Фотоэлектрический анализатор Советский патент 1982 года по МПК G01J1/44 

(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР

1

Изобретение относится к фотоэлектрическим средствам анализа веществ, а именно фотоэлектрических устройств, содержащих опорный компенсационный канал, и может быть использовано, например, в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и т. д. для определения содержания белка и жира в молоке путем измерения оптической плотности.

Известен фотоэлектрический анализатор, содержащий источник излучения, оптически связанный через фотометрическую кювету с фотоприемником, подключенным к усилителю и далее к регистратору 1.

Недостатком данного фотоэлектрического анализатору является то, что он не позволяет получать достаточно точные результаты измерений вследствие нестабильности его отдельных элементов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является фотоэлектрический анализатор, содержащий источник излучения с регулирующим элементом, оптически связанный через фотометрическую кювету с основным фотоприемником, усилитель, выход которого соединен с входами двух

синхронных детекторов, управляющие входы которых соединены с блоком управлени, выход первого синхронного детектора соединен с регистратором, а выход второго синхронного детектора подключен к входу регулирующего элемента 2.

Недостатком известного устройства является то, что стабилизация измерительного тракта осуществляется путем введения в пучок света на сравнительной длине волны эталонного светофильтра. При этом подразумевается, что оптическая плотность на сравнительной длине волны постоянна, то есть не зависит отконцентрации исследуемой, среды. Однако для большинства сред невозможно найти такую сравнительную длину волны, ,5 при которой оптическая плотность была бы постоянной и не менялась бы от концентрации исследуемого продукта.

Известное устройство не обеспечивает

эффективную стабилизацию измерительного

тракта, что не позволяет получать высокую

20 точность измерения оптической плотности

вещества.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем оптической плотности вещества. Для достижения указанной цели в устройство, содержащее источник излучения с регулирующим элементом, оптически связанный через фотометрическую кювету с основным фотоприемником, усилитель, выход которого соединен с входами двух синхронных детекторов, управляющие входы которых соединены с блоком управления, выход первого синхронного детектора соединен с регистратором, а выход второго синхронного детектора подключен к входу регулирующего элемента, введены генератор импульсов, дополнительный фотоприемник и блок коммутаций, один вход которого соединен с основным фотоприемником, другой вход - с дополнительным фотоприемником, выход связан с ходом усилителя, а управляющий вход соединен с блоком управления, вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с входом регулирующего элемента. На чертеже показана структурная схема устройства. Устройство содержит источник 1 излучения, оптически связанный через фотометрическую кювету 2 с фотоприемником 3, усилитель 4, первый синхронный детектор 5, второй синхронный детектор 6, блок 7 управления, регистратор 8, генератор 9 импульсов, дополнительный фотоприемник 10, блок 11 коммутаций, регулирующий элемент 12, через который генератор 9 импульсов соединен с источником 1 излучения. Блок 7 управления соединен с управляющими входами синхронных детекторов 5 и 6 и блоком 11 коммутаций, к двум входам которого подключены фотоприемники 3 и 10, а выход соединен с входом усилителя 4, выход которого соединен со входами синхронных детекторов 5 и 6. Причем выход синхронного детектора 5 соединен с регистратором 8, а выход синхронного детектора 6 - с входом регулирующего элемента 12, другой вход которого соединен с входом блока 7 управления. Устройство работает следующим образом. Генератор 9 импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы, которые через регулирующий элемент 12 поступают на источник 1 излучения, в качестве которого используют, например, светодиод. Дополнительный фотоприемник 10 является опорным и на него непосредственно подается сигнал с источника 1 излучения. Фотоприемник 3 является измерительным и на него излучение подается через фотометрическую кювету 2 с исследуемым веществом. Причем фотоприемник 3 и дополнительный фотоприемник 10 должны быть идентичными. Идентичность фотоприемников обеспечивается или путем отбора из имеющихся в наличии, или на стадии изготовления (из полупроводниковой пластины берут два соседних кристалла фотоприемника - они обладают практически идентичными характеристиками). Схема 7 управления с помощью блока 11 коммутаций поочередно подключает фотоприемники 3 и 10 к входу усилителя 4 таким образом, что на выходе усилителя появляется усиленный сигнал то от фотоприемника 3, то от дополнительного фотоприемник.а 10. Усиленный сигнал поступает на синхронные детекторы 5 и 6, на синхронизирующие входы которых поступают управляющие сигналы с блока 7 управления. Блок 7 управления работает таким образом, что при подключении фотоприемника 3 на вход усилителя 4, включается синхронный детектор 5, а при подключении к усилителю 4 дополнительного фотоприемника 10 включается синхронный детектор 6. Напряжение, выделяемое синхронным детектором 5, подается на регистратор 8 и пропорционально оптической плотности вещества, находящегося в фотометрической кювете 2. Напряжение, выделяемое синхронным детектором 6, пропорциональное опорному сигналу, с помощью регулирующего элемента 12, управляет амплитудой импульсов питания, поступающих на источник 1 излучения. При изменении чувствительности фодоприемников 3 и 10 или мощности излучения источника 1, или коэффициента передачи усилителя 4 сигнал с выхода синхронного детектора 5 будет поддерживаться постоянным и величина его будет зависеть только от свойств измеряемой среды. Это происходит вследствие того, что, например, при увеличении коэффициента передачи усилителя 4 из-за влияния те.мпературы сигнал на выходе усилителя 4 возрастает, вследствие чего возрастает сигнал на выходе синхронного детектора б, а это приведет под воздействием регулирующего элемента 12 к уменьщению мощности излучения источника 1 излучения, Данное изобретение позволяет увеличить мощность излучения во время действия импульса не увеличивая средний ток через источник излучения, что дает существенное увеличение фототока снимаемого с фотоприемников и соответственно снижение требований к усилителю, что, в свою очередь, приводит к повыщению стабильности работы всей схемы. В результате фотоэлектрический анализатор становится нечувствительным к изменению температуры окружающей среды и изменению передаточных характеристик элементов схемы, мощности источника излучения и чувствительности фотоприемников. что увеличит сферу применения фотоэлектрических устройств в различных системах, Формула изобретения Фотоэлектрический анализатор, содержащий источник излучения с регулирующим элементом, оптически связанный через фотометрическую кювету с основным фотоприемником, усилитель, выход которого соединен с входами двух-синхронных детекторов, управляющие входы которых соединены с блоком управления, выход первого синхронного детектора соединен с регистратором, а выход второго синхронного детектора подключен к входу регулирующего элемента, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерений оптической плотности вещества, в него введены генератор импульсов, дополнительный фотоприемник и блок коммутаций, один вход которого соеди«ен с основным фотоприемником, другой вход -

с дополнительным фотоприемником, выход связан с входом усилителя, а управляющий вход соединен с блоком управления, вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с входом регулирующего элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2909618, кл. G 01 J 1/44, 1980 (прототип).