Автоматический фотометр Советский патент 1978 года по МПК G01J1/44 

1

Изобретение отнсюится к автоматическим фотометрам для измерения сэетовых потоков, изменяющихся в пределах нескольких десятичных порядксв, и может быть исполь зоввяо для фотометрических измерений R 4изических и химических исследованиях, в химичес 6й« мешцинекой и других отраслях промышленности. Известны широкодиапазонные автоматкческие фотометры 1Д, содержащие оптическую систему, фотопреобразователь с логарифмической световой характеристикой, измерительный усилитель и источник питания Логарифмические фотоизмерительные системы ; ПОЕВ сжяйт;, измерять; световые потоки в динамическом диапазоне 10 без какихлибо переключений. Однако точность измерений у таких систем невысока, так как весь диапазон измерений реализуется на одной логарифмической шкале.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является автоматический фотометр, содержащий оптическую схему фотопреобразователь, усилитель, детекторы ifibporoBbix уровней измеряемого светово-

го сигнала, соединенные с генераторами импульсов, переключающий исполнительный механизм, кинематически связанный с калиброванными неизбирательными погротитепями света, и источник питания 2. Недостатком такого фотометра является значительное запаздывание автоматической установки пределов измерений (переключения поглотителей) по отношению к изменению светового потока. В случае ступенчатого возрастания светового потока на несколько десятичных порядков это запаздывание приводит к падению чувствительности фотометра вследствие утомления фотокатода фотопреобразователя и возрастания собственных шумов фотометра. При кратко- временном возрастании светового потока фотометр не позволяет количественно оценить его максимальное значение. Все это снижает точность измерений светового потока.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности измерений фотометра. Это достигается тем, что предлагаемый фотометр снабжен порогэвсж и реверсивиой рчетно-переключаюшей схек}ами, а исполнительный механизм выполнен в виде электромагнитов, подключенных к источнику питания через элементы реверсивнсй счетно-переключающей схемы, причем вход noporoBoii схемы соединен с выходом фотопреобразователя, а выход пороговой схемы с входом сброса реверсивной счетно-переключаюгдей схемы, счетные входы которой подключены к выходам генераторов импуль. сов.. На чертеже дана блок-схема От1исываем го фотометра. Фотометр состонг из оптической систем 1, неизбнрательных поглотителей 2, фотопреобразоБагеля 3, измерительного усилите ля 4, детекторов 5 и 6 пороговых уровней УЗ .ержзмого сигнала генераторов 7 и 8 импульсов, реверсивной счегно-переклточающей схемы 9, источника питания Ю, элокгромагмитов 1.1,, кинематически связан iLbfX с поглогигелями, ,и пороговой схемы 1 Фогог.гетр работает слёдзаощим образом. СБСТОВОЙ лоток проходит через оптичес кую систему 1. комбинацию из п калиб. Pueaiiuijix г{еизбярагель 1ых поглотителей 2,. (i;a блок-схеме rf 3) с номинальными ана чогтнмМг оптических плотностей, равными 3,52,.. п., к попадает на фотопреобразователь 3. Электрический сигнал, пропор- циональмый световому потоку, ;с выхода фслОпреобразователя поступает на измери гельпьгй усилитель 4 и далее на детекторы 5 и 6 пороговых уровней измеряемого сигнала. Если световой поток на входе фэтопреобразователя и соответствующий ему сигнал на выходе усилителя превосходят, уровень, определяемый верхним пределом измерений усилителя, на протяжении некоторого заданного времени, то де тектор 6 запускает генератор 8 импульсов. Импульс с этого генератора поступает на первый счетный вход реверсивной счегнопереклточающей схемы 9, Схема 9 коммути руетподаваемое от Источника 1О питание электромагнитов 11 так, что в рабочееположение устанавливается комбинация поглотителей, превосходящая плотность предыдущей комбинации на 1 (плотность 3 повторяется два раза). Если световой поток па входе фотопреобразовагеля ниже уров ня, определяемого нижним пределом измере- Midi усилителя, на протяжении некоторого заданного времени, то детектор 5 запускае генератор 7. Импульс с этого генератора поступает на второй счетный вход реверсивной счетно-переключающий схемы 9. Схема 9 коммутирует подаваемое от источника 10 питание электромагнитов 11 так, что в рабочее положение устанавливается комбинация попготигелей, имеющая а 10 раз большее пропускание. При ступенчатом возрастании светового потока сверх допустимого уровня, например на три десятичных порядка, срабатывает пороговая схема 12, выходной сигнал которой переводит реверсивную счетно -переключающую схему в состояние, при котором все поглотители включены в рабочее положение, Схему, фотометра можно использовать в качестве автоматического нефелометра для измерения концентраций аэрозолей или коллоидных растворов по светорассеяЕППо в широком диапазо1ге изменения концентраций. Для этого фотометр необходим о снабдить измерительной камерой и источ 1иком света. Наличие пороговой и счетио-перекяючаю1цей схем и выполнет ге исполнит-ельного механизма в виде электромагнитов, управляемых реверсивной счетно-переключатошей схемой, уме ьшают время установки требуемого предола измеглений фотометра при ступенчатом возрастании светового потока. Испытания предложенного многопре-дельного автоматического фотометра (сИ-З) показали, что его быстродействие по сравнению с известным фотометром при стут/енчатом возрастании светового потока в 10 раз повышается в два раза, а при возрастании светового потока в 10- раз - в шесть раз. Возрастание светового потока в 10 раз отрабатывается практически мгновенно. Благодаря повышенто быстродействия фо тометра его заданная чувствительность и уровень темнового тока сохраняется после появления больших засветок. Это позволяет повысить точность измерений при ступенчатом возрастании светового потока. Формула изобретения Автоматический фотометр, содержащий оптическую схему, фотопреобразователь, усилитель, детекторы пороговых уровней измеряемого светового сигнала, соединенные с генераторами импульсов, переключающий исполнительный механизм, кинематически связанный с комбинированными неизбирательными поглотителями света, и источник питания, отлича ющийся тем, что, с целью повыщения быстродействия и точности измерений, он снабжен пороговой и реверсиг -.ой счетно-перек/почающей схемами, а исполнительный механизм выполнен;, в виде электромагнитов, подключенных к источнику питания через элементы реверсивной счетно-переключающей схемы, причем вход пороговой схемы соединен с выходом

фотопреобразоватепя, а выход пороговой схемы - с входом сброса реверсивной счег- ио-перекпючающей схемы, счетные входы которой подключены к выходам генераторов импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Андреева Л. И. и др. О логарифмическсй световой характеристике ФЭУ, ЭЛУ-ФЛ. ПТЭ, № 5, 1972, с. 179.

2.L.C. and 3 .I. ,Т осket-Bottne Schaiiet i« tJtt&lruitteKtat ott to Mea&ure Aittto&phere Dettbiry ., &ci itbiK.

4O, № 1, 28-32, 1969.

I

I:.