Фотоэлектрический спектроанали-затор

Фотоэлектрический спектроанали-затор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретения

И. М. Борисов и Н. П. Борисова

Коммунарский горно-металлургический институт (7l) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к оптическим спектроаналнзаторам.

Известны устройства для оптического анализа образца f.lj.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для оптического аналиS эа, содержащее два источника излучения, фотопреобразователи, снабженныерегулягорами коэффициентов усиления, линейные ключи, цифроаналоговые преобразователи, нуль-органы, одни иэ которых соединены с регуляторами коэффициентов усиления, другие подключены к устройствам управления цифроаналоговыми преобразователями, и регнстрирукхцее устройство Q).

Однако такие устройства характеризуются недостаточно высокой точностью измерений, вследствие того, что на результат измерений оказывают влияние темновые токи фотоприемника и дрейф нуля усилителей.

Йель изобретения — повышение точности измерений.

Эта цель достигается тем, что известный фотоэлектрический спектроанализатор,. содержащий источники излучения, фотопреобразователи, снабженные регуляторами коэффициентов усилении, линейные ключи, цифроаналоговые преобразователи, нуль-органы, одни иэ которых соединены с регуляторами коэффициентов усиления, другие подключены к устройствам управ» ления цифроаналоговыми преобразователями, и регистрирующее устройство, снабжен делителями напряжения, а линейные ключи выполнены трехканальными, при этом выход первого делителя напряжения, состоящего из постоянных резисторов и соединенного с первым каналом первого линейного ключа, подключен на первый вход. первого нуль-органа, выход второго делителя напряжения, состоящего из последовательно соединенных постоянного резистора и первого цифрового управляемого резистора .и соединенного со вто;рым каналом первого линейного ключа, подключен на первый вход второго нуль-

15143

55 органа, выход третьего канала первого линейного ключа подключен ко вторым входам первого и второго нуль-органа, выход третьего делителя напряжения, состоящего из постоянного резистора и второго цифрового управляемого резистора и соединенного с первым каналом . второго линейного ключа, подключен на первый вход третьего нуль-органа, выход четвертого делителя напряжения, состоящего из постоянного резистора и третьего цифрового управляемого резистора и соединенного со вторым каналом второго. линейного ключа, подключен на первый вход четвертого нуль-органа, выход третьего канала второго линейного ключа подключен ко вторым входам третьего и четвертого нуль-органов.

На чертеже изображена схема фотоэлектрического спектроанализатора.

Устройство содержит оптическую систему 1, источники 2 и 3 излучения, фотоприемник 4, регистрирующий основной поток, фотоприемник 5, регистрирующий поток сравнения. Выход фотоприемника 4 соединен со входом первого усилителя 6, j а выход фотоприемника 5 — со входом второго усилителя 7. Выходы усилителей 6 и 7 соединены со входами первого линейного ключа 8 и второго линейного ключа 9 соответственно. Линейные ключи 8 и 9 выполнены трехканальными.

На выходе первого канала линейного ключа 8 включен делитель напряжения, состоящий из постоянных резисторов 10 и

11 (Rq и R ). Выход этого делителя соединен с первым входом нуль-органа

12> выход которого подключен к регулятору коэффициента усиления усилителя 6.

Второй выход линейного ключа соединенс делителем напряжения, состоящим из постоянного резистора 13(Й5) и цифрово го управляемого резистора 14 (R4). Bbi» ход этого делителя напряжения соединен с первым входом нуль-органа 15, выход которого подключен к импульсному ключу

16, входящему в устройство управления цифровым резистором 14. Вход импульсного ключа 16 подключен к генератору:

17 импульсов, à его выход к пересчетному устройству 18, связанному с цифровым управляемым резистором 14. Выход третьего канала линейного ключа 8 подключен ко вторым входам нуль-органа

12 и 15. Первый канал линейного ключа 9 соединен с делителем напряжения, состоящим из постоянного резистора 19 (Rg) и цифрового управляемого резистора 20 (R ), связанного с пересчегным

4 устройством 18. Выход этого делителя напряжения подключен к первому входу нуль-органа 21, выход которого соединен с регулятором коэффициента усиления усилителя 7. Второй выход линейного ключа 9 подключен к делителю напряжения, состоящему из постоянного резистора 22 (К ) и цифрового управляемого резистора 23 (R ). Выход этого делите10 ля напряжения подключен к первому вхо ду нуль-органа 24, выход которого соединен с импульсным ключом 25, входящим в устройство управления цифровым управляемым резистором 23. Вход ключа

25 соединен с генератором 17 импульсов, а его выход с пересчетным устройством

26, связанным с цифровым управляемым резистором 23 и регистрирующим устройством 27. Жчя управления работой источников 2 и 3 излучения и линейных ключей 8 и 9 установлен синхронизатор 28.

