CN213364573U - 发光二极管为检测器的浓度直读式光度计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发光二极管为检测器的浓度直读式光度计，包括光源、比色皿座、检测器、恒流源电路、对数转换电路、减法运算电路、吸光度/浓度选择电路、数字电压表，其光源和检测器都使用发光二极管，用数字电压表直接显示样品的浓度数值或吸光度数值，具有结构精简、成本低廉、制作简单、使用方便、小巧便携等优点。

Description

发光二极管为检测器的浓度直读式光度计

技术领域

本实用新型涉及一种微型分光光度计。

背景技术

分光光度计是依据朗伯-比尔定律，测量液体或气体样品浓度的光学分析法仪器。其简单原理为，光源发出的光经过单色器选择波长后，得到某个波长的单色光，此单色光的光强度为T₀，经过样品后剩余的光强度为T₁，则样品的吸光度符合朗伯-比尔定律：A＝εbc＝-lg(T₁/T₀)，其中A＝吸光度，ε＝样品摩尔吸光系数，b＝光程长度，c＝样品浓度。

采用分光光度法进行定量分析的前提是用单一波长的单色光去照射样品，此时测得的吸光度才符合朗伯-比尔定律；直接使用混合波长的光去照射样品时不会遵循朗伯-比尔定律，无法进行定量分析。为获得单一波长的单色光，目前市场上的分光光度计使用的方法有钨灯+棱镜/光栅、钨灯+窄带滤光片、用发光二极管为光源等方法。钨灯+棱镜/光栅、钨灯+窄带滤光片存在仪器结构复杂，体积庞大，光路调整繁琐，制作成本高，抗振动性能差，不易便携使用等缺点；用发光二极管为光源存在半峰宽较宽、単色性较差的缺点，要获得较好的线性还需与窄带滤光片配套使用，这样又增加了成本。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种结构精简、成本低廉、制作简单、体积小可便携、使用方法简单的微型分光光度计。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种微型分光光度计，包括光源、比色皿座、检测器、恒流电路、对数转换电路、减法运算电路、吸光度/浓度选择电路、数字电压表，所述光源采用具有特定波长的发光二极管，所述检测器也采用具有相同波长的发光二极管。

发光二极管不仅可以发射特定波长的光，而且也和光电二极管一样具有光电效应，被光照射时能产生电压；所不同的是，普通光电二极管对光的波长选择性很差，对400-800nm范围内的光波都能响应；而发光二极管对光的波长具有较高选择性，只能响应其发射波长附近的光。因此采用和光源发光二极管波长一致的发光二极管作为检测器时，可以起到二次选择波长的作用，不需使用棱镜/光栅/滤光片等昂贵的光学器件就可以得到良好的线性结果。此外，用发光二极管为检测器时，管脚产生的光电压可直接达到伏特级，不需要使用放大电路，电路简单，测量稳定。

所述的比色皿座在相对的两面各开有一个窗口，所述的光源/检测器发光二极管分别紧贴在两面的窗口上，从光源发光二极管发出的光进入比色皿座，经过放置入比色皿座的比色皿后，被检测器发光二极管检测，产生电压信号，经过对数转换电路、减法运算电路处理后，在数字电压表上直接显示样品的浓度数值或吸光度数值。

所述作为光源和检测器的发光二极管可以是一对的，也可以是多对的，每对发光二极管可检测一个波长，多对发光二极管可以检测多个波长。

本实用新型可以得到以下有益效果：1、光源和检测器采用具有相同波长的发光二极管，波长选择性好，不需单色器，成本低廉，制作简单；2、直接用数字电压表显示浓度数值或吸光度数值，不需传统分光光度计需要的电流放大器、A/D转换器、译码显示等复杂电路，电路简单可靠，测量稳定。

附图说明

附图1是本实用新型微型分光光度计的原理示意框图。

附图2是本实用新型微型分光光度计的比色皿座和光路结构示意图。

附图3是本实用新型微型分光光度计的电路板电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体实施例对本实验新型的实施方式作进一步详细描述。

如附图1所示，展示了本实用新型微型分光光度计的原理示意框图，主要包括：11-恒流源驱动电路，12-用作光源的发光二极管，13-比色皿座，14-用作检测器的发光二极管，15-对数转换电路，16-减法运算电路,17-吸光度/浓度选择电路，18-数字电压表，其中，恒流源驱动电路11的输出端与用作光源的发光二极管12相连，从光源发光二极管12发出的光进入比色皿座13，经过放置入比色皿座13的比色皿后，被检测器发光二极管14检测，产生电压信号，经过对数转换电路15、减法运算电路16、吸光度/浓度选择电路17处理后，在数字电压表18上直接显示样品的浓度数值或吸光度数值。

