Фотометрический анализатор Советский патент 1982 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к физике-: химическим методам анализа, а более конкретно к фотоабсорбциометрическим анализаторам состава веществ в производствах химической,нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известно устройство, содержащее оптическую измерительную систему, усилитель, цифровую измерительную систему, привод регулятора интенсивности излучения и цифровой индикатор

В данном устройстве операция приведения рабочего сигнала к опорному уровню осуществляется с помощью блока установки кода эталонного уровня и привода регулятора интенсивности излучения EI.

Недостатками известного устройства являются громоздкость и низкая надежность конструкции, вызванные наличием электропривода и механических узлов регулировки интенсивности излучения, а также невозможность автоматизации всего процесса измерения

(например, для использования в промышленных условиях) в связи с тем, -ЧТО для -установки опорного уровня

(регулировки интенсивности излучения) требуется удале ние образца .из кюветного пространства.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является фотометриче.ский анализатор содержащий измерительную систему, включающую в себя последовательно установленные по ходу излучения источник излучения,элементы формирования световых- потоков,кюветы,мо10дулятор со светофильтрами и приемник излучения, подключенный через уртройство преобразования к входу вычислительного устройства, причём модулятор снабжен формирователем

15 синхронизируюпшх импульсов, подключенным к соответствующему входу устройства преобразования 2J.

Недостатком известного устройства является ограниченная точность изме20рения , обусловленная большим значением мультипликативной составляющей погрешности, вызываемой взаимным влиянием импульсов сигналов в общем тракте усиления, которое возникает

25 из-за переходных процессов в усилителе.

В известном устройстве, как и в других многоканальных фотометрах, форма импульсов сигналов на приемни- ,

