Фазометрический однолучевой фотометр Советский патент 1977 года по МПК G01J1/04 

(54) ФАЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ОДНОЛУЧЕВОЙ ФОТОМЕТР

1

Изобретение относится к однолучевым фотометрам фазометрического типа и может быть применено для автоматического контроля газовых и жидкостных смесей, например, в химической промышленности.

Известен фазометрический фотометр, содержащий источник излучения, кювету, блок обтюратора, приемник излучения, усилитель, генератор опорного сигнала, фазовый детектор, вторичный прибор.

Для реализации фазометрических измерений в фотометре амплитуда опорного сигнала выбрана меньше амплитуды суммарного сигнала на входе в фазовый детектор не менее чем в три раза. Фотометр имеет невысокую точность измерения из-за зависимости измеряемого сигнала от амплитуды суммарного сигнала.

Известен также фазометрический анализатор жидкости, содержаш,ий источник излучения, кювету, фотоприемник, усилитель суммарного сигнала, фазовый детектор, генератор опорного сигнала, усилитель опорного сигнала, вторичный прибор.

В приборе для реализации фазометрических измерений и соблюдения необходимой точности измерения начальное значение амплитуды опорного сигнала на входе в фазовый детектор выбрано меньше суммарного сигнала в несколько раз. Фотометр имеет также невысокую точность измерения из-за влияния изменений амплитуды суммарного сигнала на измеряемый сигнал. Прототипом изобретения является фазометрический однолучевой фотометр, содержаш,ий источник излучения, светофильтры, обтюратор, измерительную кювету, фотоприемник, например, фотоэлектронный умножитель, фотоэлемент, генератор опорного сигнала, ограничитель опорного сигнала.

Световой поток источника излучения проходит через два светофильтра, обтюратор, измерительную кювету, после чего попадает на фотоприемник. На оси обтюратора, вращаамого электродвигателем, установлен ротор магнитного генератора, который создает опорный сигнал, синхронный с частотой вращения обтюратора.

Один из светофильтров выделяет иоглощаемую измеряемым веществом часть спектра, другой - сравнительную часть спектра, которая этим веществом не поглощается. Сравниваемые световые потоки моделируются со сдвигом по фазе. Оба электрических сигнала - суммарный с фотоприемника и опорный с генератора - через ограничитель амплитуды - поступают на фазочувствительный детектор. На выходе схемы подключен регистрирующий прибор.

Для поддержания необходимого соотнощения амплитуд опорного и суммарного сигналов на входе в фазовый Детектор в приборе использована система АРУ, охватывающая последний каскад усилителя суммарного сигнала.

Однако известный фотометр имеет невысокую точность измерения при использовании в качестве фотоприемника излучения фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) и фазового детекТора с индивидуальным входом.

С целью повышения точности измерения известный фазометрический фотометр, содержащий источник излучения, светофильтры, обтюратор, измерительную кювету, фотоэлектронный умножитель, генератор опорного сигнала, ограничитель опорного сигнала предлагается снабдить блоком слежения, состоящим из схемы сравнения амплитуд опорного и суммарного сигналов на входе фазового детектора, подключенной к входу фазочувствнтельного усилителя, выход которого нагружен на реверсивный двигатель, кинематически связанный с движком неременного сопротивления делителя напряжения питания фотоэлектронного умножителя.

На чертеже изображена схема предлагаемого фотометра.

Световой поток, испускаемый излучателем 1, прерывается обтюратором 2. При помощи светофильтров 3 и 4 выделяются два световых потока разного спектрального состава. Один световой ноток является эталонным, не изменяющимся нри наличии в измерительной кювете 5 анализируемого вещества. Другой световой поток (рабочий) изменяется при измеиении концентрации анализируемого вещества в измерительной кювете.

Эталонный и рабочий световые потоки модулируются с одной и той же частотой, но со сдвнгом по фазе обтюратором 2. Суммарный световой ноток, состоящнй из эталонного и рабочего потоков, воспринимается фотоэлектронным умножителем (ФЭУ) 6, откуда сигнал поступает на первый вход фазового детектора 7. Опорный сигнал вырабатывается магнитным генератором 8, кинематически связанным с дви1ателем 9 обтюратора 2.

Снимаемый с геиератора 8 сигнал подается через ограничитель амплитуды 10 иа второй зход фазового детектора 7, откуда измеряемый сигиал поступает на вторичный прибор И. Параллельно первому входу фазового детектора 7 подключен делитель постоянного напряжения, в который входят диод 12 и сопротивления 13 и 14. Параллельно второму 15ХОДУ фазового детектора 7 подключен делитель иостоянного напряжения, выполненный из диода 15 н сонротивлений 16 и 17. Сопротивления 14 и 17 соедииены между собой сойротивленйём 18, которое нагружен на §хдД фазочувствительного усилителя 19. К выхбДу усилителя подключен реверсивный двигатель 20, кинематически связанный с движком переменного сопротивления 21 делителя напряжения питания ФЭУ 6.

Делители постоянного напряжения совместно с сопротивлением 18 входят в схему сравнения амплитз д опорного и суммарного

сигналов.

Изменение внутреннего сопротивления ФЭУ 6 (за счет изменения чувствительности фотокатода, интенсивности источника излучения, напряжения питания ФЭУ) приводит к изменению амплитуды и фазы суммарного сигнала на входе в фазовый детектор 7 и изменению отношения амнлитуд опорного и суммарного сигналов, что приводит к погрешности измерения.

При сохранении неизменными амплитуд опорного и суммарного сигналов на входе в фазовый детектор сигнал на входе в фазочувствительный усилитель 19 отсутствует. При изменении амплит ды суммарного сигнала

(амплитуда опорного сигнала остается неизменной) на входе в фазочувствительный усилитель 19 возникает сигнал той или иной полярности. При наличии сигнала реверсивный двигатель 9 начнет вращать в ту или другую сторону движок переменного сопротивления до тех пор, пока амплитуда суммарного сигнала (внутреннее сопротивление ФЭУ) не примет своего первоначального значения. При этом

погрешность измерения фотометра устраняется.

В то же время сохраняется в нужных пределах значение отношения амплитуд опорного и суммарного сигналов на входе в фазозый детектор 7, при котором реализуется фазометрический метод измерения.

Формула изобретения

Фазометрический однолучевой фотометр, содержащий источник излучения, светофильтры, обтюратор, измерительную кювету, фотоэлектронный умножитель, генератор опорного сигнала, ограничитель опорного сигнала,

отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен блоком слежения, состоящим из схемы сравнеиия амнлитуд опорного и суммарного сигналов на входе фазового детектора, подключенной к входу фазочувствительного усилителя, выход которого нагружен на реверсивный двигатель, кинематически связанный с движком переменного сопротивления делителя напряжения питания фотоэлектронного умножителя.