DE3016812A1

DE3016812A1 - Lichtabsorptionsmonitor

Info

Publication number: DE3016812A1
Application number: DE19803016812
Authority: DE
Inventors: Robert William Allington
Original assignee: Instrumentation Specialties Co
Current assignee: Isco Inc 68504 Lincoln Nebraska Us
Priority date: 1979-06-01
Filing date: 1980-05-02
Publication date: 1980-12-11
Also published as: FR2458060B1; JPS55162043A; GB2049924A; FR2458060A1; US4536091A; GB2049924B; DE3016812C2; JPS637338B2

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Lichtabsorptionsmonitor gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bei derartigen Monitoren wird das Licht einer Gasentladungsröhre in zwei Teilstrahlen aufgespalten. Ein Teilstrahl wird durch ein Strömungsmittel geleitet, während der andere als Bezugsstrahl verwendet wird. Der durch das Strömungsmittel geleitete Strahl ist der Meßstrahl, mit dem das Absorptionsvermögen gemessen wird. Nachdem der Meßstrahl das Strömungsmittel durchlaufen hat, werden beide Teilstrahlen in elektrische Signale umgewandelt. Diese elektrischen Signale werden verglichen, um Referenzanteile und gemeinsame Rauschanteile zu entfernen, woraus ein Signal entsteht, das einen Rückschluß auf das Absorptionsvermögen oder die Durchlässigkeit für Licht angibt. Das Signal wird zu einer sichtbaren Anzeige des Absorptionsvermögens oder der Durchlässigkeit für Licht im Strömungsmittel weiterverarbeitet und entweder aufgezeichnet oder an einer Skala angezeigt.

Ein Nachteil des bekannten Absorptionsmonitors liegt darin, daß stets Rauschanteile verbleiben, die auf Schwankungen in der gleichphasigen Lichtintensität zurückzuführen sind.

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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Lichtabsorptionsmonitor zu schaffen, welcher die störenden Raüschanteile unterdrückt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen. Es wird daher eine Lichtquelle gewählt, die lediglich . gleichphasiges Rauschen aufweist und dieses gleichphasige Rauschen wird durch eine Kombination von Auslöschung und logarithmischer Signalrükkopplung unterdrückt.

Hierzu weist die Erfindung eine Gasentladungsröhre und eine Fokussiereinrichtung zur Fokussierung des Lichtes von der als Lichtquelle dienenden Gasentladungsröhre auf einen kleinen Fleck auf, wobei sich die Erfindung dadurch auszeichnet, daß das Licht von einem kleinen Punkt des zentralen hellen Leuchtpunktes der Gasentladungsröhre durch eine verhältnismäßig kleine Öffnung in einer Blende entnommen wird. Die Blende liegt an der gleichen Stelle wie das Bild des Leuchtpunktes, so daß ihre Öffnung mit dem fokussierten kleinen Punkt zusammenfällt.

Die Vorrichtung zeichnet sich ferner dadurch aus, daß die Fokussiereinrichtung einen asphärischen Konkavspiegel aufweist. Ferner sind Einrichtungen zur Bildung eines Lichtstrahls aus dem durch die Öffnung tretenden Licht und zur

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Aufteilung des Lichtstrahles in einen ersten und zweiten Teilstrahl vorgesehen. Dabei tritt keine wesentliche Polarisation des Lichtes auf. Ein Teilstrahl wird auf eine Meßprobe geleitet. Ferner sind Einrichtungen zur Umwandlung der Teillichtstrahlen in elektrische Signale sowie eine Schaltung zum Vergleichen der ersten und zweiten elektrischen Signale für die Ausschaltung des gleichphasigen Rauschens vorgesehen.

