Оптический фильтровый анализатор веществ Советский патент 1993 года по МПК G01N21/61 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано при создании анализаторов газообразных и жидких веществ.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Оптический фильтровый анализатор веществ содержит источник 1 излучения, рабочую кювету 2, модулятор 3, содержащий первую оптическую систему 4, имеющую первую 5 и вторую 6 отражающие поверхности, и вторую оптическую систему 7, имеющую вторую 8 и первую 9 отражающие поверхности, оптический фильтр 10, фокусирующую систему 11. фотоприемник 12, блок 13 обработки сигналов и формирователь 14 управляющих сигналов (удвоенной частоты), при этом оптический фильтр 10 установлен на пересечении оптических осей, проходящих через первые 5, 9 и вторые 6, 8 отражающие поверхности оптических систем 4,7 модулятора 3, выход фотоприемника 12 соединен с входом блока 13 обработки сигналов, управляющий вход которого через формирователь 14 управляющих сигналов связан с модулятором 3,

Работа устройства заключается в следующем.

Излучение от источника 1 пропускается через рабочую кювету 2, в которую подается анализируемая смесь, и направляется на первую отражающую поверхность 5 первой оптической системы 4 модулятора 3. Отраженное от этой поверхности излучение второй отражающей поверхностью б направляется через оптический фильтр 10 на аналогичную ей вторую отражающую поверхность 8 второй оптической системы модулятора и после

t

00

го VI ел о

переотражения первой отражающей поверхностью 9 направляется фокусирующей системой 11 на приемную площадку фотоприемника 12.

Вращение первой и второй оптических систем модулятора, в качестве которых могут использоваться как зеркальные устройства, так и призмы, осуществляется синхронно и в противофазе. Это ведет к изменению угла наклона пучка излучения, проходящего между их вторыми отражающими поверхностями, по отношению к оптическому фильтру. Однако известно, что от угла падения пучка излучения на фильтр зависит максимум его полосы пропускания. Поэтому на фотоприемник будет попадать излучение, сканируемое по спектру с частотой вращения модулятора.

Оптический фильтр выбирается и устанавливается таким образом, чтобы сканиро- вание спектра излучения осуществлялось в обе стороны от центра полосы (линии) поглощения анализируемого компонента. Благодаря этому, изменение интенсивности попадающего на фотоприемник излучения, обусловленное поглощением его анализируемым компонентом в рабочей кювете будет осуществляться с удвоенной частотой по отношению к частоте вращения модулятора, в то время как изменение интенсивно- сти излучения, обусловленное поглощением его крыльями линий (полос) посторонних компонентов, будет происходить на основной частоте вращения модулятора (естественно с учетом того, что при этом центры линий (полос) поглощения посторонних компонентов не будут попадать в диапазон сканирования спектра).

Промодулированное таким образом излучение преобразуется фотоприемником 12 в электрический сигнал, который подается на вход блока 13 обработки сигналов, представляющего собой фазочувствительный усилитель-выпрямитель, и обрабатывается на удвоенной частоте по отношению к час- тоте вращения модулятора с выделением информации о концентрации анализируемого компонента

Необходимая синхронизация работы блока обработки сигналов осуществляется с помощью формирователя 14 управляющих сигналов удвоенной частоты, связанного с модулятором например, оптически или любым другим известным способом

Выполнение селективной модуляции оптического сигнала, несущего информацию о концентрации анализируемого компонента, на удвоенной частоте по отношению к частоте модуляции сигнала, обусловленного влиянием крыльев (полос) поглощения посторонних компонентов, позволяет улучшить избирательность анализа и тем самым повысить точность измерений.

Кроме этого, сканирование пучка излучения по отношению к неподвижному фильтру позволяет достаточно легко (даже автоматически) осуществить его замену с целью осуществления многокомпонентного анализа, а также упрощает настройку и калибровку устройства.

Формула изобретения Оптический фильтровый анализатор веществ, содержащий последовательно установленные на одной оптической оси источник излучения, рабочую кювету, модулятор, оптический фильтр, фокусирующую систему, фотоприемник, а также блок обработки сигналов и формирователь управляющих сигналов, причем выход фотоприемника подключен к входу блока обработки сигналов, управляющий вход которого через формирователь управляющих сигналов связан с модулятором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа, модулятор выполнен в виде первой и второй оптических систем, расположенных по обе стороны оптического фильтра, каждая из ко-, торых содержит первую и вторую отражающие поверхности, которые установлены неподвижно друг относительно друга, причем вторая отражающая поверхность через первую отражающую поверхность первой оптической системы оптически связана с источником излучения, вторая отражающая поверхность второй оптической системы оптически связана через оптический фильтр с второй отражающей поверхностью первой оптической системы, а через первую отражающую поверхность второй оптической системы и фокусирующую систему - с фотоприемником, при этом первая и вторая оптические системы выполнены с возможностью синхронного вращения вокруг оси, проходящей через их первые отражающие поверхности, а формирователь управляющих сигналов выполнен с возможностью формирования сигналов удвоенной частоты.

/

Использование: изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано при создании анализаторов газообразных и жидких веществ. Сущность изобретения: излучение источника пропускаются через рабочую кювет, модулируются по спектру в пределах полосы (линии) поглощения анализированного компонента посредством модулятора, выполненного в виде двух вращающихся синхронно и противофазно оптических систем, имеющих осевые и поворотные отражающие поверхности, и оптического фильтра, установленного на пересечении оптических осей, проходящих через одноименные отражающие поверхности оптических систем. Промодулированное излучение подается на фотоприемник, выходной сигнал которого обрабатывается на удвоенной частоте по отношению к частоте вращения модулятора с выделением информации о концентрации анализируемого компонента. 1 ил.