如附图2所示，展示了本实用新型微型分光光度计的比色皿座和光路结构示意图，比色皿座13由黑色不透明材料制成，具有和比色皿21匹配的槽，在相对两面开有光通过的窗口22和23，用作光源的发光二极管D1和用作光源的发光二极管D2分别紧贴在窗口22和23上，发光二极管D1发出的光透过窗口22进入比色皿21后，通过窗口23被发光二极管D2检测产生电压信号。作为光源和检测器的发光二极管可以是一对的，也可以是多对的；采用多对发光二极管时，所述比色皿座13上可同时开有多对窗口，以安装多对不同波长的发光二极管作为光源和检测器；如图2中D1和D2为具有相同发射波长λ1的发光二极管，D3和D4为具有相同发射波长λ2的发光二极管，D5和D6为具有相同发射波长λ3的发光二极管，从而实现在不同波长λ1、λ2、λ3下分别进行检测。

如附图3所示，展示了微型分光光度计的电路板电路图，主要包括：恒流源电路11、光源发光二极管12(含D1、D2、D3)、检测器发光二极管14(含D2、D4、D6)、对数转换器15、减法运算电路16、吸光度/浓度选择电路17和数字电压表18；其中，恒流源电路11(含U1、Q1等)为光源发光二极管12提供恒定的驱动电流；对数转换器15、减法运算电路16分别使用U2(LM358)的1路运算放大器；对数转化器15的反相输入端与检测器发光二极管14相连，将检测器发光二极管14产生的电压信号进行对数转换后，由输出端送至减法运算电路16的同相输入端；减法运算电路16对同相输入端的检测信号和反相输入端的电压参考信号进行比较处理后，由输出端送至吸光度/浓度选择电路17的输入端；吸光度/浓度选择电路17的输出端与数字电压表18相连。

下面说明本实用新型微型分光光度计的工作步骤如下：

根据所要检测的波长，用图3的选择开关K1选择对应的光源/检测器发光二极管；打开电源，将装有参比溶液的比色皿放入比色皿座，调节电位器RP1至数字电压表显示0.000；测量吸光度时，将选择开关K2切换到RP2通路(设为吸光度档)，换上装有已知吸光度标准溶液的比色皿，调节电位器RP2至数字电压表显示标准溶液的吸光度数值，换上待测样品后，即可直接显示样品的吸光度数值；测量浓度时，将选择开关K2切换到RP3通路(设为浓度档)，换上装有已知浓度标准溶液的比色皿，调节电位器RP3至数字电压表显示标准溶液的浓度数值，换上待测样品，即可直接显示样品的浓度数值。

上述实施例为本实用新型的较佳实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替换、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种发光二极管为检测器的浓度直读式光度计，包括光源、比色皿座、检测器、恒流源电路、对数转换电路、减法运算电路、吸光度/浓度选择电路、数字电压表，其特征在于：所述光源采用发光二极管，并且所述检测器也采用和光源使用的发光二极管相同型号的发光二极管；

所述恒流源电路连接所述光源，所述光源发出的光穿过所述比色皿座照射到所述检测器上，所述检测器连接所述对数转换电路，所述对数转换电路连接所述减法运算电路，所述减法运算电路连接所述吸光度/浓度选择电路，所述吸光度/浓度选择电路连接所述数字电压表。

2.根据权利要求1所述的浓度直读式光度计，其特征在于：所述的比色皿座在相对的两面各开有一个窗口，所述的光源/检测器使用的发光二极管分别紧贴在两面的窗口上；恒流源电路控制光源使用的发光二极管发出光，进入比色皿座，经过放置入比色皿座的比色皿后，被检测器使用的发光二极管检测，产生电压信号，电压信号经过对数转换电路、减法运算电路、吸光度/浓度选择电路处理后，在数字电压表上直接显示样品的浓度数值或吸光度数值。

3.根据权利要求1或2所述的浓度直读式光度计，其特征在于：作为光源和检测器的发光二极管有多对，每对发光二极管可检测一个波长，多对发光二极管可以检测多个波长。

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