Устройство для оптического измерения объемной концентрации частиц в светорассеивающих средах

Устройство для оптического измерения объемной концентрации частиц в светорассеивающих средах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для оптического измерения объемной концентрации частиц в жидкостях и может быть использовано в биологии, химии и других отраслях науки и техники. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет адаптивного изменения интенсивности источников света и устранения процедур нелинейного преобразования. Устройство включает измерительную камеру, содержащую два оптических канала, оси которых пересечены между собой в измерительной кювете с исследуемой средой. Два источника излучения установлены на входах оптических каналов и два фотоприемника - на выходах оптических каналов. Имеется два измерительных канала, входы которых соединены с соответствующими фотоприемниками. Кроме того, в устройство введены компаратор, источник опорного напряжения, инвертор и два усилителя мощности, а согласующие усилители каналов измерения снабжены блоками регулирования коэффициентов усиления, что позволяет сократить измерительную цепь, исключить из устройства нелинейные преобразователи и адаптивно регулировать интенсивность источников излучения, в результате чего обеспечивается повышение точности измерения объемной концентрации частиц. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

75 А1 (IQISU(l1> 15 1j 4 G 01 N 15/02

ГЕВАР;П

ПМЕЛР3- i;.<,- .,;;,, Е: ;БЛ! 16;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4320814/28-25 (22) 14.09.87 (46) 23.09.89. Бюл. N 35 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт молекулярной биологии (72) А.А.Мищенков, А.M.Øåêåðà и O,А,Чигишев (53) 543. 275. 3(088. 8)

I (56) Авторское свидетельство СССР

К 690372 э кл G O l N 21/24 э 1977 °

Патент США ll 3775013, кл. G 01 N 21/06, 1973. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ЧАСТИЦ

В СВЕТОРАССЕИВАИЦИХ СРЕДАХ, (57) Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для оптического измерения объемной концентрации частиц в жидкостях и может быть использовано в биологии, химии и других отраслях науки и техники.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет адаптивного изменения интенсивности источников свеИзобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения концентрации частиц в жидких средах и может быть использовано в биологии, медицине и других отраслях . науки и техники, о

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет адаптивного изменения интенсивности источников света и устранения процедур нелинейного преобразования, На чертеже приведена функциональная схема устройства.

2 та и устранения процедур нелинейного преобразования. Устройство включает измерительную камеру, содержащую два оптических канала, оси которых пересечены между собой в измерительной кювете с исследуемой средой. Два источника излучения установлены на входах оптических каналов и два фотоприемника — на выходах оптических каналов. Имеется два измерительных канала, входы которых соединены с соответствующими фотоприемниками. Кроме того, в устройство введены компаратор, источник опорного напряжения, инвертор и два усилителя мощности, а согласующие усилители каналов измерения снабжены блоками регулирования коэффициентов усиления, что позволяет сократить измерительную цель, исключить из устройства нелинейные преобразователи и адаптивно регулировать интенсивность источников излучения, в результате, чего обеспечивается повышение точности измерения объемной концентрации частиц, 1 ил.

Устройство содержит измерительную камеру, имеющую два оптических канала 1 и 2, оси которых пересечены между собой в измерительной кювете 3 с исследуемой жидкостью. На входах каналов 1 и 2 установлены соответственно два источника 4 и 5 излучения и два фотоприемника 6 и 7. Фотоприемники 6 и 7 соединены с входами соответствующих измерительных каналов

8 и 9, выходы которых соединены через суммирующий усилитель 10 с индикатором 11 ° Кроме того, устройство

3 15Q967 содержит источник 12 опорного напряжения, два усилителя 13 и 14 мощности, генератор 15 тактовых. импульсов и последовательно соединенные компа5 ратор 16 и инвертор 17. Каждый из измерительных каналов 8 и 9 содержит последовательно соединенные согласующий усилитель 18 и дифференциальный усилитель 19 напряжения, к выходу ко- 10 торого подсоединены два ключа 20 и 21. Выход первого ключа 20 соединен с первым конденсатором 22 и с входом коррекции смещения нуля согласующего усилителя 18. Выход второго ключа 21 соединен со вторым конденсатором 23 и является выходом измерительного канала 8 (9). Второй вход усилителя 19 напряжения каждого канала через третий ключ 24 соединен 20 с источником 12 опорного напряжения.

Согласующий усилитель 18 каждого канала снабжен блоком 25 регулирования коэффициента усиления. В качестве регулирующего элемента мо кет быть 25 использован полевой транзистор, Управляющий вход блока 25 регулирования коэффициента усиления первого канала 8 соединен с выходом компаратора 16, а управляющий вход блока 25 30 регулирования коэффициента усиления второго канала 9 соединен с выходом инвертора 17. Выход усилителя 19 напряжения каждого канала 8 (9) через соответствующий усилитель 13 (14) мощности соединен с соответствующим источником 4 (5) излучения, Генератор 15 тактовых импульсов состоит из последовательно соединенных генератора 26 импульсов, счетчика 27 и де- 40 шифратора 28. Первый выход дешифратора 28 соединен с управляющими входами первых ключей 20 каждого канала, вТорой выход с управляющими входами второго ключа 21 первого канала 45

8 и третьего ключа 24 второго канала 9, Устройство работает следующим образом.

При первом такте с генератора 15

50 замыкаются ключи 20 измерительных каналов 8 и 9. При этом возникает полная отрицательная обратная связь, которая уменьшает смещение нуля каждого измерительногс канала 8 и 9.