Vorzugsweise dient eine Schaltung zur Umwandlung der ersten und zweiten elektrischen Signale, deren Amplitude der Logarithmus der ersten und zweiten Signale ist, zusammen mit einer Rückkopplungsschaltung zur Rückkopplung des Logarithmus eines der beiden Signale zur Lichtquelle, um deren Intensität zu regeln.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen:

Figur 1 ein Blockschaltbild eines Absorptionsmonitors in einer ersten Ausführung;

Figur 2 eine Schemadarstellung eines Teils der Ausführung gemäß Figur 1; und

Figur 3 ein Schemaschaltbild eines anderen Teils der Ausführung gemäß Figur 1.

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Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Lichtabsorptionsmonitors 10 mit einer Lichtquelle 12, einer optischen und elektrischen Meßstation 14, mit einer Schaltung 16 zur Signalverarbeitung und Auslöschung von gleichphasigem Rauschen, mit einem Fotometer- und Aufzeichnerabschnitt 18 sowie mit einer Steuerschaltung 19 für die Steuerung der Lampenintensität.

Die Lichtquelle 12 liefert einen Lichtstrahl mit Rauschanteilen aufgrund von Schwankungen bzw. Wolkenwanderungen in einer Gasentladungslampe. Dieser Lichtstrahl wird in die optische und elektronische Meßstation 14 geleitet. In der optischen Erkennungs- und elektrischen Meßstation 14 erfolgt eine Aufteilung des Lichtstrahles sowie eine Messung einer Strömungsmitelkonzentration einschließlich des Lampenrauschens mit einem Teilstrahl, der als Meßstrahl bezeichnet wird. Der andere Teilstrahl wird als Bezugsstrahl· bezeichnet und enthält nur das Lampenrauschen. Das Licht wird von einem Sensor festgestellt und in elektrische Signale umgewandelt, die über Leitungen 20 und 22 in die zur Signalverarbeitung und Aüslöschung von gleichphasigem Rauschen dienende Schaltung 16 geleitet wird. Diese elektrischen Signale enthalten Information über die Art des Strömungsmittels oder eines anderen im Lichtstrahl von der Lichtquelle 12 zur optischen und elektronischen Meßstation 14 liegenden Stoffes.

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In der Schaltung 16 wird das gleichphasige Rauschen abgetrennt; fenner werden andere, übliche Signalverarbeitungsschritte vorgenommen, ehe diese in den Fotometer- und Aufzeichnerabschnitt 18 weitergeleitet werden. In letzterem wird die aus dem Meßstrahl gewonnene Information aufgezeichnet oder angezeigt. Die Steuerschalterung 19 für die Lampenintensität ist galvanisch an die Kathode einer Deuteriumlampe 24 angeschlossen und steuert deren Energiezufuhr, wodurch die Lichtquelle und damit deren Intensitätsschwankungen geregelt werden. Diese Regelung erfolgt durch eine Rückkopplung von der Schaltung 16 über eine Leitung 21.

Die Lichtquelle 12 weist eine Deuteriumlampe 24, einen Spiegel 26 und eine Blende 28 auf. Der Spiegel 26 ist ein asphärischer Kondensorspiegel, der so angeordnet ist, daß er das Bild eines kleinen Abschnitts der Deuteriumlampe 24 auf einer kleinen Öffnung in der Blende 28 abbildet. Die Blende 28 liegt zwischen der Lampe 24 und der optischen und elektronischen Meßstation 14. Der abgebildete kleine Abschnitt der Lichtquelle ist vorzugsweise ein Teil des zentralen hellen Flecks und dieser Fleck wird auf der Öffnung von etwa 1 mm Durchmesser scharf abgebildet.

