Устройство для регулирования концентрации оптически активных растворов Советский патент 1982 года по МПК G05D11/00 

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, для прецизионного контроля и 1 егулирования концентрации оптически активных растворов.

Известно устройство с регулирующим элементом в виде мостовой схемы, два плеча в которой составляют реохорд задатчика, а два других пл.еча реастат обратной связи исполнительного механизма 1.

Однако устройство не обеспечивает автоматического контроля концентрации раствора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для точного определения углов поворота плоскости поляризации поляризованного светового потока при прохождении его через жидкостный раствор оптически активного вещества или газ, содержащее источник света, николь, трубку с раствором, компенсатор и анализатор 2J.

Однако известное устройство не обеспечивает автоматический контроль концентрации раствора и точное поддержание ее на заданном урювне.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее оптически последовательно соединенные источник света, николь, трубку с раствором и анализатор, а также первый исполнительный механизм, введены газовая ячейка поглощения, установленная в соленоиде, два регулятора второй исполнительный механизм, генератор опорного напряжения и два фотоприемника, первый из которых оптически связан с анализатором и выходом подключен к первому входу первого регулятора, вьисод которого соединен с входом первого исполнительного механизма, второй фотоприемник оптически -связан с источником света, в ка20честве которого применен лазер, и выходом подключен через второй регулятор к выходу второго исполнительного механизма, причем газовая ячейка поглощения расположена между трубкой и раствором и анализатором, а генератор опорного напряжения подключен к соленоиду и второму входу первого регулятора.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

УстройЛво содержит одночастотный стабилизированный по частоте газовый источник света (лазер) 1, николь 2, трубку с раствором 3, газовую.ячейку поглощения 4 в соленоиде 5, анализатор 6, первый фотоприемник 7, первый регулятор 8, состоящий из усилителя фазового детектора 10, генератор 12 опорного напряжения и усилителя 11 постоянного тока, первый исполнительный механизм 13, катетер 14, второй фотоприемник 15, второй регулятор 16 и второй исполнительный механизм 17, стабилизирукиций частоту генерации лазера 1.

Устройство работает следующим образом.

С генератора 12 опорного напряжения на соленоид 5 подается переменное напряжение, создавая на газовой ячейке поглощения 4 переменное аксиальное магнитное поле, при этом контур линии поглощения газовой среды ячейки 4 (например, неоновой,для излучения лазера 1 на X 6328 А ), расщепляется на две циркулярно-поляри зованные компоненты (j и О, имекяцие лево- и правовращающие круговые поляризации. В переменном магнитном поле они меняются по частоте местами с частотой переменного магнитного поля.

В состоянии, соответствующем заданному уровню концентрации, частота генерации лазерного излучения, прошедшего через ячейку 4, совпадает с центром симметрии расщепленных контуров поглощения и О компонент при этом сигнал ошибки, поступающий на регулятор 8, равен нулю. Изменение концентргщии оптически активного раствора (например, сахара в воде глюкозы в крови и т.п.) приводит к повороту плоскости поляризации, в результате чего свет на выходе трубки с раствором 3, являющейся поляризационным датчиком, будет в разной степени поглощаться О и о компонентами.

Вследствие нелинейности поглощения в переменном магнитном поле, в спектре светового луча, прющедшего через ячейку 4, появится переменная составляющая на частоте модуляции поля (сигнал ошибки) ,- который после усиления с фотоприемника 7 поступает на фазовый детектор 10, где сравнивается по фазе со вторым сигналом, поступающим с опорного генератора 12. Фазовый детектор 10, в зависимости от разности фаз сравниваемых сигналов (О либо 180) , вырабатывает постоянное напряжение положительной либо отрицательной полярности, амплитуда которого пропорциональна величине отклонения концентрации от.заданного уровня, а фаза определяет направление этого отклонения - выше или ниже заданного уровня. Далее постоянное напряжение усиливается и поступает на исполнительный механизм 13, регулирующий подачу в катетер 14 рабочего вещества и растворителя.

Формула изобретения

Устройство для регулирования концентрации оптически активных растворов , содержащее оптически последовательно соединенные источник света, николь, трубку с раствором и анализатор, а /также первый исполнительный механизм, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит газовую ячейку поглощения, установленную в соленоиде, два регулятора, второй исполнительный механизм, генератор опорного напряжения и два фотоприемника, первый из которых оптически связан с анализатором и выходом подключен к первому входу первого регулятора, выход которого соединен с входом первого исполнительного механизма, второй фотоп риемник оптически связан с источником света, в качестве которого применен лазер, и выходом подключен через второй регулятор к входу второго исполнительного механизма, причем газовая ячейка поглощения расположена между трубкой с раствором и анализатором, а генерато опорного напряжения подключен к соленоиду и второму входу первого регулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Зайцев Ю.В. Электроника в охране окружаиядей среды. М., 1979,

с. 34-36.

2.Ноздрев В.Ф. Практикум по общей физике. М., 1971, с. 282-287

(прототип).