Автоматический фотометр Советский патент 1982 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к аналитичес кой измерительной технике, а именно к фотометрии, и может быть применено для анализа состава жидких и газообразных сред во многих отраслях промышленности - химической, нефтеперера батывающей, медицинской и других. Известен фотометр, содержащий источник света, оптическое устройство, кювету, светочувствительное устройство, на выходе которого формируются измерительный и сравнительный сигналы В приборе имеются средства для автоматического изменения энергии, расходуемой световым источником, так, чтобы выход светочувствительного устройства устанавливался на определенном уровне. Таким образом, уровень сравнительного сигнала поддерживается постоянным с помощью схемы автоматической регулировки усиления ll 1Однако устройство характеризуется Недостаточной точностью измерений. Известен фотометр,снабженный источником света,светорасщепляющей системой служащей для получения измерительного и сравнительного лучей, кюветой, фотоэлектрическим приемником. К последнему подключена схема обработки сигналов, содержащая общий усилитель для электрических сигналов, создаваемых измерительным и сравнительным лучами. Коэффициент усиления усилителя регулируется при помощи схемы регулирования в зависимости от амплитуды сигнала, создаваемого эталонным лучом 2 Однако недостаточная точность измерений характерна для устройства. Наиболее близким к предлагаемому является автоматический фотометр, содержащий источник излучения, установленные по ходу излучения оптимес кое устройство и фотоприемник, измерительное устройство, состоящее из последовательно включенных предварительного усилителя, вход которого со3928единен с фотоприемникон, логарифматора, усилителя-ограничителя, вычитающего устройства и регистрирующего при бора, синхронизатора, вход которого включен между предварительным усилителем и логарифматором, а выход подключен к вычитающему устройствур Малый дйапазон регулировки, нели-, нейная зависимость параметров от температуры снижает точность йзмере-, НИИ в данной схеме. Цель изобретения - повышение точности измерений. Указанная цель достигается тем, что автоматический фотометр,, содержащий источник излучения, установленные |По ходу излучения оптическое устрой- ство и фотоприемник, измерительное устройство, состоящее из последовательно включенных предварительного усилителя, вход которого соединен с фотоприемником, логарифматора, усилителя-ограничителя, вычитающего устройства и регистрирующего прибора, синхронизатора, вход кото0ого включен между предварительным усилителем и логарифматором, а выход подключен к вычитающему устройству, введена схема автоматической регулировки уровня ограничения, состоящая из источника постоянного напряжения, компаратора, ключа, первого резистора, интегрирующего конденсатора, второго резистора и повторителя напряжения, причем вход компаратора подключен к выходу усили теля-ограничителя, а выход компа- , ратора - к управляющему входу ключа, вход ключа соединенс источником постоянного напряжения, а выход через первый резистор связан с интегрирующим конденсатором, зашунтированным вторым резистором, и с входом повторителя напряжения, выход которо го подключен к одному из входов усилителя-ограничителя . На фиг.I представлена структурная схема устройства, на фиг. 2 - схема автоматической регулировки уровня ограничения. Устройство содержит источник излу чения 1, оптическое устройство, сое тоящее из линзы 2, модулятора 3 интерференционного фильтра t, измерительной кюветы 5, сравнительной кюветы 6, линзы 7 и фотоприемника 8, а также измерительное устройство состоящее из предварительного усилителя 9, логарифматора 10, усилителяограничителя 11, вычитающего устройс тва 12, синхронизатора 13 и регистрирующего прибора И. автоматической регулировки уровня ограничёния 15 состоит из источника постоянного напряжения 16, компаратора 17, ключа 18, первого резистора 19, интегрирующего конденсатора 20, второго резистора 21 и : повторителя напряжения 22. Устройство работает следующим обг разом. Поток монохроматического излучения , создаваемый источником излучения 1 и интерференционным фильтром 4, посредством линзы 2 и модулятора 3 попеременно направляется в кюветы 5 и 6, заполненные анализируемой и сравнительной жидкостями соответсвенно, и фокусируется линзой 7 на фотоприемнике 8. На выходе фотоприемника образуется два импульса напряжения измерительный U и сравнительный Un, амплитуды которых пропорциональны поглощению излучения в кюветах. Импульсы и и и/2 усиливаются предварительным усилителем 9 логарифмируются логарифматором 10 и поступают на вход усилителя-ограничителя 11. Для повышения чувствительности прибора в предлагаемом устройстве .