Напряжение, корректирующее смещение нуля, запоминается на конденсаторе 22.

Во втором такте замыкается ключ 21 первого канала 8 и ключ 24 второго

5 4 канала 9, При этом напряжение с источника 12 опорного напряжения подается на второй вход усилителя 19, усиливается и через усилитель 14 мощности, выполненный однополярным, подается на источник 5 излучения. Свет, излучаемый источником 5 излучения, проходит по второму оптическому каналу 2 через кювету 3 с исследуемой средой и воспринимается фотоприемником 7. Напряжение с выхода согласующего усилителя 18 поступает на первый вход усилителя 19 напряжения и сравнивается с напряжением источника

12 опорного напряжения. Усилитель 19 напряжения при этом выполняет функцию усиления рассогласования ошибки и за счет возникающей отрицательной обратной связи через оптический канал 2 поддерживает напряжение на выходе согласующего усилителя 18 постоянным и независимым от поглощения слета исследуемой средой, от коэффициента преобразования источника 5 излучения, чувствительности фотопри1 емника 7 и коэффициента усиления согласующего усилителя 18. Свет, проходящий по оптическому каналу 2 через исследуемую среду, рассеивается на частицах и попадает на фотоприемник 6 первого канала 1, сигнал которого поступает на вход измерительного канала 8, где усиливается усили1 телями 1 8 и 19 и через замкнутый ключ 21 запоминается на конденсаторе 23. В третьем такте ключ 21 измерительного, канала 8 размыкается и на конденсаторе 23 сохраняется напряжение, пропорциональное величине сигнала, полученного с выхода согласующего усилителя 18. Кроме того, в этом такте замыкается ключ 24 изме1 рительного канала 8, который тем самым переводится в режим работы, аналогичный режиму работы измерительного канала 9 Во втором такте. В измерительном канале 9 размыкается ключ

24 и замыкается ключ 21, что переводит его в режим усиления сигнапа с фотоприемника 7, принимающего в этом также рассеянный свет. Работа измерительного канала 9 в третьем такте аналогична работе измерительного канала 8 во втором такте. Далее сигналы с выходов измерительных каналов 8 и 9 сравниваются между собой компаратором 16, сигнал с выхода которого

5 15096 поступает в измерительный канал 8на блок Г5 регулирования коэффициента усиления согласующего усилителя 18 и уменьшает (или увеличивает) его усиление, если сигнал на выходе из5 мерительного канала 8 больше (меньше) сигнала на выходе измерительного канала 9, При регулировке усиления в измерительном канапе 9 на последний поступает сигнал с компаратора 16 через инвертор 17, Таким образом, сигналы с выходов измерительных каналов всегда уравниваются, Кроме того сигналы с выходов измерительных 15 каналов 8 и 9 суммируются сумматором

10 и поступают на индикатор 11, который предварительно проградуирован в единицах концентрации исследуемых частиц, Снимая показания с индикато- 20 ра 11 можно получить информацию об объемной концентрации частиц s исследуемой среде.

Формула изобретения 25

У

Устройство для оптического измерения объемной концентрации частиц. в светорассеивающих средах, содержащее измерительную камеру с двумя оп- 30 тическими каналами, оси которых пересекаются между собой в измерительной кювете с исследуемой средой,.помещенной в камеру, два источника излучения, установленные на входах оптических каналов, два фотоприемника, помещенных на выходах оптических каналов, первый и второй измерительные каналы, входы которых соединены с соответствующими фотоприемниками, re- 40 нератор тактовых импульсов, суммирующий усилитель, два входа которого соединены с выходами измерительных каналов, а выход подключен к индикатору, при этом каждый измерительный 45 канал содержит последовательно соединенные согласующий усилитель и усилитель напряжения, выход которого подключен к входам первого и второго ключей, выход первого ключа соединен с первым конденсатором и с входом коррекции смещения нуля согл:. суккцего. усилителя, выход .второго ключа соединен с вторым конденсатором и является выходом измерительного канала, управляющий вход первого ключа каждого измерительного канала соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, управляющий вход второго ключа первого измерительного канапа соединен с вторым выходом генератора тактовых импульсов, третий выход которого подключен к управляющему входу второго ключа второго измерительного, канала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения эа счет адаптивного изменения интенсивности источников света и устранения процедур нелинейного преобразования, устройство дополнительно содержит компаратор, инвертор, источник опорного напряжения, два усилителя мощности, в каждый измерительный канал дополнительно введены третий ключ, блок регулировки коэффициента усиления согласующего усилителя, при этом входы усилителей мощности подключены к соответствую- . щим выходам усйпителей напряжения, выходы усилителей мощности соединены с источниками излучения, выходы измерительных каналов. подключены к входам компаратора, выход которого соединен с блоком регулирования коэффициента усиления согласующего усилителя первого измерительного канала и с входом инвертора, выход инвертора подключен.к блоку регулирования коэффициента усиления согласующего усилителя второго измерительного канала, вход третьего ключа соединен с источником опорного напряжения, а его выход подключен к до" полнительному входу усилителя напряжения, управляющий вход третьего ключа первого измерительного канала соединен с третьим выходом генератора тактовых импульсов, второй выход которого подключен к управляющему входу третьего ключа второго измерительного канапа.

1509675

Составитель Д.Громов

Техред И.Верес

Редактор Г.Волкова

Корректор M. Самборская

Заказ 5796/35 Тиран 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101