Licht von anderen Stellen der Lampe 24, das nicht auf die Öffnung in der Blende 28 fokussiert wird, kann in untei—

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schiedliche Richtungen ausgestrahlte Lichtintensitäten aufweisen, die im Verhältnis zueinander schwanken. Derartiges Licht wird jedoch entweder nicht vom Spiegel 26 aufgenommen oder in andere Richtungen reflektiert, die nicht auf die Öffnung in der Blende 28 fokussiert sind. Auf diese Weise wird nur ein hochintensiver Lichtstrahl von einem einzigen kleinen Punkt im zentralen Helligkeitspunkt der Deuteriumlampe 24 auf die Öffnung in der Blende 28 geworfen, während alle anderen Lichtstrahlen durch die Blende 28 gegenüber der optischen und elektronischen Meßstation abgeschirmt werden. In der dargestellten Ausführung ist ein asphärischer Kondensorspiegel 26 verwendet; es lassen sich aber auch Linsen oder eine Kombination von Linsen und Spiegeln verwenden. Wesentlich ist lediglich, daß das von einem einzigen Punkt in der Lampe 24 abgenommene Licht möglichst unmittelbar auf die Öffnung in der Blende 28 fokussiert wird, um einen starken Lichtstrahl von einem einzigen Punkt der Lichtquelle zu erhalten, welcher das durch die Blende 28 zur optischen und elektronischen Meßstation 14 gelangende Licht beherrscht. Aufgrund von Schwankungen des Lichtes an der auf der Öffnung in der Blende 28 abgebildeten Stelle weist dieser Lichtstrahl gleichphasige Rauschanteile auf. Lichtintensitätsschwankungen in einer Richtung in bezug auf eine andere Richtung beeinflussen jedoch nicht den zur optischen und elektronischen Meßstation 14 geleiteten

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Hauptstrahl, da lediglich das Licht von einem Punkt der Lampe mit hinreichender Intensität durch die Blende 28 gelangt.

Figur 2 zeigt Einzelheiten der optischen und elektronischen Meßstation 14 mit Meß- und Bezugsfotosensoren 32 und 34, einer Durchflußküvette 36 und einem optischen System 38.

Das optische System 38 weist einen asphärischen Fokussierspiegel 46, ein Beugungsgitter 48, einen Strahlenteiler 50 und eine zweite Blende 52 auf. Der asphärische Fokussierspiegel 46 ist so angeordnet, daß er Licht von der Lichtquelle 12 (Figur 1) auf das Beugungsgitter 48 lenkt.

Das Beugungsgitter 48 wirkt als Monochromator und besitzt ein reflektierendes Beugungsgitter, das zur Veränderung der Frequenz der ausgewählten Lichtstrahlen schwenkbar ist. Der Strahlenteiler 50 ist im Strahlengang des reflektierten Lichtes vom Beugungsgitter 48 zum Fenster der Durchflußküvette 36 angeordnet, so daß ein erster Teilstrahl durch die Durchflußküvette 36 geleitet und ein zweiter Teilstrahl nach unten abgelenkt wird.

Die Blende 52 liegt im Strahlengang des zweiten Teilstrahls vom Strahlenteiler 50 zur Bezugsfotozelle 34, so daß der erste Teilstrahl durch die Durchflußküvette auf

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die Meßfotozelle 32 und der zweite Teilstrahl durch die Blende 52 auf die Bezugsfotozelle 34 fällt. Die im Strahlengang des zweiten Teilstrahls liegende zweite Blende 52 simuliert Aperturblenden innerhalb der Durchflußküvette 36.

Der Strahlenteiler 50 ist eine Quarzplatte, die so angeordnet ist, daß sie den Strahl ohne Polarisation des Lichtes teilt. Zu diesem Zweck ist die Quarzplatte derart angeordnet, daß ihre Normale nur einen so großen Winkel mit dem einfallenden Lichtstrahl einschließt, daß die Linearpolarisierung des Lichtes vernachlässigbar ist und dennoch ein hinreichend großer Winkel zur Strahlenteilung und Reflexion eines Teilstrahls zur Bezugsfotozelle 34 vorliegt. Linearpolarisierung soll nämlich deswegen vermieden werden, weil diese das Rauschen erhöht und weil das von der Lichtquelle stammende Licht entlang unterschiedlicher Polarisationsachsen in seiner Intensität schwankt. .

