RU1828544C

RU1828544C - Оптический анализатор веществ

Info

Publication number: RU1828544C
Application number: SU914921552A
Authority: RU
Inventors: Валерий Борисович Дунаев
Original assignee: В.Б.Дунаев
Priority date: 1991-03-25
Filing date: 1991-03-25
Publication date: 1993-07-15

Abstract

Сущность изобретени : устройство содержит рабочую и сравнительные кюветы, поочередно просвечиваемые излучением одного источника, модул тора, синхронный детектор и блок нормировки измер емого сигнала с помощью сигнала, полученного на удвоенной частоте модул ции. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относитс к аналитическому приборостроению и может быть использовано при создании анализаторов газообразных, жидких и твердых веществ.

Целью изобретени вл етс повышение точности измерени .

На фиг. 1 представлена структурна схема одного из вариантов осуществлени предлагаемого устройства, в котором система обработки сигналов приемника содержит последовательно гжлюченные блоки нормиройки, первого синхронного фильтра и синхронного детектора; на фиг. 2 - одна из возможных форм модул тора; на фиг. 3-5 - графики по сн ющие работу описываемого устройства.

Оптический анализатор веществ, представленный на фиг. 1, содержит оптически св занные источник 1 излучени , модул тор 2, рабочую 3 и сравнительную 4 кюветы, оптическую систему 5, обеспечивающую при необходимости фильтрацию оптического сигнала и его подачу на приемную площадку фотоприемника, и блок б приемника излучени , в состав которого помимо фотоприемника может входить усилитель напр жени , а также систему обработки сигналов приемника, включающую блок 8 нормировки , представл ющий собой устройство, обеспечивающее выполнение операции делени электрических сигналов, подаваемых на его входы, блок 9 первого синхронного филыра, в выходном каскаде которого может располагатьс усилитель напр жени , и блок 10 синхронного детектора, во входном каскаде которого может располагатьс усилитель напр жени , а в выходном - фильтр нижних частот, а также повторитель напр жени , регистратор 11, первый 12 и второй 13 датчики синхроимпульсов, которые дл св зи с модул тором могут включать свето- и фотоэлементы, блок 14 формировани управл ющих сигналов, обеспечивающий пол- учение необходимых дл управлени работой синхронных фильтров и синхронного детектора напр жений, блок 15 второго синхронного фильтра и блок 16 сопр жени , обеспечивающий получение из выходного сигнала второго синхронного фильтра приемлемого дл блока нормировки нормируюСО

к

00

ел

4

Јь

СА

щего напр жени , при этом выход блока 6 приемника излучени св зан с регистратором 11 через систему 7 обработки сигналов приемника, включающую последовательно соединенные блок 8 нормировки, блок 9 первого синхронного фильтра и блок 10 синхронного детектора, управл ющие входы блоков 9 первого синхронного фильтра и 10 синхронного детектора св заны с первым выходом блока 14 формировани управл ющих сигналов, первый вход которого через первый датчик 12 синхроимпульсов св зан с модул тором 2, вход блока 15 второго синхронного фильтра соединен с входом блока 9 первого синхронного фильтра, его выход через блок 16 сопр жени св зан с входом нормирующего сигнала блока 8 нормировки , а управл ющий вход соединен со вторым выходом блока 14 формировани управл ющих сигналов, второй вход которого через второй датчик 13 синхроимпульсовсв зан с модул тором 2, причем модул тор 2 выполнен с возможностью получени на выходе первого датчика 12 импульсов синхронизации с частотой следовани , равной частоте модул ции пучков излучени , проход щего через кюветы, а на выходе второго датчика 13 - с частотой следовани , равной удвоенной частоте модул ции этих пучков излучени .

Данное устройство работает следующим образом.

Пучки излучени источника 1 с помощью модул тора 2 поочередно пропускаютс через рабочую 3 и сравнительную 4 кюветы. Дл этой цели может быть использован дисковый модул тор, форма которого показана на фиг. 2, где 17 - отверсти дл модул ции пучков излучени , пропускаемого через кюветы, 18 - вырезы дл прерывани пучков излучени в датчиках синхроимпульсов.

