Многолучевой фотометр

Многолучевой фотометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

МНОГОЛУЧЕВОЙ ФОТОМЕТР, содержащий блок питания, основной источник излучения, двухлучевую оптическую систему, последовательно расположенные по ходу первого луча кювету, первую полупрозрачную пластину, первый интерференционный фильтр и первый фотоприемник, последовательно расположенные по ходу второго луча вторую полупрозрачную пластину, второй интерференционный фильтр и второй фотоприемник , третий интерференционный фильтр и третий фотоприемник, расположенные на оси, перпендикулярной первому лучу и проходящей через центр первой полупрозрачной пластины, четвертый интерференционный фильтр и четвертый фотоприемник, расположенные на оси, перпендикулярной второму лучу и проходящей через центр второй полупрозрачной пластины, и, блок обработки электрических сигналов, причем первая полупрозрачная пластина 1расположена под углом 43 к рпт цческ6Й оси первого и третьего фотоприемнй-ков , вторая полупрозрачная пластина расположена под углом 45 к оптической оси второго и четвертого фотоприемников , а выходы фотоприемников подключены к входам блока обработки электрических сигналов, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерений, в него введены дополнительный источник излучения, первая и вторая однолучевые оптические § системы, тактовый генератор, коммутаW тор, синхродетектор и вычитающее устройство , причем дополнительный источник излучения расположен на оси, перпендикулярной первому и второму лучам и проходящей через центры полупрозрачных пластин, между дополнительным источником излучения и первой и второй полупрозрачными пластинами расположены собтветственно первая и вторая X) однолучевые оптические системы, выход SD N9 тактового генератора соединен с управ пяющими входами коммутатора и синхро 4 3 детектора, вход коммутатора соединен с выходом блока питания, а выходы подключены к основному и дополнительному источникам излучения, вход синхродетектора соединен с выходом блока обработки Электрических сигналов , а выходы подключены к входам вычитающего устройства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

2276 A (19) (11) <5ц4 С 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙ (21) 3722634/24-?5 (22) 05.04.84 (46) 30.09.85. Бюл. № 36 (72) Г.Г.Погосов, С.А.Хуршудян, M.À.Êàðàáåãoâ, IO.È.Êîìðàêoâ и И.С.Кузнецова (7 1) Тбилисское научно-производственное объединение "Аналитприбор" (53) 535.242(088.8) (56) Абсорбционно-проточный фотометр

FA-3."Process Engineering". 9-10, 1979, р.?90.

Патент Великобритании ¹ 1416182, кл. С 01 N 21/2?, 1975. (54)(57) МИОГОЛУЧЕВОЙ ФОТОМЕТР, содержащий блок питания, основной источник излучения, двухлучевую оптическую систему, последовательно расположенные по ходу первого луча кювету, первую полупрозрачную пластину, первый интерференционный фильтр и первь1й фотоприемник, последовательно расположенные по ходу второго луча вторую полупрозрачную пластину, второй интерференционный фильтр и второй фотоприемник, третий интерференционный фильтр и третий фотоприемник, расположенные на оси, перпендикулярной первому лучу и проходящей через центр первой полупрозрачной пластины, четвертый интерференционный фильтр и четвертый фотоприемник, расположенные на оси, перпендикулярной второму лучу и проходящей через центр второй полупрозрачной пластины, и, блок обработки электрических сигналов, причем первая полупрозрачная пластина

1расположена под углом 43 к оптической сс первого и третьего фотопрйемнйков, вторая полупрозрачная пластина расположена под углом 450 к оптической оси второго и четвертого фотоприемников, а выходы фотоприемников подключены к входам блока обработки электрических сигналов, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены дополнительный источник излучения, пер вая и вторая однолучевые оптические Я системы, тактовый генератор, коммутатор, синхродетектор и вычитающее устройство, причем дополнительный источник излучения расположен на оси, перпендикулярной первому и второму лучам и проходящей через центры полупрозрачных пластин, между дополнитель" ным источником излучения и первой и второй полупрозрачными пластинами расположены соответственно первая и втора однолучевые оптические системы, выход тактового генератора соединен с управляющими входами коммутатора и синхродетектора, вход коммутатора соединен с выходом блока питания, а выходы подключены к основному и дополнительному источникам излучения, вход синхродетектора соединен с выходом блока обработки электрических сигналов, а выходы подключены к входам вычитающего устройства.! 1182

Изобретение относится к аналити- ческой измерительной технике, а именно к многолучевым фотометрическим анализаторам, и может быть использо-. вано .для анапиза жидких и газообразных сред в химической, медицинской, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышения точности измерений. 10

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит блок 1 питания, источник 2 излучения, двухлучевую оптическую систему 3, кювету 4, пер- 15 вую 5 и вторую 6 полупрозрачные пластины, первый 7, второй 8, третий 9 и четвертый 10 интерференционные фильтры, первый 11, второй 12, третий

13 ичетвертый 14фотоприемники,блок <20

15 обработки электрических сигналов, дополнительный источник 16 излучения, первую 17 и вторую 18 однолучевые оптические системы, тактовый генератор 19, коммутатор 20, синхродетектор 21 и вьгчитающее устройство ?2.

Устройство работает следующим образом.