Ein Einfallswinkel von 10° liefert einen mit dem einfallenden Strahl einen Winkel von 20° einschließenden reflektierten Teilstrahl, der für eine Quarzplatte so stark vom Brewsterwinkel verschieden ist, daß der Anteil des linearpolarisierten Lichtes vernachlässigt werden kann. Es ist klar, daß sich zwei Teilstrahlen auch auf andere, dem

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ORIGINAL INSPECTED

Fachmann bekannte Weise aus einem einfallenden Lichtstrahl erhalten lassen, die ebenfalls keine wesentliche Polarisation aufweisen.

Die Durchflußkuvette 36 weist eine Aperturblende auf, die die gleiche Größe wie die Öffnung in der Blende 52 besitzt. Die Größe der Blendenöffnung ist so bemessen, daß das Bild des durch die erste Blende 28 gemäß Figur 1. tretenden Lichtstrahls in den Öffnungen der Durchflußkuvette 36 und der zweiten Blende 52 fokussierbar ist. Das zwischen den Blenden angeordnete optische System liefert in einer Ausführung eine 1 1/2fache Vergrößerung. Die Öffnung in der Blende 52 und der Blendendurchmesser der Aperturblenden in der Durchflußkuvette 36 betragen somit 1,5 mm, so daß das Bild der Öffnung in der ersten Blende 28 gemäß Figur 1 , das einen Durchmesser von einem 1 mm hat, darunter fällt.

Eine Eicheinrichtung 40 weist einen schwenkbaren, ebenen Spiegel 44 auf, der nach oben klappbar ist, um das Licht von der Lichtquelle 12 gemäß Figur 1 vorbeizulassen oder in nach unten geklappter Stellung Licht von einer Wolfram-Kryptonlampe 42 auf den Fokussierspiegel 46 umzulenken .

Die Leitung 20 ist galvanisch mit der Meßfotozelle 32 verbunden und überträgt ein elektrisches Signal, das der

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Lichtabsorption von dem in der Durchflußküvette 36 eingeschlossenen Material entspricht. Die Leitung 22 ist galvanisch an die Bezugsfotozelle 32 angeschlossen und überträgt ein Bezugssignal. Diese beiden Signale werden zur Schaltung 16 geführt, in der eine Signalverarbeitung und eine Unterdrückung des gleichphasigen Rauschens erfolgt. Die Schaltung 16 ist in Figur 1 angedeutet.

Figur 3 zeigt ein Schemaschaltbild der Schaltung 16 zur Signalverarbeitung und Rauschunterdrückung, die auf der Leitung 20 das Meßsignal und auf der Leitung 22 das Bezugssignal aufnimmt. In der Schaltung wird das Rauschen ausgelöscht und ein Ausgangssignal über eine Leitung 54 an den Fotometer- und Aufzeichnerteil 18 gemäß Figur 1 übertragen. Der Fotometer- und Aufzeichnerteil ist nicht Teil dieser Erfindung; er dient lediglich zur Signalaufnahme und ist beispielsweise wie ein üblicher Fotometei— und Aufzeichnerteil eines Absorptionsmonitors aufgebaut.

Die in den Meß- und Bezugsfotozellen erzeugten Fotoströme werden an die Eingänge je eines Differentialverstärkers 56 bzw. 58 gelegt. Rückkopplungswiderstände 56A und 58A bestimmen den Verstärkungsfaktor der Verstärker.

Um die auf den Leitungen 20 und 22 auftretenden Signale in bezug auf Dunkelstrom von den Fotozellen zu korrigie-

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ren, weist die Schaltung 16 eine Substraktionsschaltung zur Auslöschung des Dunkelstroms auf.