Прошедшее через кюветы излучение с помощью оптической системы 5 при необходимости фильтруетс по спектру с выделением требуемого интервала длин волн, св занного с полосой поглощени анализируемого компонента и направл етс на приемную площадку фотоприемника, .расположенного в блоке 6 приемника излучени , в котором преобразуетс в электрический сигнал. Этот электрический сигнал, форма которого, например, может иметь вид, показанный на фиг. 3, при необходимости предварительно усиливаетс и подаетс на вход системы 7 обработки сигналов приемника , во входном каскаде которого включен блок 8 нормировки, представл ющий собой усилитель с автоматической регулировкой усилени , осуществл емой посредством нормирующего сигнала, снимаемого с выхода блока 16 сопр жени ,

Дл одновременно формировани измер емого , пропорционального концентрации анализируемого вещества о рабочей кювете, и нормирующего сигналов выходное напр жение блока нормировки подаетс сразу на входы блоков первого 9 и второго 15 синхронных фильтров.

Управление работой первого синхронного фильтра, расположенного в блоке 9 осуществл етс с помощью сигналов, снимаемых с первого выхода блока 14 форми- ровани управл ющих сигналов и

5 представл ющих собой переменное напр жение пр моугольной формы, частота которого равна частоте модул ции пучков излучени , пропускаемого через кюветы. Благодар этому, на выходе блока первого

0 синхронного фильтра, в выходном каскаде которого может располагатьс усилитель переменного напр жени , формируетс сигнал, форма которого имеет вид, показанный на фиг. 4, а амплитуда пропорциональ5 на разности потоков излучени , прошедшего через рабочую и сравнительную кюветы.

Управление же работой второго синхронного фильтра, расположенного в блоке

0 15 осуществл етс посредством сигналов, снимаемых со второго выхода блока формировани управл ющих сигналов, и представл ющих собой также переменное напр жение пр моугольной формы, однако

5 частота этого напр жени равна удвоенной частоте модул ции пучков излучени , пропускаемого через кюветы. Поэтому на выходе блока второго синхронного фильтра формируетс сигнал, изображенный на фиг.

0 5, и как не трудно заметить, с амплитудой, пропорциональной сумме потоков излучени , прошедшего через кюветы. Этот электрический сигнал подаетс на вход блока 16 сопр жени , в котором обеспечиваетс

5 окончательное формирование нормирующего сигнала, подаваемого на одноименный вход блока нормировки дл поддержани неизменным его выходного напр жени при изменени х интенсивно0 сти излучени источника.

В качестве блока сопр жени в рассматриваемом устройстве могут использоватьс дифференциальный усилитель, фиксатор уровн с накопителер , выпр митель с уСи5 лителем и т.д., а в качестве блока формировани управл ющих сигналов - компараторы, на входы которых подаютс сигналы с выходов датчиков 12 и 13 синхро- импуоьсов, представл ющих собой оптопа- ры, включающие свето- и фотоэлементы,

располагаемые напротив соответствующих вырезов 18 (фиг. 2) модул тора.

Выходное переменное напр жение блока первого синхронного фильтра (фиг. 4), амплитуда которого пропорциональна таким образом отношению разности потоков излучени , прошедшего через сравнитель- ную и рабочую кюветы, к их сумме, подаетс на вход блока 10 синхронного детектора. В этом блоке электрический сигнал усилиеа- етс (при необходимости), детектируетс синхронно с частотой модул ции пучков излучени , пропускаемых через кюветы и до- полнительио фильтруетс , обеспечива получение на его выходе посто нного напр жени , пропорционального амплитуде переменного выходного напр жени блока первого синхронного фильтра, которое и измер етс регистратором 11.

Дл управлени работой синхронного детектора, расположенного в блоке 10, используютс те же сигналы, что и дл управлени работой первого синхронного фильтра, снимаемые с первого выхода блока 14.

При отсутствии поглощающего aeaiecT- ва в рабочей и сравнительной кюветах потоки излучени , прошедшие через них, уравниваютс и уровень посто нного напр жени на выходе блока синхронного детектора устанавливаетс равным нулю.

