Фотоэлектрический спектроанали-зАТОР Советский патент 1981 года по МПК G01J3/42 

(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР

I

Изобретение огиосится к оптическим спектроанализаторам.

Известны устрсйства для- оптическсмго анализа образца (11.

. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для оптического анализа, содержащее два источника излучения, фотогфеобразователи, снабженные регуляторами коэффициентов усиления, линейные ключи, цифроаналоговые гфеобра ователи, нуль-саганы, одни из соединены с регулятсфами коэффициентов усиления, другие подключены к устройствам управления ци4роаналоговыми преобразователями, и регистрирующее устройство 23Т

Однако такие устройства характеризуются недостаточно высокой точностыо измерений, вследствие того, что на результат измерений оказывают влияние гемновые токи фотоприемника и дрейф нуля усилителей.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Эта цель достигается тем, что известный фотоэлектрический спектроанализатор, содержащий источники излучения, фото- преобразователи, снабженные регуляторами коэффициенте усиления, линейные ключи, цифроаналоговые преобразователи, нуль-саганы, одни из которых соединены с регулятс ами коэффициентов усиления, другие подключены к устройствам управ ления цифроанался овыми преобразователями, и регистрирующее устройство, снабжен делителями напряжения, а линейные ключи выполнены трехканальными, при этом выход первого делителя напряжения, состоящего из постоянных резисторов и соединенного с первым каналом первого линейного ключа, подключен на первый вход, первого нуль-орг&на, выход второго делителя напряжения, состоящего из последовательно соединенных постоянного резистора и первого цифрового управляемого резЕстора . и соединенного со вто;рым каналом первого линейного ключа, подключен на первый вход вторсхго нульоргана, выход третьего канала первого линейного ключа подключен ко втсрым входам первого и BTqDoro ояь-органа, выход третьего делителя напряжения, состоящего из постоянного резистора и второго цифрового управляемого резистора и соединенного с первым каналом . второго линейного ключа, подключен на первый вход третьего нуль-органа, выход .четвертого делителя напряжения, состоящего из постоянного резистора и третьего цифровото управляемого резистора и соединенного со вторым каналом второго линейного ключа, подключец на первый вход четвертого нуль-сагана, выход третьего канала второго линейного ключа подключен ко вторым входам третьего и четвертого нуль-органов. На чертеже изображена схема фотоэлектрического спектроанализатс эа. Устройство содержит оптическую систему 1, источники 2 и 3 излучения, фо топриемник 4, регистрирующий основной поток, фотоприемник 5, регистрирующий поток сравнения. Выход фотоприемника 4 соединен со входом первого усилителя 6 а выход фотоприемника 5 - со входом второго усилителя 7, Выходы усилителей 6 и 7 соединены со входами первого линейного ключа 8 и второго линейного ключа 9 соответственно. Линейные ключи 8 и 9 выполнены трехканальными. На выходе первого канала линейного клю ча 8 включен делитель напряжения, состоящий из постоянных резистсров 1О и 11 ( R и RJ ). Выход этого делителя соединен с первым входом нуль-органа 12. выход которого подключен к регулятору коэффициента усиления усилителя б. Второй выход линейнсго ключа соединенс делителем напряжения, состоящим из постоянного резистора 13(R3) и цифрово го управляемого резистора 14 (R). Вы ход этого делителя напряжения соединен о первым входом нуль-органа 15, выход которого подключен к импульсному ключу 16, входящему в устройство управления цифровым резистором 14, Вход импульсного ключа 16 подключен к генератору: 17 импульсов, а его выход к пересчетному устройству 18, связанному с цифровым управляемым резистс эом 14. Выход третьего канала линейного ключа 8 подключен ко втсрьгм входам нуль-органа 12 и 15, Первый канал линейного клю-ча 9 соединен с делителем напряжения, состоящим из постоянного резистора 19 (Ry) и цифрового управляемого резистора 20(R4), связанного с пересчетным 3.4 устройством 18. Выход этого делителя напряжения подключен к первому входу нуль-фгана 21, выход которого соединен с регулятсром коэффч{диенга усиления усилителя 7, Втсрой выход линейного ключа 9 подключен к делителю напряжения, состоящему из постоянного резистора 22 (R7) и ци4рового управляемого резистора 23 (Rg), Выход этого делителя напряжения подключен к первому входу нуль-органа 24, выход которого соединен с импульсным ключом 25, входящим в устройство управления цифровым управляемым резистором 23„ Вход ключа 25 соединен с генератором 17 импульсов, а его выход с пересчетным устройством 26, связанным с цифровым управляемым резистором 23 и регистрирующим устройством 27. Для управления работой источНИКОВ 2 и- .3 излучения и линейных ключей 8 и 9 установлен синхронизатор 28, Регулятс ы коэффициентов усиления установлены в усилителях 6 и 7. Устройство работает следующим образом. Из излучения анализируемого образца в оптической системе 1 выделяется аналитическая ЛИНИЯ, световой поток которой воспринимается фотоприемником 4, и линия сравнения, световой поток направлен на фотоприемник 5, На эти же фотоприемники поочередно с импульсами искры Подаются световые импульсы от источника 3, работой котсрого управляет синхронизатор 28, Между дугами искры и световыми импульсами источника 3 имеются промежутки времени, в течение которых фотоприемники не освещены. Сигналы с фотоприемников усиливаются усилителями и поступают на линейные ключи. Через один канал каждого линейного ключа пропускается Сигнал, возникающий в момент освещения фотоприемника излучением искры, через второй канал - сигнал, возникающий в момент освещения источником 3 и через третий - в момент, когда фотоприемники не освещены, т.е, пропускается сигнал, обусловленный темновым током фотоприемника и смещением нуля усилителя. Поэтому с первото канала первого линейного .- ключа на делителе напряжения, состоящем из резисторов 1О и 11 (R и R(,) выделяется сигнал Ц Ц, к,+i/f,: на делителе, состоящем из резисторов 13 и 14 (Rj и R), сигнал и на выходе третьего канала первого линейного ключа сигнал Urvi f на делителе, состоящем из резистрров 19 и 20 (Rj и R), - сиг5нал . делителе, состоящем из резисторов 22 и 23 (R-.и Rft) сигнал 0, иг и «а выходе третьего :канала второго линейного ключа сигнал Онд , где и - напряжение, пропорциональное интенсивности аналитической линии с фотоприемника 4; 0 - напряжение пропорциональное световому потоку источника 3 .с фотоприемнйком 4; гц- величина сигнала, обусловленного темновы током фотоприемника 4 и смещением нул усилителя 6; коэффициент усиления усилителя 6; Uj- напряжение, пропорциональное световому потсжу источника снимаемое с фотоприемника 5j Ufl- напряжение, пропорциональное интенсивности линии сравнения с фотоприемника 5; величина сигнала, обусловленная темновым током фотоарИемника и смещением усилителя 7; Kj - коэффициент уси ления усилителя 7. , . Напряжение с выхода делителя напряжения на резисторах Ю н 11, поступающее на первый вход нуль-органа 12, сравнивается с на пряжением йгй, поступающим на второй вход нуль-органа 12. Напряжение, пропорциональное разности - Un с выхода нульоргана 12 воздействует на регулятс коэффициента усиления усилителя 6, устанавливая и поддерживая коэффициент усиления таким, чтобы указанная разнос приближалась к нулю, т.е. , Hu., u,-K,b., .. 1 Напряжение ,Ua-K,tUH, Rj-b R С выхода делителя напряжения на резисторах 13 и 14, поступающее на первый вход нульхзргана 15, также сравниваетс с напряжением Оц , поступающим на второй вход нуль-орга на 15. Напряжение Л U - UM с выхода нульоргана 15 управляет прохождением импульсов с генератора 17 через ключ 16 в пересчетное устройство 18. В зависимости от знака разности Л Uj увеличивается либо уменьшается число импульсов в накопителе пересчетного устрсйст.ва 18, а следовательно, увеличиваются или уменьшаются сопротивления цифровы управляемых резисторов 14 и 2О, которыми управляет пересчетное устройств 18. Сопротивление резистора 14 устанавливается таким, чтобы напряжение. 436 снимаемое с делителя напряжения на резисторах 13 и 14, было близко к Ut, т.е. . и„, и и„,и,К, (2) Одновременно с изменением сопротивления резистс эа 14 на такую же величину изменяется сопротивление резистора 2О. ;UJ .VJ4lU U. Напряжение ,Ь С выхода делителя на резисторах 19 и 2О, поступающее на первьй вход нуль- органа 21, сравнивается с напряжением UHJ , поступающим на второй вход этого же нуль-органа,, Напряженна AUj- U - UH с выхода нуль-органа 21 воздействует на регулятор коэффициента усиления усилителя 7, устанавливая и поддерживая коэффициент усиления таким, чтобы указанная разность 1фи6лижалась к нулю, т.е. Un..,HUH. U3.K.i(3) Яу R6 Напряжение и .rJirt-Una ;С выхода делителя на резисторах 22 и 23, поступающее на первый вход нульоргана 24, также сравнивается с Un., поступающим на его второй вход. Напряжение uU4 М4- выхода нуль-органа управляет прохождением импульсов с генератора 17 через ключ 25 в пересчетное устройство 26. В зависимости от знака разности AU увеличивается или уменьшается число рмпульсов в накопителе устройства 26, а следовательно увеличиваются или уменьшаются сопротивление резистора 23 и показания регистрирующвго устройства 27, которыми управляет пересчетное устройство 26. |Сопротивпеиие резистора 22 устанавливается таким, чтобы напряжение, снимаемое с делителя напряжения на резисторах 21 и 22, было близко к напряжению , т.е. Ufl Ki+ Uhr Ri«UniH UM U4KiM(4) , Одновременно с изменением сопротивления цифрового управляемсяхэ резистора 22 изменяются показания регистрирующего устрсЛства 27. Сопротивления резисторов R РЗ 5 ч 7 могут быть выбраны одинаковыми, равными 1, тогда из (1) и (2) .к.4 (5)

Учитьшая, чго из (3), (4.) и (5), получим

- Kii«-;

.UjKi-;l U4Ki ;U3 R,U4-Ri(6 RR

..

(7)

иг- U4

Как видно из (7) величина R , характ изующая результат измерений, который фиксируется регистрирующим устройством 27, определяется только величиной светового потока, характеризующе- го концентрацию анализируемого элемента в пробе, и не зависит от темновот-о тока фотоприемников, смещения нуля усилителей, а также от колебаний интенсивностей чувствительности основного и вспомогательного источников света, от колебаний чувствительности топриемников, колебаний коэффициентов усиления усилителей.

Формула изобретения

Фотоэлектрический спектроанализатор, содержащий источники излучения, фотопреобразователи, снабженные регуляторами коэффициентов усиления, линейные ключи с йаналами, цифроаналоговые преобразователи, нуль-органы, одни из которых соеданены с регуляторами коэффициентов усиления, другие подключены к устройствам управления цифроаналоговыми преобразователями, и регистрирующее устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен делителями напряжения, линейные ключи выполнены трехканальными.

при этом первый делитель напряжения состоит из постоянных резисторов и соединен с первым каналом первого линейного ключа, а выход его подключен на первый вход первого нуль-органа, второй делитель напряжения состоит из последо вательно соединенных постоянного рез1агстора и первого цифрового управляемого резистора и соединен со вторым каналом

первого линейного ключа, а вькод его подключен на первый-вход второго нульоргана, третий канал первого линейного ключа подключен ко вторым входам первого и второго нуль-органов, третий де-

5 литель напряжения состоит из постоянного резистора и второго цифрового управляемого резистора и соединен с первым каналом второго линейного ключа, а выход его подключен на первьй вход тре0 тьего нуль-органа, четвертый делитель напряжения состоит из постоянного резистсра и третьего цифрового управляемого резистбра и соединен со вторым каналом второго линейного ключа, а выход

5 его подключен на первый вход четвертого нуль-органа, вькод третьего канала линейного ключа подключен ко втсрым входам третьего и четвертого нуль-органов,

:Источникн информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 541093, кл. О-01 J З/ОО, опублик. 1975.

опублик. 17.07.78.