Um eine zur Subtraktion von den auf den Leitungen 20 und 22 auftretenden Signalen geeignetes Signal zu bilden ist der Differentialverstärker 56 mit seinem positiven oder nicht-invertierenden Eingang an eine einstellbare Spannungsquelle angeschlossen, und zwar über ein einstellbares Potentiometer 62, das an zwei feste Spannungen 60 und 61 angeschlossen ist. Der zweite Differentialverstäi— ker 58 ist über seinen positiven oder nicht-invertierenden Eingang an ein einstellbares Potentiometer 64 angeschlossen, das ebenfalls an einer festen Spannung liegt. An den negativen oder invertierenden Eingang des ersten Differentialverstärkers 56 ist die Leitung 20, an den negativen oder invertierenden Eingang des zweiten Differentialverstärkers 58 die Leitung 22 angeschlossen.

Zur Amplitudeneinstellung der für die Dunkelstromkompensation zu substrahierenden Signale werden die Potentiometer 62 und 64 bei abgedeckten und damit unbeleuchteten Fotozellen derart eingestellt, daß der Dunkelstrom der Fotozellen 32 und 34 gemäß Figur 2 ausgelöscht wird. Auf diese Weise ist der Dunkelstrom auch beim Auffallen von Licht auf die Fotozellen ausgelöscht.

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Um die Grundlinie einzustellen und das Spannungssignal in ein Stromsignal umzuwandeln weist die Schaltung 16 eine Grundlinienfeineinstellschaltung 66 und eine Grundliniengrobeinstellschaltung 68 auf, in. denen jeweils unterschiedliche Spannungs-/Stromwandler vorgesehen sind.

Die Grundlinienfeineinstellschaltung 66 weist eine Differentialverstärker 70, einen ersten PNP-Transistor 72, einen zweiten PNP-Transistor 74 und ein Regelpotentiometer 76 auf. Der Ausgang des Differentialverstärkers 56 ist an den positiven Eingang des Differentialverstärkers 70 angeschlossen.

Zur Spannungs-/Stromwandlung sind die Basis des PNP-Transistors 72 und der Emitter des PNP-Transistors 74 galvanisch mit dem Ausgang des Differentialverstärkers 70 verbunden, während sowohl die Basis als auch der Kollektor des Transistors 74 und der Emitter des Transistors 72 an den negativen oder invertierenden Eingang des Differentialverstärkers angeschlossen sind.

Zur Feineinstellung der Grundlinie ist eine positive Spannungsquelle 78 über einen Regelwiderstand 76 und einen unveränderbaren Widerstand 80 mit dem negativen Eingang des Differentialverstärkers 70 in der zuvor genannten Reihenfolge verbunden. Das dem Differentialverstärker 70 eingegebene Signal wird, durch das Eingangssignal für den

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negativen Eingang des Differentialverstärkers 70, das mit Hilfe des Regelwiderstandes 76 zur Grundlinieneinstellung veränderbar ist, reduziert. Eine Veränderung der Einstellung des Regelwiderstandes 76 verändert den Emitter- (und Kollektoi—Istrom des Transisitors 72 in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Eingangsspannung am positiven Eingangs des Differentialverstärkers 70, was eine Grundlinienverlagerung zur Folge hat.

Die Grundliniengrobeinstellschaltung 68 weist ebenfalls einen Differentialverstärker 84, einen ersten PNP-Transistor 86, einen zweiten PNP-Transistor 88 und eine Stufenschaltung 90 für eine Grundliniengrobkorrektur auf. Der positive oder nicht-invertierende Eingang des Differentialverstärkers 84 ist mit dem Ausgang des zweiten Differentialverstärkers 58 verbunden.

Für eine Spannungs-/Stromwandlung ist der Ausgang des vierten Differentialverstärkers 84 an die Basis des Transistors 86 und an den Emitter des Transistors 88 angeschlossen, während der Emitter des Transistors 86, die Basis des Transistors 88 sowie dessen Kollektor mit der Klemme 92 des Grundlinien-Grobeinstellstufenschalters 90 verbunden sind.