Регуляторы коэффициентов усиления установлены в усилителях 6 и 7.

Устройство работает следующим обра 5 з ом.

Из излучения анализируемого образца в оптической системе 1 выделяется аналитическая линия, световой поток которой воспринимается фотоприемником 4, и линия . сравнения, световой поток которой направлен на фотоприемник 5. На эти же фотоприемники поочередно с импульсами искры подаются световые импульсы от источника 3, работой которого управляет синхронизатор 28. Между дугами искры и свето35 выми импульсами источника 3 имеются промежутки времени, в течение которых фотоприемники не освещены. Сигналы с фотоприемников усиливаются усилителями и поступают на линейные ключи. Через

40 один канал каждого линейного ключа пропускается сигнал, возникающий в момент освещения фотоприемника излучением искры, через второй канал — сигнал, возникающий в момент освещения источником

3 и через третий — в момент, когда фотоприемники не освещены, т,е. пропускается сигнал, обусловленный темновым током фотоприемника и смещением нуля усилителя. Поэтому с первого канала первого линейного "- ключа на делителе напряжения, состоящем из резисторов 10 и 11 (R и R<) выделяется сигнал

Ц = Ц К+ Ощ. на делителе, состоящем из резисторов 13 и 14 (R5 и R4),— сигнал U>= U> К„+ U <, .на выходе третьего канала первого линейного ключа— сигнал U, на делителе, состоящем из резист,оров 19 и 20 (Rg и Rg ), — сиг813

5 нал U3= USK>+ 0 1, на делителе, состоящем из резисторов 22 и 23 (К7.m Кй ) г

1 сигнал 04= V

:канала второго линейного ключа сигнал

О 11, x lie U1 — напряжение, пропорцио- 3 нальное интенсивности аналитической линии с фотоприемника 4; 01 — напряжение, пропорциональное световому потоку ис- . точника 3 с фотоприемником 4; U i- величина сигнала, обусловленного темновым током фотоприемника 4 и смещением нуля. усилителя 6; К1 — коэффициент усиления усилителя 6; 03- напряжение, пропорциональное световому потоку источника Д, снимаемое с фотоприемника 5; Ц - напряжение, пропорциональное интенсивности линии сравнения с фотоприемника 5;

0и1- величина сигнала, обусловленная темновым током фотоприемника и смешением усилителя 7; К1 — коэффициент уси- 20 ления усилителя 7., > %

Напряжение с выхода делителя напряжения на резисторах 10 и 11, поступаюшее на первый вход нуль-органа 12, сравнивается с напряжением U, поступающим на второй

1 вход нуль-органа 12.

Напряжение, пропорциональное разI ности 4 U1 u„— U ., с выхода нульоргана 12 воздействует на регулятор коэффициента усиления усилителя 6, устанавливая и поддерживая коэффициент усиления таким, чтобы указанная разность приближалась к нулю, т.е. и,. к1+ u„ %1 — — нное, %1+% 1

Найряжен ие (1) и> К 1. О 1 )1 4

+3+ 4 . - 4O с выхода делителя напряжения на резисторах 13 и 14, поступающее на первый вход нуль -органа 15, также сравнивается с напряжением 0И1, поступающим íà 43 второй вход нуль-органа 15. Напряжение 4 U Ог - u с выхода нуль1 органа 15 управляет прохождением импульсов с генератора 17 через ключ 16 в пересчетное устройство 18. В зависи- щ мости от знака разности 4 Ug увеличивается либо уменьшается число импульсов в накопителе пересчетного устройства 18, а следовательно, увеличиваются или уменьшаются сопротивления цифровых управляемых резисторов 14 и 20, которыми управляет пересчетное устройство

18. Сопротивление резистора 14 устанавливается таким, чтобы напряжение, 143 6 снимаемое с делителя напряжения на резисторах 13 и 14, было близко к 0 1 т.е.

И1 К1+и„„ 4

>4 U < и u „ U

Одновременно с изменением сопротивления резистора 14 на такую же величину изменяется сопротивление резистора 20. З 1+ Vq

На пряженне 3 кЬ

R + ЯЬ с выхода делителя на резисторах 19 и

20, поступающее на первый вход нуль— органа. 2.1, сравнивается с напряжением

Un1, поступаюшим на второй вход этого же нуль-органа.

