Автоматический спектрофотометр Советский патент 1982 года по МПК G01J3/42 

1.

Изобретение относится к. оптическим спектральным приборам и может быть применено при количественном абсорбционном анализе состава веществ.

Известен автоматический спектрофотометр, содержащий механизм перемещения образцов и фотометрический тракт с блоком.стабилизации нуля и калибратором, причем калибратор выполнен в виде блсГка с регулируемым коэффициен- ,о том передачи, блок стабилизации нуля связан с механизмом перемещения образцов, который имеет, по крайней мере, три гнезда для образцов, в котором стабилизация нуля осуществляется уста«)5 новкой перед фотоприемником посредством механизма перемещения образцов, кюветы с холостой пробой и подачей напряжения смещения нуля с выхода усилителя фотометрического тракта, через 20 блок стабилизации нуля в противофазе на вход усилителя l.

Однако стабилизациянуля путем по-, дачи напряжения смещения нуля с выхода усилителя на его вход требует увеличения начального светового потока осветителя, т.е. смещения базисной линии на определенную величину, пропорциональную ее возможному отклонению от нулевого положения за счет старения источника света, .запылбния фотометрического тракта, изменения оптической плотности кюветы и т.д. Увеличение начального светового потока достиг;ается увеличением подводимой мощности к лампе осветителя фотометрического тракта, за счет чего резко снижается ее срок службы и, соответственно, надежность спектрофотометра.

Наиболее близким техническим решением явля,ется автоматический спектрофотометр, содержащий осветитель с источ- , НИКОМ питания,последовательно соединенный с регулятором интенсивности излучения , выход которого соединен с лампой осветителя, кюветное отделение, соединенные последовательно фотоприемник, усилитель и устройство обработки и

39605504

отображения сигнала, а также источник На чертеже изображена схема предлаопорного напряжения, сравнивающее уст-гаемого автоматического спектрофоторойство, первый вход которого соеди-метра,

нен с выходом усилителя, а второй вход Спектрофотометр содержит источс имеющимся источником опорного напря-5ник 1 питания, последовательно сожения, устройство памяти и ключ, сея-единенный с регулятором 2 интенсивносзанный своим выходом с входом устрой-ти излучения, выход которого соединен

ства памяти, и командное устройство,с лампой осветителя 3, сформированный

управляющие выходы которого соединенымонохроматический световой поток косоответственно с кюветным отделением, 10торого через кюветное отделение k,

устройством обработгси и отображениясодержащее кювету. 5 и два клапана 6

сигнала и ключом 2.и 7, связанные с ее входом, поступает

Недостатком этого спектрофотометрана фотоприемник 8, сигнал с выхода

является невысокая надежность, а так-которого через усилитель 9 поступает

же высокие энергозатраты в осветите- 5в устройство 10 обработки и отображеле. Это связано с тем, что в регуля-ния сигнала, интегрирующее устройстторе интенсивности излучения в ка-во 11, выход которого соединен с вхочестве управляющего устройства при-дом ключа 12, а вход - с выходом перменен электродвигатель, а в качест-вого сравнительного устройства 13,

ве исполнительного устройства - рео- 20первый вход которого соединен с выхостат.дом усилителя 9, а второй вход - с вы-ходом источника k опорного напряжеЦель изобретения - повышение на-ния, выход ключа 12 соединен с входом

дежности и одновременное снижениеустройства 15 памяти, выход которого

энергозатрат спектрофотометра. 25соединен с первым входом второго сравПоставленная цель достигается тем,нивающего устройства 16, второй вход что автоматический спектрофотометр,которого соединен с выходом генерасодержащий осветитель с источникомтора 17 пилообразного напряжения, уппитания, последовательно соединенныйравляющий вход регулятора 2 интенсивс регулятором интенсивности излучения 30ности излучения соединен с выходом выход которогосоедйнен с лампой осве-второго сравнивающего устройства 16, тителя, кюветное отделение, соединен-управляющие выходы А, Б, С и Д командные последовательно фотоприемник, уси-ного устройства 18 связаны соответстлитель и устройство обработки и отоб-венно с клапанами 6 и 7 кюветного отражения сигнала, а также источник .деления k, устройством 10 обработки опорного напряжения, сравнивающее отображения сигнала и ключом 12. ройство, первый вход которого соединен