Zur Grobeinstellung der Grundlinie weist das feststehende Teil des Einstellschalters 90 einen ersten Widerstand 94,

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einen ersten Schaltkontakt 96, einen zweiten Widerstand 98, einen zweiten Schaltkontakt 100, einen dritten Widerstand 102, einen vierten Schaltkontakt 104 und einen vierten Widerstand 106 auf, die in der genannten Reihenfolge zwischen die negative Klemme 108 einer Spannungsquelle und die Klemme 92 geschaltet sind. Es ist klar, daß in einer anderen Ausführung eine andere Anzahl von Widerständen und Schaltkontakten möglich ist.

Ein Schaltarm 110 des Stufenschalter 90 ist mit der positiven Klemme 112 einer Spannungsquelle über einen Widerstand 114 verbunden und liefert über die Reihenschaltung der Widerstände zusammen mit der negativen Klemme 108 eine Spannung für den Differentialverstärker 84, die zur Grundliniengrobeinstellung dient. Der Kollektor des Transistors 86 liefert das korrigierte Bezugsströmsignal auf einer Leitung 116. Um das Signal zur Darstellung des Absorptionsvermögens in logarithmische Form umzuwandeln ist eine mit abgestimmten Dioden versehene logarithmische Umwandlungsschaltung 119 an die Leitungen 116 und 82 angeschlossen, wobei die Leitung 116 mit der zur Steuerung der Lichtintensität der- Lichtquelle 24 gemäß Figur 1 dienenden Leitung 21 verbunden ist. Eine derartige Schaltung ist in der US-PS 3 676 686 beschrieben. Es ist zweckmäßig, in einer derartigen Schaltung, wie bereits erwähnt, aufeinander abgestimmte Dioden zu verwenden.

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Zur Ausschaltung von gleichphasigem Rauschen, weist die Schaltung 16 einen weiteren Differentialverstärker 117 auf, dessen invertierender oder negativer Eingang an die Leitung 82 angeschlossen ist, während am positiven oder nicht-invertierenden Eingang die Leitung 116 hängt. Der Ausgang des Differentialverstärkers 117 ist mit der Leitung 54 verbunden.

Die Leitung 54 überträgt das elektrische Meßsignal nach einer Korrektur durch Subtraktion oder Auslöschung des Bezugssignals, der Grundlinienfehler und des Dunkelstroms von den Fotozellen, und dieses Signal wird dem Fotometerund Aufzeichnerteil 18 gemäß Figur 1 zugeführt. Es ist ein Maß für die Lichtabsorptionsfähigkeit in der Durchflußküvette. Das gleichphasige Rauschen von der Gasentladungsröhre ist im Differentialverstärker 117 durch das Bezugssignal und das Meßsignal ausgelöscht.

Vor der Inbetriebnahme des Lichtabsorptionsmonitors 10 gemäß Figur 1 sind bestimmte Einstellungen vorzunehmen. Eine dieser Einstellungen ist das Unterdrücken des in den Fotozellen 32 und 34 auftretenden Dunkelstroms. Hierzu werden die Lampen abgeschaltet und die Potentiometer 62 und 64 gemäß Figur 3 verstellt, während gleichzeitig die Ausgangssignale der Differentialverstärker 56 und 58 oder die Ausgangsignale jedes Paares der logarithmischen

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- t8-s.-

Dioden gemäß Figur 4 der US-PS 3 676 686 solange gemessen werden, bis die Dunkelströme in den Differentialverstärkern 56 und 58 ausgelöscht sind.