30 ке определяется соотношением диаметров светового потока и светофильтр а частота их следования - скорость вращения диска. При реальных соот нетпениях форма импульсов близка к полуперио ду синусоиды, а частота и следования находится в пределах 10...50 Гц. Применяемые для усиления сигналов с такой низкой часто той следования НС-усилители,при реально используемых значениях емкости переходных конденсаторов, ко денсаторов обратной связи, и входных сопротивлений каскадов всегда приводят к искажениям импульсов, вы зываемым переходными процессами, в виде завала вершины импульса и обратных выбросов. Причем обратный выброс импульса одного сигнала вли яет на значение постоянной составляющей другого сигнала, что приводит к отклонению характера изменения результирующего отношения сигналов от характера изменения ин формативного параметра. Это отклонение максимально в конце шкалы. Влияние изменений одного из сиг налов на другой создает мультипли кативную составляющую погрешности устройства, которая тем больше,чем значительнее искажения от переходных процессов .и чем сильнее сигналы отличаются друг от друга. В реальных условиях из-за разли чия в пропусканиях светофильтров, неравномерности спектра поглощения вещества и т.п. сигналы могут отличаться Б три раза и более. При этом мультипликативная составляющая погрешности может достигать 50%. Цель изобретения - повышение то чости измерений . Указанная цель достигается тем, что в известном фотометрическом анализаторе, содержащем измеритель ную систему, включающую в себя последовательно установленные по ходу излучения источник излучения,элемен ты формирования световых потоков, кюветы, модулятор со светофильтрами и приемник излучения, подключенный через устройство преобразования к входу вычислите тьного устройства, причем модулятор снабжен формирователем синхронизирующих лмпульсов подключенным к соответствующему вхо ду устройства преобразования, устройство .преобразования выполнено в виде амплитудно-временного преобразователя, генератора счетных импульсов, кольцевого счетчика, по крайней мере двух схем выборки и хр нения, включающих в себя последовательно соединенные элемент И, счетчик и оперативное запоминающее устройство, и программный блок, выход которого соединен с вычислительным устройством, а входы - с выходами схем выборки и хранения, первые входы схем И которых соединены с генератором счетных импульсов, вторые входы - с выходом амплитудно-временного преобразователя, вход которого ,соединен с приемником излучения, а третьи входы - с соответствующими выходами кольцевого счетчика, вход ко- торого соединен с формирователем синхронизирующих импульсов. На чертеже показана структурная схема устройства. В качестве примера реализации изобретения рассматривается четырехканальная схема устройства. Устройство содержит оптическую измерительную систему 1, состоящую из последовательно установленных источника 2 излучения, элементов фор|мирования световых потоков 3, кюве:ты 4, модулятора 5 со светофильтрами 6и приемника 7 излучения, причем модулятор 5 снабжен формирователем 8 синхронизирующих имйульсов устройство 9 преобразования, состоящее из амплитудно-временного преобразователя 10, генератора 11 счетных импульсов, кольцевого счетчика 12, четырех элементов И 13, четырех счетчиков 14,Четырех оперативных запоминающих устройств 15, программного блока 16, и вычислительное устройство 17. Вход амплитудно-временного преобразователя Ю соединен непосредственно с выходом приемника 7излучения, а его выход - с вторыми входами элементов И, с первыми входами которых соединен выход генератора 11 счетных импульсов, а с третьими входами соединен соответствующий выход кольцевого счетчика 12,вход которого соединен с выходом формирователя 8 синхронизирующих импульсов. Последовательно соединенные элемент И, счетчик 14 и оперативное запоминающее устройство 15 представляет собой схему выборки и хранения. Выходы ьзсех четырех оперативных запоминающих устройств 15 через программный блок 16 связаны с вычислительным: устройством 17. Устройство работает следующим образе. При пересечении вращающимся модулятором с двумя светофильтрами двух СЕ/етовых потоков на приемнике образуются четыре импульса сигналов с соотЕ1етствующими амплитудами, в амплитудно-временном прео&разоват ле они преобразуются в импульсы с длительностями, . пропорционг1льными амплитудам. Распределение импульсов по каналам и их квантование по длительности осуществляется с помощью элементов И, генератора импульсОВ и кольцевого счетчика. На вход .кольцевого счетчика пост пают с формирователя 8 синхронизирующих импульсов импульоы, синхрони зированные с моментом п)исутствия сигнала на выходе приемника. Кольце вой счетчик имеет четыре выхода, каждый из которых соединен с одним из входов соответствующего элемента И. На вторые входы каждого элемента И поступают импульсы с соответствующими длительностями, а на первйе входы - счетные импульсы.Таким образом, на выходе каждого элемента И возникает пачка счетных импульсов, соответствующая только одному из сигналов. Из счетчика 14 код числа }i- импульсов в пачке переносится в оперативное запоминающее устройство 15, откуда с помощью программного блока 16 в определенг ной последовательности вводится в вычислительное устройство 17, где реализуется алгоритм вычислений по формуле .ci «(i-.-itit) где cL - значение регистрируемой /выходной величины; К -коэффициент размерности шкалы; N-- числовое безразмерное представление амплитуды сигнала 1Г,-. Прздпагаемое изобретение позволя повысить точность, так -как благодар тому, что амплитуднр-временной преобразователь 10 непосредственно сое динен с выходом приемника излучения и импульсные сигналы не проходят че рез общий тракт усиления взаимное влияние сигнала на сигнал не возникает. Таким образом, в устройстве мул типликативная составляющая погрешно ти, создаваемая переходными процесс ми в общем тракте -усиления, отсутст вует . Логический принцип распределения сигналов исключает все недостатки, свойственные аналоговьлм распределительным устройствам. Погрешность здесь не превышает одной ступени квантования, которую можно сделать достаточно низкой, увеличив частоту генератора счетных импульсов. Формула изобретения Фотометрический ангипизатор,содержащий измерительную систему, включающую в себя последовательно установленные по ходу излучения источник излучения элементы формирования све- товых потоков, кюветы, модулятор со светофильтрами и приемник излучения, подключенный через устройство преобразования к входу вычислительного устройства, причем модулятор снабжен формирователем синхронизирующих импульсов , подключенным к соответствующему входу устройства преобразования, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, устройство преобразования выполнено в виде амплитудно-временного преобразователя, генератора счетных лмпульсов, кольцевого счетчика, по крайней мере двух схем выборки и хранения, включающих в себя последовательно соединенные элемент И, счетчик и оперативное запоминающее устройство, и программный блок,. выход которого соединен с вычислительным устройством, а входы - с выходами схем выборки и хранения, первые входы схем И которых соединены с генератором счетных импульсов, вторые входы - с выходсми амплитудно-временного преобразователя, вход которого соединен с приемником излучения, а третьи входы с соответствующими выходами кольцевого счетчика, вход которого соеди нен с формирователем -синхронизирующих импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 535469, кл. G 01 J 1/44, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР 568849, кл, G 01 J 1/44, 1977 (прототип).