Автоматический фотоэлектрический одноканальный колориметр Советский патент 1977 года по МПК G01N21/24 

il

Изобретение относится к фотометрическим приборам для физико-химических методов анализа жидкостей.

Известен фотоэлектрический колориметр, содержащий источник света, оптическую систему, приемник и регистрирующее устройство

определении концентрации исследуемых веществ этими приборами необходимо составление градунровочных графиков для растворов с известной концентрацией, т. е. эти приборы не дают высокой точности измерений из-за нестабильности источника и приемника излучения и неконтролируемого загрязнения кюветы.

Известен также автоматический фотоэлектрический одноканальный колориметр, включающий в себя источник света, цилиндрическую кювету, фотоприемник, измерительную электрическую схему и регистратор 2.

В таком колориметре повышена точность измерений концентраций растворов за счет системы регистрации излучения, однако погрешность за счет неконтролируемого загрязнения стенок кюветы присутствует.

С целью повышения точности измерения в предлагаемый автоматический фотоэлектрический одноканальный колориметр введены два проточных сосуда, соединенных кюветой, снабженной порщнем, один из которых выполнен

в виде сосуда постоянного уровня, другой - переменного с двумя сливными патрубками, располол ;енными на разных уровнях, генератор, соединенный с электромагнитным клапаном, расположенным на нижнем сливном патрубке сосуда переменного уровня, электрическое реле и запоминающий конденсатор.

На фиг. 1 изображена схема датчика (оптический канал и устройство переключения

потоков); на фиг. 2 - измерительная схема; на фиг. 3 - электрическая схема колориметра.

Устройство переключения потоков автоматического фотоэлектрического колориметра

содержит (фиг. 1) сосуды I и 2 постоянного и переменного уровней, соединенные оптической кюветой 3, в которой помещены ограничители 4 хода поршня 5. Оптический канал имеет источник б и приемник 7 лучистой энергии. Сливной патрубок 8 сосуда 2 переменного уровня снабжен электромагнитным клапаном (на фиг. 1 не показан). Патрубок 9 служит для слива жидкости из сосуда переменного уровня, а патрубок 10 - постоянного уровня,

а патрубки 11 и 12 служат для наполнения сосудов исследуемыми .растворами. Линза направляет световой поток на исследуемую кювету 3.

Кроме того, устройство состоит из источника питания 13 (фиг. 2), регистратора 14 выходной информации, управляющего генератора 15, катушки электромагнитного клапана 16, фоторезистора 17 датчика (фиг. 3), резистора 18 нагрузки, запоминающего конденсатора 19, выходного резистора 20, реле 21 блокировки и конденсатора 22. Работа прибора основана на циклическом методе сравиения оитических плотиостей двух жидкостей - рабочей и эталонной. Кювета 3, выполпенная из стеклянной ирозрачной трубки в виде перемычки между двумя вертикальными проточными сосудами 1, 2 (через них протекают потоки сравниваемых жидкостей), имеет внутри поршень 5, который свободно перемещается циклически направленными в кювету анализируемыми потоками с различных направлений, и очищает внутреннюю поверхность кюветы от загрязнения, выходя при каждом перемещении за пределы светового потока. При работе на чистых потоках поршня может и не быть. Световой поток, проходя через кювету, модулируется в ней оптическими плотностями периодически сменяющихся сравниваемых жидкостей, а обмен жидкостей осуществляется устройством переключения потоков, которое выполнено из двух вертикальных проточных сосудов. Один из сосудов является сосудом иеременного уровня с двумя сливными отверстиями. Этот уровень циклически поднимается выше или опускается ниже уровня другого сосуда, что и приводит к обновлению жидкостей в кювете. Изменение уровня осуществляется при помощи электромагнитного клапана, циклически перекрывающего нижнее сливное отверстие сосуда переменного уровня, а клапан управляется генератором 15. В момент ti генератор 15 формирует управляющий сигнал и клапан закрывается. Одновременно за счет зарядного тока конденсатора 22 срабатывает реле 21 и отключает конденсатор 19 от резистора 18 на время прохода поршня мимо фоторезистора (это время определяется постоянной заряда конденсатора 22 через реле 21). В момеит /2 реле обесточивается, подключает своими контактами конденсатор 19 к резистору 18, а за время tz-t конденсатор 19 зарян ается до нанряжения, соответствующего оптической плотности второго потока. В момент ta генератор отключает клапан (клапан открыт), реле 21 за счет разрядного тока конденсатора 22 вновь кратковременно (tz-4) срабатывает, сохраняя на конденсаторе 19 предшествующее значение напряжения. В момент 4 конденсатор 19 вновь подключается к резистору 18 и разряжается до напряжения, соответствующего оптической плотности первого потока, и т. д. Поскольку анализ обоих потоков осуществляется циклически и разделен временным нромежутком, то кратковременно сохраняется напряжение (фиг. 3), соответствующее оптической плотиости данного потока жидкости. В следующем цикле оно сравнивается с напряжением, соответствующим этому измерению. Результатом сравнения является импульс напряжения, возникающий за счет зарядно-разрядных процессов конденсатора, амплитуда этого импульса пропорциональна разности оптических плотностей жидкостей. На время прохода поршня через световой поток измерительная схема кратковременно автоматически отключается при помощи реле, также управляемым генератором. Ииформация в виде непрерывной последовательности дифференцированных импульсов, частота которых задается управляющим генератором в зависимости от конкретных условий, выводится на любой промышленный регистратор с соответствующим входным сопротивлением. Предлагаемый автоматический фотоэлектрический колориметр для аиализа жидкостей позволяет повысить точность измерений и тем самым дает экоиомИЮ в народном хозяйстве. Формула изобретения Автоматический фотоэлектрический одноканальный колориметр, включающий источник света, цилиндрическую кювету, фотоприемник, измерительную электрическую схему и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точиости измерения, в него введены генератор, соедииенный с ним электромагнитный клапан, электрическое реле, запоминаюший конденсатор и два проточных сосуда, соединенных указанной кюветой, один з которых выполнен в виде сосуда постояного уровня, другой - переменного с двумя ливными патрубками, расположенными на азных уровнях, кювета снабжена поршнем, клапан установлен на нижнем сливном парубке сосуда переменного уровня. Источники ииформации, принятые во внимание при экспертизе 1.В. И. Литвак, Фотоэлектрические датчии в системах контроля, управления и регулиования, М., «Наука, 1966, с. 336. 2.В. И. Литвак, Фотоэлектрические датчии в системах контроля, управления и регуирования. М., «Наука, 1966, с. 338.