По вление в рабочей кювете анализируемого вещества при подаче в нее исследуемой смеси вызовет пропорциональное его концентрации уменьшение потока излучени , пропущенного через эту кювету. Это приведет к возникновению разбаланса между потоками излучени , подаваемого на фотоприемник, и следовательно, к по влению на выходе блока синхронного детектора измер емого напр жени , уровень которою будет однозначно определ тьс концентрацией анализируемого вещества и не будет зависеть от изменений интенсивности излучени источника, т к. измер емый сигнал вл етс нормированным.

Вместо выполнени операции нормировки обрабатываемого сигнала посредством усилител с автоматической регулировкой усилени , включаемого перед блоком первого синхронного фильтра, эта операци , согласно п. 3 и п. 4 формулы изобретени , может осуществл тьс на его выходе или на выходе блока синхронного детектора. При этом блок нормировки будет представл ть собой делитель аналоговых сигналов.

Как можно заметить из графиков, представленных на фиг. 3-5, уровень шумов в обрабатываемом сигнале практически не

вли ет на амплитуду выходного напр жени блока второго синхронного фильтра, т.е. на значение нормирующего сигала, чего нельз сказать о прототипе, в котором такое вли ние вл етс значительным

Claims

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет достичь поставленной цели, т.е. повысить точность измерений. Формула изобретени

0 1. Оптический анализатор веществ, содержащий источник излучени , модул тор, рабочую и сравнительную кюветы, оптическую систему, блок приемника излучени , регистратор, систему обработки сигналов

5 приемника, включающую блок нормировки, блок первого синхронного фильтра и блок синхронного детектора, блок сопр жени , блок формировани управл ющих сигналов и первый датчик синхроимпульсов, при этом

0 выход блока приемника св зан с регистратором через систему обработки сигналов, выход блока сопр жени подключен к входу нормирующего сигнала блока нормировки, первый датчик синхроимпульсов св зан с

5 модул тором, выход датчика синхроимпульсов подключен через первый вход и первый выход блока формировани управл ющих сигналов к управл ющим входам блоков первого синхронного фильтра и синхронно0 го детектора, а модул тор выполнен с возможностью получени на выходе первого датчика импульсов синхронизации с частотой следовани , равной частоте модул ции пучков излучени , проход щего через кюве5 ту, о т л и ч а ю щ и и с тем, что, с

целью повышени точности, анализатор дополнительно содержит блок второго синхронного фильтра и второй датчик синхроимпульсов , модул тор выполнен с воз0 можностью дополнительного получени удвоенной частоты следовани импульсов синхронизации, при этом вход блока первого синхронного фильтра соединен с входом блока второго синхронного фильтра, выход

5 которого подключен к входу устройства со- прржепи , а управл ющий вход подключен к второму выходу блока формировани управл ющих сигналов, причем второй вход блока формировани управл ющих сигна0 лов св зан с модул тором через второй датчик синхроимпульсов на удвоенной частоте модул ции.
2. Анализатор по п. 1,отличающий- с тем, что система обработки сигналов

5 приемника содержит последовательно включенные блок нормировки, блок первого синхронного фильтра и блок синхронного детектора, а блок нормировки выполнен в виде усилител с автоматической регулировкой -/силе ни .
3. Анализатор по п. 1,отличающий- с тем, что система обработки сигналов приемника содержит последовательно включенные блок первого синхронного фильтра, блок нормировки и блок синхронного детектора, а блок нормировки выполнен в виде делител аналоговых сигналов.
4. Анализатор по п. 1, о т л и ч а ю щ и й- с тем, что система обработки сигналов приемника содержит последовательно включенные блок первого синхронного фильтра, блок синхронного детектора и блок нормировки, а блок нормировки выполнен в виде делител аналоговых сигналов.

/8

Фиё.2.

%« Sk3

Фиг.З

.

О

%

8л. 15

,

лвДмЛ,

AwAv vWAui/WA),

.ЧмУ ЩдДАу/

Фиг. 4

цчимщс М иьде

fi4M«wMVUi 4tt

AWMW

Фиг.5