с выходом усилителя, а второй вход - Автоматический спектрофотометр рас источником опорного напряжения, уст-ботает следующим образом, ройство памяти и ключ, связанный своим Сформированный осветителем 3 моновыходом с входом устройства памяти,хроматический световой поток через и командное устройство, управляющиекювету 5 подается на фотоприемник 8, выходы которого соединены соответствен-в котором осуществляется преобразовано с кюветным отделением, устройствомние светового потока в электрический обработки и отображения сигнала исигнал. Усиленный усилителем 9 электключом, снабжен вторым сравнивающимрический сигнал поступает в устройустройством, генератором пилообразно-ство 10 обработки и отображения сигго напряжения и интегрирующим уст-нала, в котором осуществляется корройством, при этом первый вход второ-рекция коэффициента преобразования, го сравнивающего устройства соединенвыбор необходимого диапазона измерес выходом устройства памяти, выход , отображение выходного сигнала нератора пилообразного напряжения со-и его регистрация, а также запоминаединен с вторым входом второго срав-ние выходного сигнала спектрофотометнивающего устройства, выход которогора на время коррекции нулевого си1- соединен с управляющим входом регуля-нала и коэффициента преобразования, тора,интенсивности излучения, вход Управление работой устройства 10 обинтегрирующего устройства соединен сработки и отображения сигнала осувыходом первого сравнивающего устрой-ществляется командой Д, поступаюства, а выход -.с входом ключа.щей с командного устройства 18. По

командам А и Б, поступающим с командного устройства 18, клапан ,6 закрывается, а клапан 7 открывается, при этом подача в кювету анализируемого продукта прекращается и в нее s через клапан 6 подается жидкость, например вода, с известной оптической плотностью, которая промывает кювету 5 и после установления оптических характеристик является образцом, вве- О денным внутрь кюветы 5.

Сравнительный электрический сигнал с выхода усилителя 9 и опорный сигнал от источника 14 опорного напряжения поступает на соответствующие входы 15 первого сравнительного устройства 13, где осуществляется их вычитание. Разностный сигнал, соответствующий смещению нулевого сигнала, усредняется интегрирующим устройством 11, напри- 20 мер RC-цепью, и через закрытый ключ 12 и устройство 15 памяти поступает на первый вход второго сравнивающего устройства 16, на второй вход которого поступает линейное пилообразное на- 25 пряжение с выхода генератора 17 пилообразного напряжения.

На участке возрастания пилообразного напряжения при достижении равенства напряжений на первом и втором входезо сравнивающего устройства 16 схема переходит в одно из устойчивых состояний, на участке спада - в другое устойчивое состояние.

Таким образом, на выходе сравниваю-55 щего устройства получают импульсный сигнал постоянной амплитудУ, длительность которого пропорциональна смещению нулевого сигнала спектрофотометра. Промодулированныйпо длительное- 40 ти импульсный сигнал с выхода сравнивающего устройства 1б поступает на управляющий вход регулятора 2 инте;нсивности излучения, например, на базу транзистора р-п переход которого 5 соединен с лампой осветителя 3.

При изменении длительности регулирующего сигнала .изменяется время включенного состояния регулирующего транзистора и соответственно изменяетс ч м эффективная мощность, подводимая от источника 1 питания к лампе осветителя 3, в результате изменяется световой поток осветителя, поддерживая нулевую линию спектрофотометра на одном -. и том же уровне. При подаче в кювету 5 анализируемого продукта, ключ 12, по команде С, поступающей с командного устройства 18, размыкается и на

время действия измерительного сигнала корректирующий сигнал хранится в устройстве -15 памяти. Интегрирующее устройство 11 исключает пульсации и повышает устойчивость работы схемы коррекции.

Спектрофотометр надежно работает при изменении нулевого сигнала на 40 от диапазона измерения, автоматически следит за этим изменением и компенсирует его, при этом дрейф нулевого сигнала в автоматическом режиме работы корректора составляет не более 0,5%. Применение импульсного питания лампы осветителя и компенсация отклонения нулевого сигнала путем изменения длительности регулирующих импульсов позволяет снизить эффективную мощность, , подводимую к лампе осветителя, мощность, выделяемую на регуляторе интенсивности излучения, и соответственно увеличить время безотказной работы лампы, уменьшить мощность источника питания и его габариты, что позволяет повысить надежность спектрофотометра и снизить его энергозатраты.

Формула изобретения

Автоматический спектрофотометр, содержащий осветитель с источником питания, последовательно соединенным с регулятором интенсивности излучения выход которого соединен с лампой осветителя, кюветное отделение, соединенные последовательно фотоприемник., .усилитель и устройство обработки и отображения сигнала, а также источник опорного напряжения, сравнивающее устройство, первый вход которого соединен с выходом усилителя, а второй вход - с источником опорного напряжения, устройство памяти и ключ, связанный своим выходом с входом устройства памяти, и командное устройство, управляющие выходы которого соединены соответственно с кюветным отделением, устройством обработки и отображения сигнала и ключом, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности с одновременным снижением энергозатрат, он снабжен вторым сравнивающим устройством, генератором пилообразного напряжения и интегрирующим устройством, при этом первый вход второго сравнивающего устройства соединен с выходом устройства памяти.

выход генератора пилообразного напряжения - с вторым входом второго сравнивающего устройства, выход которого соединен с управляющим входом регулятора интенсивности излучения, вход интегрирующего устройства соединен с выходом первого Сравнивающего устройства, а вых&д - с входом ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР Р 667824, кл. G 01 J , 1979.

2.Автоматические приборы для измерения концентрации суспензий. М., Машиностроение, 1979 с. 99 (прототип). .