RU1831674C - Infra-red filter analyzer - Google Patents

Infra-red filter analyzer

Info

Publication number
RU1831674C
RU1831674C SU904911242A SU4911242A RU1831674C RU 1831674 C RU1831674 C RU 1831674C SU 904911242 A SU904911242 A SU 904911242A SU 4911242 A SU4911242 A SU 4911242A RU 1831674 C RU1831674 C RU 1831674C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
amplifier
digital
holder
reader
analog
Prior art date
Application number
SU904911242A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Александрович Махов
Николай Алексеевич Леоненко
Олег Дмитриевич Киямов
Евгений Викторович Савохин
Валерий Николаевич Ведерников
Original Assignee
Раменский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Проектно-Конструкторского И Технологического Института Геологических, Геофизических И Геохимических Информационных Систем
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Раменский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Проектно-Конструкторского И Технологического Института Геологических, Геофизических И Геохимических Информационных Систем filed Critical Раменский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Проектно-Конструкторского И Технологического Института Геологических, Геофизических И Геохимических Информационных Систем
Priority to SU904911242A priority Critical patent/RU1831674C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1831674C publication Critical patent/RU1831674C/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Сущность изобретени : ИК-анализатор содержит канал сравнени  и измерительный канал, содержащий ИК-излучени , модул тор , первое и второе фокусирующее зеркала, кюветы дл  анализируемого образца , набор сменных светофильтров и приемник ИК-излучени , который соединен с цифровым регистратором через последовательно соединенные усилитель, выполненный с регулируемым коэффициентом усилени , синхронный выпр митель, схему выделени  посто нной составл ющей, аналоговый вычислитель оптических плотностей и аналого-цифровой преобразователь, а синхронный выпр митель соединен также с формирователем импульсов частоты вращени  модул тора, содержит источник опорного напр жени , схему управлени  коэффициентом усилени  усилител  и считывающее устройство цифрового кода уста- новленного светофильтра, источник опорного напр жени  соединен с аналоговым вычислителем оптических плотностей, считывающее устройство цифрового кода через схему управлени  коэффициентом усилени  соединено с усилителем, а светофильтры закреплены в стенках многогранного держател , имеющего ось вращени  и фиксатор положени , где также выполнены кодовые отверсти , по обе стороны стенки держател  установлены четыре лампы или световоды и четыре фотодиода, которые совместно с кодовыми отверсти ми образуют считывающее устройство цифрового кода установленного светофильтра, причем второе зеркало и приемник ИК-излучени  наход тс  внутри многогранного держател . 3 ил. 00 OJ ( Ч СОSUMMARY OF THE INVENTION: An IR analyzer comprises a comparison channel and a measurement channel containing IR radiation, a modulator, first and second focusing mirrors, sample cuvettes, a set of interchangeable filters and an IR radiation receiver that is connected to the digital recorder through a series-connected amplifier , made with adjustable gain, synchronous rectifier, DC component extraction circuit, analog optical density computer and analog-to-digital converter and the synchronous rectifier is also connected to the pulse generator of the frequency of rotation of the modulator, contains a reference voltage source, an amplifier gain control circuit and a digital code reader for the installed filter, the reference voltage source is connected to an analog optical density computer, a digital reader code through the gain control circuit connected to the amplifier, and the filters are fixed in the walls of a multifaceted holder having an axis rotations and a position lock, where code holes are also made, four lamps or optical fibers and four photodiodes are installed on both sides of the holder wall, which together with the code holes form a digital code reader for the installed filter, the second mirror and the infrared receiver multifaceted holder. 3 ill. 00 OJ (H CO

Description

Изобретение относитс  к исследованию состава газообразных, жидких и твердых образцов в инфракрасном диапазоне спектра, преимущественно дл  геологии при исследовании осадочных горных пород на минеральный состав и их газонефтебитумсодер- жание.The invention relates to the study of the composition of gaseous, liquid and solid samples in the infrared range of the spectrum, mainly for geology, in the study of sedimentary rocks for mineral composition and their gas-oil-bitumen content.

Цель изобретени  - упрощение его конструкции за счет исключени  оптической части канала сравнени .The purpose of the invention is to simplify its construction by eliminating the optical part of the comparison channel.