Напряжение 403= Uд — un с выхода нуль-органа 21 воздействует на регулятор коэффициента усиления усилителя

7, устанавливая и поддерживая коэффициент усиления таким, чтобы указанная разность приближалась к нулю, r.e.

«V3 Kъ+ Ohio ЯЬ

ОИ1- РЬ И ОИ,=Од.К вЂ” (3) 3+ Ь

0 К +О

Напряжение О4="4 "> ""т RÚ 7+ R$ с выхода делителя на резисторах 22 и 23, поступакицее на первый вход нульоргана 24, также сравнивается с Unz, поступающим íà его второй вход. Напря-! жение 4Ц u4,- ug с выхода нуль-органа

2. управляет прохождением импульсов с генератсра 17 через ключ 25 в пересчетное устройство 26. В зависимости от знака разности 404 увеличивается или уменьшается число импульсов в накопителе устройства 26, а следовательно увеличиваются или уменьшаются сопротивление резистора 23 и показания регистрирующего устройства 27, которыми управляет пересчетное устройство 26.

1 ,Сопротивление резистора 22 устанавливается таким, чтобы напряжение, снимаемое с делителя напряжения на резисторах 21 и 22, было близко к напряжению

Оп.ь т.е.

04 К + Unz Я8

К71 "8

Й8 0и и Vq1=U4Km — (4) 7

Одновременно с изменением сопротивпения цифрового управляемого резистора

22 изменяк7гся показания регистрирующе» го устройства 27. Сопротивления резисторов R„R>, RS и R7 могут быть выбраны одинаковыми, равными, тогда из (1) и (2)

И1К1. „=V1 К1 —, 4 — Яг (5) ь, о

7 8

Учитывая, что R<=R< из (3), (4,) и (5), получим 6 Rg O .0>< — = 4

Ui 03

01 U4

Как видно иэ (7) величина Я, ха рактеризующая результат измерений, который фиксируется регистрирующим устройством 27, определяется только величиной светового потока, характеризующе.

Fo концентрацию анализируемого элеменга в пробе, и не зависит от темпового тока фотоприемников, смещения нуля усилителей, а также or колебаний интенсивностей чувствительности основного и вспо« могательного источников света, от колебаний чувствительности фотоприемников, колебаний коэффициентов усиления усилителей.

Формула изобретен ия

Фотоэлектрический спектроанализатор, содержащий источники излучения, фотопреобраэователи, снабженные регуляторами коэффициентов усиления, линейные ключи с каналами, цифроаналоговые преобразователи, нуль-органы, одни из которых соединены с регуляторами коэффициентов усиления, другие подключены к устройствам управления цифроаналоговыми преобразователями, и регистрирующее устройство,. отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен делителями напряжения, линейные ключи выполнены трехканальными, при этом первый делитель напряжения состоит из постоянных резисторов и соединен с первым каналом первого линейного ключа, а выход его подключен на первый вход первого нуль-органа, второй делитель напряжения состоит иэ последо вательно соединенных постоянного резистора и первого цифрового управляемого резистора и соединен со вторым каналом

30 первого линейного ключа, а выход его подключен на первый- вход второго нульоргана, третий канал первого линейного ключа подключен ко вторым входам первого и второго нуль-органов, третий делитель напряжения состоит иэ постоянного резистора и второго цифрового управляемого резистора и соединен с первым каналом второго линейного ключа, а выход его подключен на первый вход третьего нуль-органа, четвертый делитель напряжения состоит из постоянного резистора и третьего цифрового управляемого резистора и соединен со вторым каналом второго линейного ключа, а выход его подключен на первый вход четвертого нуль-органа, выход третьего канала линейного ключа подключен ко вторым входам третьего и четвертого нуль-органовв.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

M 541093, кл. Ст 01 У 3/00, опублик.

1975.

2. Авторское свидетельство СССР.¹ 2646489/18-25, кл. С 01 J 3/42, онублик. 17.07.78.

Составитель А. Смирнов

Реактор М. Петрова Техрея A.Ñàâêà Корректор С.Шекмар

Закаэ 764/48 . Я!краж 907 . Йацнясное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР, но делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж38, Раушская наб., д. 4/8

Филиал ЛПП Патент, г. Ужгорой, ул. Проектяаа, 4