синхродетектор 21. По сигналу тактового генератора сигналы Vi и V2 из синхродетектора поступают в вычитающее устройство 22, в котором определяется результат измерения

С A (Vi - V2 - В), где А - градуировочный коэффициент;

В - коэффициент смещения.

Длина волны А2 выбирается из условия отсутствия поглощения анализируемой пробой. Коэффициент смещения В устанавливается при введении в кювету 10 нулевой пробы.

Использование многолучевого фотометра позволяет проводить дистанционные измерения как внутри лаборатории (когда измерительная кювета с токсичной жидкостью находится в вытяжном шкафу), так и в промышленных условиях (расстояние 100 м и более), например измерение в радиоактивных участках, в пожароопасных местах без специальной защиты прибора. Световые волокна одновременно используются в качестве делителя пучка излучения, что при обеспечении возможности дистанционных измерений упрощает устройство.

Формула изобретения

Многолучевой фотометр, содержащий два источника излучения, соединенные через коммутатор с блоком питания, измерительную кювету с окнами, четыре фотоприемника, попарно установленных на взаимно перпендикулярных осях по ходу излучения, с расположенными перед ними ин- терференционнымифильтрами,

соединенные через блок обработки электрических сигналов с синхродетектором, подключенным к вычитающему устройству, а также тактовый генератор, соединенный с соответствующими входами коммутатора и синхродетектора, отличающийся тем, что, с целью обеспечения дистанционных измерений при упрощении устройства, в него введены две волоконно-оптические системы, каждая из которых включает световод с линзами у торцов, цилиндрическую кювету с 90°-ным изгибом световода внутри и за

полненную иммерсионной жидкостью, ко- измерительной кюветы, при этом цилиндри- торые оптически связаны с соответствую- ческие кюветы установлены перед фотопри- щими источником излучения и окном емниками.

Изобретение относится к аналитической измерительной технике, а именно к многолучевым фотометрическим анализаторам, и может быть использовано для анализа жидких и газообразных сред в химической, медицинской, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Цель изобретения - обеспечение дистанционных измерений при упрощении устройства. Фотометр содержит два источника излучения разных длин волн, оптически связанных через соответствующие волоконно-оптические системы с измерительной кюветой. Волоконно-оптическая система включает световод с линзами у торцов, цилиндрическую кювету с 90°-ным изгибом внутри и заполненную измерительной жидкостью. За цилиндрическими кюветами на продолжении взаимно перпендикулярных отрезков световода расположены четыре интерференционных фильтра с фотоприемниками, соединенными с электронной схемой обработки сигналов. Источники излучения включаются поочередно при помощи коммутатора. 1 ил. ел С

9t5

6

2 s 7 вх- 18 13

fcOotFkiDGH

12 13 17

Г5Г1-}

НИ

20

21

х-

Г5Г1-}

НИ