Im Betrieb, wobei der ebene Spiegel 44 sich in der in Figur 2 dargestellten Lage befindet, ist die Deuteriumlampe 24 der Lichtquelle 12 (Figur 1)die Lichtquelle für das optische System gemäß Figur 2 und die Fotozellen 32 und 34. Das von der Lampe ausgesandte Licht schwankt in seiner Intensität aus zwei Gründen, und zwar aufgrund der Intensitätsschwankung des Lichtbogens der Deuteriumlampe und aufgrund er Lichtaussendung von unterschiedlichen Bereichen der Lampe, so daß das in einer Richtung ausgestrahlte Licht gegenüber dem in eine andere Richtung ausgestrahlten Licht in seiner Intensität schwankt.

Um diese auf richtungsabhängige Intensitätsschwankungen der Lampe zurückzuführenden Lichtintensitätsschwankungen des Bezugsstrahls gegenüber dem Meßstrahl auszuschalten ist der asphärische Kondensorspiegel 26 derart angeordnet, daß ein kleiner Bereich des zentralen Helligkeitspunktes des Lichtbogens auf der Öffnung der. Blende 28 abgebildet wird. Dadurch gelangt nur ein kleiner Teil des vom Lichtbogen ausgestrahlten Lichtes durch die Blende 28. Dieses Licht hat eine wesentliche Intensität, die entsprechend den Schwankungen eines einzelnen Punktes im

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Lichtbogen der Deuteriumlampe schwankt. Es gelangt jedoch kein Licht durch die Blende 28 zur optischen und elektronischen Meßstation 14, das unterschiedliche Intensitätsschwankungen in unterschiedlichen Richtungen aufweist.

Figur 2 läßt am deutlichsten erkennen, daß der in die optische und elektronische Meßstation eintretende Lichtstrahl vom asphärischen Fokussierspiegel 46 auf das Beugungsgitter 48 fokussiert .wird. Letzteres ist so angeordnet, daß ein Lichtstrahl bestimmter, ausgewählter Frequenz auf den Strahlenteiler 50 und durch die Fenster der Durchflußkuvette 36 sowie auf die Meßfotozelle 32 gelangt.

Der Strahlenteiler 50 teilt den Lichtstrahl ohne wesentliche Polarisation und fokussiert einen Teilstrahl durch die Öffnung in der zweiten Blende 52 auf die Bezugsfotozelle 34. Die Aperturblende in der vor der Meßfotozelle liegenden Durchflußkuvette 36 besitzt eine Öffnung von entsprechender Größe wie die vor der Bezugsfotozelle 34 liegende Blende, wobei jede der beiden Blendenöffnungen groß genug ist, um das Bild der vor der Lichtquelle liegenden Blende vollständig aufzunehmen. Die Meßfotozelle 32 liefert aus dem die Durchflußkuvette 36 durchlaufenden Lichtstrahl ein elektrisches Signal, das auf der Leitung 20 ausgegeben wird. Ebenso erzeugt die Bezugsfotozelle 34 ein elektrisches Signal entsprechend dem auftretenden Bezugsstrahl; dieses elektrische Signal wird auf der Leitung 22 ausgegeben.

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Bevor das zu untersuchende Material in die Durchflußküvette eingeleitet wird, und zwar üblicherweise nach der Einleitung des das Material tragenden Lösungsmittels, wird die Grundlinie eingestellt. Dies erfolgt durch Ver^ stellen des Schaltarmes 110 des Grundlinien-Grobeinstell-Stufenschalters 90 gemäß Figur 3 auf einen Wert, der die Grundlinie verhältnismäßig nahe an den gewünschten Wert heranbringt. Hierauf erfolgt eine Feineinstellung "mit dem Feineinstellurigspotentiometer 76. Diese Einstellungen werden während der Messungen wiederholt vorgenommen, um eine Grundlinienverschiebung zu reduzieren und die Nutzamplitude des Signals zu vergrößern.

Ist das Gerät für die Messung fertig vorbereitet, dann wird das zu untersuchende Material in die Durchflußküvette 36 eingeleitet. Das auf der Leitung 20 auftretende Signal wird nun entsprechend dem Absorptionsvermögen des Materials für Licht sowie gemäß dem Einfluß des Lösungsmittels verändert, während auf der Leitung 22 ein lediglich vom Lösungsmittel beeinflußtes Signal auftritt. Beide Signale können ein gleichphasiges Rauschen von der Lichtquelle 12 gemäß Figur 1 enthalten.