предусмотрено следующее. Импульсы напряжения, поступающие на вход усилителя-ограничителя, ограничиваются снизу на уровне Цурр . Значения напряжений, превышающие , усиливаются усилителем-ограничителем 11, а значения напряжений, лежащие ниже и р , срезаются. Таким образом, на входе усилителя-ограничителя формируются импульсы. (K,,enU -Uorp ) и A,,,,-Uorp), где А, А« - амплитуды измерительного и сравнительного сигналов соответственно К- - коэффициент усиления предварительного усилителя 9; Kij - коэффициент усилителяограничителя 11. Значение Ал поддерживается постоянным с помощью схемы автоматической регулировки уровня ограничителя.Необходимое значение Аг| устанавливается порогом срабатывания компаратора 17 т.е. выполняется условие . Импульсы А . и А- поступают на вход вычитающего устройства 12, в котором 5 с помощью синхронизатора 13 происходит синхронное детектирование импуль сов и вычитание х амплитудных значе ний. Напряжение на выходе вычитающег устройства и,,( пропорционально логарифму отношения амплитуд измерительного и сравнительного импульсов. V,y л, 0 , что обеспечивает получение результата измерения в единице концентрации измеряемого вещества. Напряжение twf поступает на регистрирующий .прибор Н. В процессе измерения значение А может изменяться в зависимости от условий окружающей среды, нестабильности элементов и т.д. Если A,, то компаратор 17 срабатывает. Напряжение, необходимое для открывания клю ча 18, с выхода компаратора подается на управляющий вход ключа и открывает его. Конденсатор 20 через первый резистор 19 и открытый ключ 18 заря жается от источнйка постоянного напря жения 16. Уровень напряжения U на конденсаторе 20 через повторитель напряжения 22 поступает на один из входов- усилителя-ограничителя 11 и является уровнем ограничения усилителя-ограничителя . По мере заряда конденсатора 20 напряжение на нем растет и, следовательно, амплитуды А и А0 уменьшаются. Это происходит до тех пор, пока значение АО не станет меньше . При A(.,p на выходе компаратора устанавливается напряжение, необходимое для закрывани ключа 18, которое подается на управляющий вход ключа и закрывает его. Конденсатор 20 разряжается через второй резистор 21, напряжение U уменьшается и соответственно растут амплиАО. Это происходит до тех туды А и пока не выполнится условие пор, при котором схема работает A-i Ucpаналогично. Таким образом, амплитуда сравнительного импульса поддерживается постоянной А| путем автомати ческой регулировки уровня ограничения усилителя-ограничителя. 16 Введение в устройство схемы автоматической регулировки уровня ограничения позволяет в широких пределах компенсировать колебания температуры окружающей соеды, нестабильность фотоприемника, источника излучения, т.е. повысить точность и чувствительность прибора, улучшить его характеч : ристики. Формула изобретения Автоматический фотометр, содержащий источник излучения,установленные по. ходу излучения оптическое устройство и фотоприемник,измерительное устройство, состоящее из последовательно включенных предварительно го усилителя, вход которого соединен с фотоприемником ,логарифматора,усилителя-ограничителя, вычитающего устройства,регистрирующего прибора,cинxpoнизafора,вход которого включен между предварительным усилителем и логарифматором, а выход подключен к вычитающему устройству, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в устройство введена схема автоматической регулировки уровня ограничения, состоящая из источника постоянного напряжения, компаратора, ключа, первого резистора, интегрирующего конденсатора, второго резистора и повторителя напряжения, причем вход компаратора подключен к выходу усилителяограничителя, а выход компаратора к управляющему входу ключа, вход ключа соединен с источником постоянного напряжения, а выход через первый резистор связан с интегрирующим конденсатором, зашунтированным вторым резистором, и с входом повторителя напряжения, выход которого подключен к одному из входов усилителя-ограничителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции № 2126017, кл. G 01 N 21/00, опублик. 1972. 2.Патент ФРГ № 2140335, кл. G 01 J 1/10, опублик. 1976. 3.Патент Англии N 1150531, кл. G 1 А, опублик. 1971 (прототип).

f8 /