Тактовые прямоугольные импульсы с вьгхода тактового генератора 19 подаются на управляющие входы коммутатора 20 и синхродетектора ?1. При этом коммутатор 20 обеспечивает подключение к блоку i питания то основного 2, то дополнительного 16 источ- 35 ника излучения. При включении основного источника 2 излучения свет от него направляется на двухлучевую оптическую систему 3, которая формирует два параллельных пучка света. Первый <0 пучок света проходит через кювету 4, где частично поглощается анализируемой средой, и падает на первую полупрозрачную пластину 5. Часть света, отраженная от первой полупрозрачной пластины, проходит через третий интерференционный фильтр 9 и попадает на третий фотоприемник 13, а часть света, прошедшая через первую полупрозрачную пластину, проходит через

:первый интерференционный фильтр 7 и попадает на первый фотоприемник 11.

Второй пучок света делится второй полупрозрачной пластиной 6 на два пуч ка света, которые. проходят соответственно через второй 8 и четвертый

10 интерференционные фильтры и ггопадают на второй 12 и четвертый 14 фо276 2

To<.ðHåìHHêH. Первый и второй интерференционные фильтры идентичны и их спектральная полоса пропускания лежит в области поглощения исследуемой среды. Третий и четвертый интерференционные фильтры также идентичны, при— чем их спектральная полоса пропуска- . ния лежит в области пропускания исследуемой среды. Сигналы с фотоприемников подаются на входы блока 15 обработки, на выходе которого формируется сигнал, определяемый выражением х ° x

U< = A1g - - —, причем х ° х х< р«1 З (Т)Т<7 "х

g

x = S„k Э,(Т) т< „ где Т вЂ” температура; h< — длина волны интерференционных фильтров 7 и 8;

Э вЂ” длина волны интерференционных фильтров 9 и 10; х„, х, х, х — сигналы на выходах

1 ° первого, второго, третьего и четвертого фотоприемников соответственно;

А,р <,, р,, р

К, h„, К il К< h К1 < вЂ, зависящие от температуры коэффициенты преобразования фотоприемников на длинах волн А, и

I<9< . Z h — интенсивности излучения основного источника излучения на длинах волн << и А2 и

<х — коэффициент пропускания анализируемой среды.

Таким образом при включении основного источника излучения на выходе блока 15 обработки электрических сигналов формируется импульс напряжения, амплитуда которого равна

11„= А1, Б,0 1 "< ° р < <<

2 8<4 Ф Аналогично при включении дополнительного источника 1Ü излучения на выходе блока 15 обработки формируется импульс напряжения с амплитудой х- ° х

U = Alp — — — -<-, 2 Х6 х<< (), ъ, х = Рх 1<1 1<г (T) I< h

x, = В„1„Ъ,(т)Т, „

Я2i 1 3

Г 22 2

k г

«д

8 24 1 :4 2

Импульсы Ппи U детектируются синхродетектором 21. Продетектированные сигналы подаются на входы вычитающего устройства 22, где вычитаются в соответс твии с выражением 20 — U = А1 о lg !2 14 gZI 2П 1

О вьц

A1g" +В, где В = lg - — -- --- — - - — — = const

gl2 gÍ 82 23

Как следует из алгоритма измерения, результат измерения не зависит от текущих значений коэффициентов преобразований фотоприемников. Учитывая идентичность и постоянный характер оптических трактов, осуществляется равенство В = Q а при концентрационных измерениях коэффициент А градуируется таким образом, что где х и, х6, х, х8 — сигналы ка выхо дах первого, второго, третьего и четвертого фотоприемников соответственно при включении дополнительног источника излучения; р2, р, р, p — коэффициенты пропорциональности;

1Х %,, 1 S 2 — йнтенсивности дополнительного источника излучения на длинах волн

Э,ИЯ2

Таким образом, 182? 76 4 где Сх — измеряемая концентрация анализируемого вещества кли элемента.

Предлагаемое изобретение поэволяо ет повысить точность измерений при значительных изменениях температуры окружающей среды, а также стабильность при длительных измерениях без вмешательства операторов, что способ" ствует повышению технико-экономичес1р ких параметров использования Аотомет" ра в системах автоматического управления и контроля технологических прбцессов.

Проверка стабильности работы фотометра проводилась в лабораторных условиях при начальном показании 100 коэффициента пропускания с записью дальнейших показаний на самопишущий прибор. Отклонение показаний составило не более +0,5 шкалы за 24 часа непрерывной работы. Для исследования температурных характеристик использовались десять фотодиодов ФД=24К, включенные в режим короткого замыкап5 ния .при некотором качальном потоке излучения. Нагрев фотодиодов осуществлялся. нагревательным элементом, а охлаждение — микрохолодильником типа ТЭМО-5. Исследования показали, что при изменении температуры фотодиодов на 10 С их ток меняется на

3-5 . Проверка влияния температу- . ры фотоприемников на показания макета многолучевого фотометра проводилась в диапазоне температур от +5 до +50 С. Отклонение выходного сиго нала не превышало 2 .

1182276

Составитель А.Чурбаков

Редактор И.Середа Техред А.Бабинец Корректор Л.Бескид

Заказ 6092/36 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4