Zur Ausschaltung dieses gleichphasigen Rauschens werden die auf den Leitungen 20 und 22 auftretenden Signale nach dem Durchlaufen der Differentialverstärker 56 und 58 - in

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denen der Dunkelstrom der Fotozellen abgetrennt wird durch die zur Grundlinieneinstellung dienenden Schaltungen 66 und 68 geleitet und an den Differentialverstärker 117 gelegt. In diesem werden die Signale voneinander abgezogen, wobei das Bezugssignal von dem Meßsignal substrahiert und gleichzeitig das gleichphasige Rauschen entfernt wird. Vor der Subtraktion im - Differentialverstärker 117 werden die Signale in logarithmische Signale ihrer Amplituden umgewandelt, wozu logarithmische Wandler dienen. Von den logarithmischen Wandlern werden Rückkopplungssignal zur Steuerung der Intensität der Lichtquelle abgenommen. Das letztlich erhaltene Signal wird auf eine Leitung 54 gelegt und auf bekannte Weise im Fotometerund Aufzeichnerteil 18 verarbeitet, so daß eine Anzeige des Absorptionsvermögens oder der Durchlässigkeit des in der Durchflußküvette 36 untersuchten Materials erhalten wird.

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Claims

UEXKÜt-L Ä STOCBERG " : ;: professional representatives

PATENTANWÄLTE"' "" "BtFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

BESELERSTRASSE 4

D-2OOO HAMBURG 82 DR J. D FRHR von UEXKÜLL

DR ULRICH GRAF STOLBERG DIPL ING. JÜRGEN SUCHANTKE DIPL.ING. ARNULF HUBER DR. ALLARD von KAMEKE DR. KARL-HEINZ SCHULMEYER

Instrumentation Specialties (Prio.: 1. Juni 1979

Company US 044 763 - 16605)

Superior, Lincoln,

Nebraska,

V.St.A. Mai 1980

Lichtabsorptionsmonitor

Patentansprüche

Lichtabsorptionsmonitor mit einer Gasentladungslampe als Lichtquelle und einer Einrichtung zur Fokussierung eines Lichtstrahles von der Lichtquelle auf einen kleinen Punkt zum !Zwecke der Durchleitung durch einen zu untersuchenden Stoff, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fokussiereinrichtung zur Entnahme des Lichtstrahls von einem kleinen Punkt des zentralen Helligkeitspunktes der Gasentladungslampe vorgesehen ist, und daß an der Abbildungsstelle des kleinen Lichtpunktes eine Blende (28) mit einer den Lichtstrahl durchlassenden, verhältnismäßig kleinen Öffnung liegt.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussiereinrichtung ein asphärischer Konkavspiegel (26) ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Strahlenteiler (50), der den durch die Öffnung in der Blende (28) tretenden Lichtstrahl ohne wesentliche Polarisation in zwei Teilstrahlen aufteilt, wovon einer auf eine Meßprobe geleitet wird; durch Umwandlungseinrichtungen (32, 34) zur Umwandlung der Teilstrahlen in elektrische Signale und durch Vergleichseinrichtungen (56, 58, 117) für die ersten und zweiten Signale zur Ausschaltung von gleichphasigem Rauschen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Umwandlungseinrichtung (119) zur Umwandlung der ersten und zweiten elektrischen Signale in Signale, die als Amplitude den Logarithmus der Amplitude der ersten und zweiten elektrischen Signale aufweisen, und durch eine Rückkopplungsschaltung (21, 19) zur Rückkopplung der logarithmischen Amplitude des ersten oder des zweiten elektrischen Signals zur Lampe (24) für die Regelung ihrer Intensität.

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