Существо изобретени  заключаетс  в том..что функции канала сравнени  переложены на источник опорного напр жени . Первоначально, при отсутствии анализируемого образца в кювете усиление усилител  установлено так, что при установке любого светофильтра в измерительный луч напр жение на первом входе аналогового вычислител  оптических плотностей будет такое же как и на источнике опорного напр жени , подключенного ко второму входу аналогового вычислител  оптических плотностей. И при проведении измерений сравнение изменени  напр жени  в измерительном канале осуществл етс  с опорным напр жением устанавливаемого источником опорного напр жени .The essence of the invention lies in the fact that the functions of the comparison channel are transferred to the source of the reference voltage. Initially, in the absence of the analyzed sample in the cuvette, the amplifier gain is set so that when any filter is installed in the measuring beam, the voltage at the first input of the analog optical density calculator will be the same as the reference voltage source connected to the second input of the analog optical density calculator. And during the measurements, the comparison of the voltage change in the measuring channel is carried out with the reference voltage set by the source of the reference voltage.

Дл  достижени  поставленной цели оптическа  схема анализатора выполнена по однолучевой схеме, но в нем использован принцип двухканального измерени  за счет моделировани  сигнала опорного канала электроникой.To achieve this goal, the optical circuit of the analyzer is made according to a single-beam circuit, but it uses the principle of two-channel measurement by simulating the signal of the reference channel by electronics.

Применение однолучевой схемы позволило использовать не пару идентичных светофильтров на канал, которые очень трудно изготовить, а только один. При этом резко сокращаетс  стоимость анализатора, т.к. количество светофильтров уменьшаетс  в два раза. Кроме того, применение однолучевой схемы позвол ет модул тор расположить после первого фокусирующего зеркала, а зеркала изготовить с малым фокусным рассто нием и приблизить их к ИК- источнику и приемнику, что позвол ет увеличить интенсивность измерительного луча. Даже, в прин той схеме поворот луча осуществл етс  только у приемника и на небольшой угол (около 45о). что улучшает качество фокусировки на чувствительный элемент приемника ИК-излучени . Эти меры позвол ют увеличить чувствительность и точность анализа,особенно в длинноволновой области спектра.The use of a single-beam scheme made it possible to use not a pair of identical filters per channel, which are very difficult to manufacture, but only one. In this case, the cost of the analyzer is sharply reduced, since the number of filters is halved. In addition, the use of a single-beam scheme allows the modulator to be positioned after the first focusing mirror, and the mirrors can be made with a small focal length and brought closer to the IR source and receiver, which makes it possible to increase the intensity of the measuring beam. Even in the adopted scheme, the beam is rotated only at the receiver and at a small angle (about 45 °). which improves the quality of focusing on the sensitive element of the infrared receiver. These measures increase the sensitivity and accuracy of the analysis, especially in the long wavelength region of the spectrum.

Применение одного фильтра на канал и однолучевой оптической схемы позволило все светофильтры расположить на барабане , который  вл етс  диспергирующим элементом анализатора и посто нно расположен внутри него, что повышает на дежность устройства и улучшает его обслуживание .The use of one filter per channel and a single-beam optical scheme allowed all light filters to be placed on the drum, which is the dispersing element of the analyzer and is constantly located inside it, which increases the reliability of the device and improves its service.

На фиг.1 - 3 изображены структурные Схемы оптической и электронной частей инфракрасного фильтрового анализатора веществ .Figure 1 - 3 shows the structural diagrams of the optical and electronic parts of an infrared filter analyzer of substances.

Оптическа  часть анализатора (фиг.1) состоит из источника ИК-излучени  1, первого и второго сферических фокусирующих зеркал 2 и 3, модул тора 4-измерительного The optical part of the analyzer (Fig. 1) consists of a source of infrared radiation 1, the first and second spherical focusing mirrors 2 and 3, a 4-measurement modulator

,,

1010

15fifteen

20twenty

2525

30thirty

3535

4040

4545

50fifty

5555

луча, вращаемого с помощью двигател  5, кюветы 6, набора светофильтров 7, установленных в стенках многогранного держател  8 ось 9 которого крепитс  на платформу анализатора 10 (фиг,2) и руко тка 11 дл  смены светофильтров 7, устройства фиксации положени  светофильтра 12, приемника 13, ИК-излучени , формировател  14 импульсов частоты вращени  модул тора, состо щего из лампы накаливани  и фотодиода и считывающего устройства 15 цифрового кода установленного светофильтра 7, которое состоит из четырех ламп накаливани  15а, четырех фотодиодов 156 и расположенные на барабане 8 в соответствии с установленным светофильтром 7 и фиксирующим устройством 12 отверстий 15в, обозначающих номер установленного светофильтра в двоичном цифровом коде.a beam rotated by an engine 5, a cuvette 6, a set of light filters 7 mounted in the walls of a multi-faceted holder 8 whose axis 9 is mounted on the analyzer platform 10 (FIG. 2) and a handle 11 for changing the light filters 7, a device for fixing the position of the filter 12, the receiver 13, infrared radiation, pulse shaper 14 of the rotational speed of the modulator, consisting of an incandescent lamp and a photodiode and a reader 15 of a digital code for an installed filter 7, which consists of four incandescent lamps 15a, four photodiodes 156 and a laid on the drum 8 in accordance with the installed filter 7 and the fixing device 12 of the holes 15B, indicating the number of the installed filter in binary digital code.

Электронна  часть анализатора (фиг.З) состоит из приемника ИК-излучени  13, усилител  16 с управл емым коэффициентом усилени , синхронного выпр мител  17. управл емого импульсами от формировател  14 импульсов частоты вращени  модул тора , фильтра 18 нижних частот, используемого дл  выделени  посто нной составл ющей пульсирующего напр жени , которое постунает на первый вход аналогового вычислител  19 оптических плотностей, на другой вход которого поступает опорное напр жение от источника 20 опорного напр жени  аналого-цифрового преобразовател  21 и цифровой индикации 22. Информаци  со считывающего устройства 15 цифрового кода установленного светофильтра поступает в схему 23 управлени  коэффициентом усилени  усилител  16. усиление которого выбираетс  индивидуально дл  каждого установленного светофильтра.The electronic part of the analyzer (Fig. 3) consists of an infrared receiver 13, an amplifier 16 with a controlled gain, a synchronous rectifier 17. controlled by pulses from a pulse shaper 14 of the speed of the modulator, a low-pass filter 18 used to isolate the constant component of the pulsating voltage, which is supplied to the first input of the analog computer of the optical density 19, the other input of which receives the reference voltage from the reference voltage source 20 of the analog-to-digital conversion the indicator 21 and the digital display 22. Information from the reader 15 of the digital code of the installed filter enters the gain control circuit 23 of the amplifier 16. The gain of which is selected individually for each installed filter.

Анализатор работает следующим образом . ИК-источник 1, который представл ет собой нагретую током до температуры около 1000°С спираль нихромовой проволоки, создает излучение в диапазоне 0,4-15 мкм, равномерно уменьшающеес  в длинноволновой области. Это излучение фокусируетс  первым сферическим вогнутым зеркалом 2 в параллельный пучок, который попадает на второе фокусирующее зеркало 3. Этим зеркалом 3 луч фокусируетс  на чувствительный элемент приемника ИК-излучени  13 со смещением на 40-45° от измерительного луча. Сформированный параллельный пучок прерываетс  модул тором 4, проходит через кювету 6 с анализи- руемым образцом и установленный светофильтр 7. В соответствии со спектральными свойствами образца и установленным светофильтром 7 на приемник 13 будет попадать меньшее количество излучени , чем без анализируемого образца. Приемник 13 преобразует промодулированное ПК-излучение в переменное напр жение, которое усиливаетс  усилителем 16 и попадает на вход синхронного выпр мител  1.7. где осуществл етс  выпр мление в соответствии с фазой опорного сигнала, снима- е мого с модул тора 4. Затем выпр мленный сигнал проходит через фильтр 18 низких частот, выдел ющий только посто нную составл ющую и исключающий попадание пульсирующего напр жени  в блок 19 вычислени  оптических плотностей. На другой вход поступает опорное напр жение с источника опорного напр жени  20, равное по уровню напр жению на первом входе без анализируемого образца в кювете 6. Вычислитель оптических плотностей 19 осуществл ет операцию вычислени  в соответствии с формулой К-log -ту log - r D(A).The analyzer works as follows. The IR source 1, which is a helix of a nichrome wire heated to a temperature of about 1000 ° C, produces radiation in the range of 0.4-15 microns, uniformly decreasing in the long wavelength region. This radiation is focused by the first spherical concave mirror 2 into a parallel beam, which hits the second focusing mirror 3. With this mirror 3, the beam is focused on the sensitive element of the infrared radiation receiver 13 with an offset of 40-45 ° from the measuring beam. The formed parallel beam is interrupted by the modulator 4, passes through the cell 6 with the analyzed sample and the installed filter 7. In accordance with the spectral properties of the sample and the installed filter 7, a smaller amount of radiation will arrive at the receiver 13 than without the analyzed sample. The receiver 13 converts the modulated PC radiation to an alternating voltage, which is amplified by the amplifier 16 and is fed to the input of the synchronous rectifier 1.7. where the rectification is carried out in accordance with the phase of the reference signal taken from the modulator 4. Then, the rectified signal passes through a low-pass filter 18, which selects only the constant component and excludes the ripple voltage entering the optical computing unit 19 densities. The other input receives the reference voltage from the reference voltage source 20, equal to the voltage level at the first input without the analyzed sample in the cell 6. The optical density calculator 19 performs the calculation operation in accordance with the formula K-log log-r D (A).

Результат вычислени  преобразуетс  в цифровой код на АЦП 21 и отображаетс  на цифровом индикаторе 22. В соответствии с установленным в луч номером светофильтра 7 считывающее устройство 15 вырабатывает цифровой двоичный код, который поступает в схему 23 управлени  коэффициентом усилени  усилител . Таким образом, при смене светофильтра в соответствии с кодом осуществл етс  изменение коэффициента усилени  усилител  16. Оно подбираетс  на всех фильтрах таким, чтобы при установке любого светофильтра на входе вычислител  оптических плотностей 19 было одинаковое выпр мленное напр жение , а напр жение источника 20 опорного напр жени  устанавливаетс  равным ему.The calculation result is converted into a digital code on the ADC 21 and displayed on the digital indicator 22. In accordance with the number of the filter 7 set to the beam, the reader 15 generates a digital binary code, which is fed to the amplifier gain control circuit 23. Thus, when changing the filter in accordance with the code, the gain of amplifier 16 is changed. It is selected on all filters so that when any filter is installed at the input of the optical density calculator 19, the rectified voltage is the same and the voltage of the reference voltage source 20 wife is set equal to him.

Работа с анализатором заключаетс  в следующем. Здесь этапы подстройки опор- . ного состо ни  анализатора и процесс измерени  разнесены во времени, Перед измерением в луч устанавливаетс  кювета без образца и производитс  настройка усилени  усилител  на каждом фильтре так, чтобы на первом входе аналогового блока вычислител  оптических плотностей было одинаковое напр жение при установке всех фильтров. Затем это же напр жение устанавливаетс  на источнике опорного напр жени , с которого оно поступает на второй вход вычислител  оптических плотностей. При правильной установке этих напр жений на индикаторе будет нулевое показание .Work with the analyzer is as follows. Here are the steps for adjusting the supports. the analyzer state and the measurement process are separated in time. Before measurement, a cell without a sample is installed in the beam and the amplifier gain is adjusted on each filter so that the first voltage input of the analog block of the optical density calculator has the same voltage when all filters are installed. Then, the same voltage is set at the reference voltage source, from which it is supplied to the second input of the optical density calculator. If these voltages are set correctly, the indicator will show a zero reading.

После этапа настройки производитс  этап измерени . При этом в ту же кювету помещаетс  анализируемый образец и снимаютс  отсчеты при последовательной установке всех фильтров в измерительный луч. Отсчеты будут соответствовать уменьшенному напр жению на выходе усилител  при установленных фильтрах, что соответствует поглощению в анализируемых диапазонахAfter the tuning step, a measurement step is performed. In this case, the analyzed sample is placed in the same cuvette and readings are taken when all filters are sequentially installed in the measuring beam. The readings will correspond to a reduced voltage at the output of the amplifier with installed filters, which corresponds to absorption in the analyzed ranges

спектра. Периодически, после нескольких измерений производитс  снова этап проверки и подстройки опорного состо ни  анализатора.spectrum. Periodically, after several measurements, the step of checking and adjusting the reference state of the analyzer is again performed.

Claims (1)

Формула изобретени The claims Инфракрасный фильтровой анализатор веществ, включающий канал сравнени  и измерительный канал, содержащий оптически сопр женные источник ИК-иэлучени ,An infrared filter analyzer of substances, comprising a comparison channel and a measuring channel containing an optically coupled IR radiation source, модул тор, первое и второе фокусирующие зеркала, кювету дл  анализируемого образца, набор сменных, установленных в . держателе светофильтров и приемник ИК- излучёни . который соединен с цифровымa modulator, first and second focusing mirrors, a cuvette for the analyzed sample, a set of interchangeable ones installed in. filter holder and infrared receiver. which is connected to digital регистратором через последовательно соединенные усилитель, синхронный выпр митель , схему выделени  посто нной составл ющей, аналоговый вычислитель оптических плотностей и аналого-цифровойthe recorder through a series-connected amplifier, a synchronous rectifier, a DC component isolation circuit, an analog computer of optical densities and analog-to-digital преобразователь, а синхронный выпр митель соединен также с формирователем импульсов частоты вращени  модул тора, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  его конструкции за счет исключени  оптической части канала сравнени , усилитель выполнен с управл ющим коэффициентом усилени , а анализатор дополнительно содержит источник опорного напр жени , схему управлени  коэффициентом усилени the converter, and the synchronous rectifier is also connected to the pulse generator of the rotational speed of the modulator, characterized in that, in order to simplify its design by eliminating the optical part of the comparison channel, the amplifier is made with a control gain, and the analyzer further comprises a reference voltage source gain control circuit усилител  и считывающее устройство цифрового кода установленного светофильтра , а канал сравнени  выполнен в виде источника опорного напр жени , соединенного с аналоговым вычислителем оптических плотностей, считывающее устройство цифрового кода через схему управлени  коэффициентом усилени  соединено с усилителем , а держатель светофильтра выполнен в виде многогранника с осью вращени ,an amplifier and a reader of the digital code of the installed filter, and the comparison channel is made in the form of a reference voltage source connected to an analog optical density computer, the reader of the digital code is connected to the amplifier through the gain control circuit, and the filter holder is made in the form of a polyhedron with an axis of rotation , фиксатором положени  и кодовыми отверсти ми , а считывающее устройство - в виде расположенных по обе стороны стенки держател  с кодовыми отверсти ми четырех ламп или светодиодов и четырех фотодиодое , причем второе зеркало и приемник ИК- излучени  наход тс  внутри многогранного держател .a position lock and code holes, and a reader in the form of four lamps or LEDs and four photodiodes located on both sides of the wall of the holder, with the second mirror and the infrared radiation receiver inside the multi-faceted holder. 1shch ff/ fft №%ff / fft No.% ILIL 88 гглфgglf fri9tE8lfri9tE8l Фиг.ЗFig.Z
SU904911242A 1990-12-29 1990-12-29 Infra-red filter analyzer RU1831674C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904911242A RU1831674C (en) 1990-12-29 1990-12-29 Infra-red filter analyzer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904911242A RU1831674C (en) 1990-12-29 1990-12-29 Infra-red filter analyzer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1831674C true RU1831674C (en) 1993-07-30

Family

ID=21560502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904911242A RU1831674C (en) 1990-12-29 1990-12-29 Infra-red filter analyzer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1831674C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Вечкасов И.А. и др. Приборы и методы анализа в ближней инфракрасной области. М.:Хими , 1977, с.67-80. . Моисеенко А.С. и др. Инфракрасный спектральный анализатор полевого типа дл анализа минерального состава и неф- тесодержани керна и шлама. Реферат сер. Автоматизаци и телемеханизаци нефт ной промышленности. М.. 1983, вы п/11, с.6-7. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3994590A (en) Discrete frequency colorimeter
CA1123222A (en) Infrared analyzer
EP0250070A1 (en) