Фотометр Советский патент 1981 года по МПК G01J1/16 

(54) ФОТОМЕТР

1

Изобретение относится к фотометрическим измерениям и может быть использовано в химической промышленности для контроля замутненных технологических смесей, в частности в химико-фотографической промышленности для контроля процесса физического созревания эмульсии.

При контроле замутненных технологических смесей имеют дело с гетерогенными средствами, представляющими взвесь частиц в жидкой или газообразной среде. При этом невозможно избежать выпадения осадков на стенках измерительной камеры. Загрязнение окон измерительной камеры является одной из наиболее сунхественных причин, ВЛИЯЮШ.ИХ на точность измерения. Обычно компенсация погрешностей связана с необходимостью отключения прибора, чистки окон измерительной камеры, регулировки отдельных элементов и т. д.

.Известны фотометры, в которых компенсация загрязнений окон измерительной камеры достигается тем, что оптические оси выходящих в измерительную камеру потоков излучения выполнень пересекающимися в плоскости входного окна под равными

углами к плоскости этого окна, а оги дяшего потока и потока рассеянного iii.-yчения выполнены пересекающимися п нлоскости выходного окна под равн1 1ми углами 1.

Однако область применения таких устройств ограничена рассеивающими средами, в то время как в химическо : промышленности приходится контролировать замутненные среды, слабо рассеив; кя1 ие свет.

10

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фотометр для контроля жидких и газообразных сред, содержащий источник излучения, установленные по ходу излучения рабочую каме15ру, имеющую не менее четырех окон, систему формирования двух оптических каналов, причем оси оптических каналов выполнены пересекающими плоскость одного из окон в одной точке и под равными углами к плоскости окна, фотоприемник, систему

30 обработки сигналов 2.

Недостатком этого устройства является возможность влияния ошибок, обусловленных неодинаковым загрязнением окон камеры, на результат измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения и диапазона контролируемых сред за счет исключения влияния загрязнения окон измерительной камеры на результат измерения.

Для этого в фотометре, содержащем источник излучения, установленные по ходу излучения рабочую камеру, имеющую не менее четырех окон, систему формирования двух оптических каналов, причем оси оптических каналов выполнены пересекающими плоскость одного из окон Б одной точке и под равными углами к плоскости окна, фотоприемник, систему обработки сигналов, оси оптических каналов с помощью оптических элементов расположенных вне рабочей камеры, выполнены пересекающими каждое из окон камеры, но в разной последовательности, причем количество пересечений с окнами в обоих каналах равны.

На чертеже приведена блок-схема фотометра.

Фотометр содержит источник коллимированного света, например лазер 1, систему формирования двух оптических каналов, состоящую из зеркального обтюратора 2, электродвигателя 3, зеркал 4-9, измерительную камеру 10 со светопропускающими окнами 11-14, фотоприемник 15, систему обработки сигналов с фотоприемника, состоящую из предусилителя 16, элемента автоматической регулировки усиления (АРУ) 17, основного усилителя 18, усилителя АРУ 19, электронного коммутатора 20, интеграторов 21, 22, блока вычитания 23, регистрирующего прибора 24, датчика опорного сигнала 25 и усилителя датчика опорного сигнала 26.

Фотометр работает следующим образом.

Свет от источника 1 зеркальным обтюратором 2, приводимым во вращение электродвигателем 3 поочередно направляется по двум каналам. В один полупериод свет зеркалами 4, 6, 7, 9 направляется через измерительную камеру 10 на фотоприемник 15. При этом свет проходит последовательно через окна 11 -14 камеры. В следующий полупериод свет зеркальным обтюратором 2 и зеркалами 8, 5 направляется через камеру на фотоприемник 15. При этом свет проходит последовательно через окна 11 -14.

В фотоприемнике возбуждаются сигналы, представляющие собой последовательность импульсов, соответствующих свету, прощедшему по первому и второму оптическим каналам, которая усиливается предварительным усилителем 16 и через элемент АРУ 17 подается на основной усилитель 18. Далее сигналы при помощи

электронного коммутатора 20 синхронно разделяются по двум электрическим каналам, содержащим интеграторы 21 и 22. Управление коммутатором осуществляется прямоугольными импульсами, синхронными с вращением обтюратора, датчиком опорного сигнала 25, работающим в режиме срыва генерации через усилитель 26. С выхода интеграторов постоянные напряжения, пропорциональные амплитудам импульсов

указанных сигналов, подаются на блок вычитания 23 и далее на регистрирующий прибор 24. Уровень сигнала в первом электрическом канале, пропорциональный интенсивности света, прощедщего через первый оптический канал, поддерживается постоянным с помощью АРУ 17 и усилителя 19. Благодаря этому, разность указанных сигналов становится пропорциональной отнощению сигналов.

(1-:), (1)

где и - показания регистрирующего прибора 24;

tl,-интенсивность света, прощедщего по первому оптическому каналу и попавщего на фотоприемник 15; 2.- интенсивность света, прощедщего по второму оптическому каналу и попавщего на фотоприемник 15; А - постоянная прибора. Так как свет в обоих каналах пересекает каждое светопропускающее окно в одной точке и под равными углами к плоскости окна, пропускания этих окон для света в обоих каналах .равны, и интенсивности света, прощедщего по первому и второму каналам, определяются следующими соотнощениямиT,loSTnT«T,T,.. (2)

Па 0081,1 T,iTwT,, (3) гдеТо - интенсивность источника света;

S - чувствительность фотоприемника;Tiijn,

Tij,Tt4 -соответственно пропускания светопропускающих окон 11, 12, 13, 14;

f - коэффициент ослабления среды;

- расстояние между светопропускающими окнами И и 12;

Lj3,i -расстояние между светопропускающими окнами 13 и 14;

Ln,ti-расстояние между светопропускающими окнами 11 и 13;

LU.II - расстояние между светопропускающими окнами 12 и 14.

Показания регистрирующего прибора 24,

как следует из (1),(2) и (3), равны

U А (i- .,в-L,,0)f

и не зависят от пропускания окон. Тем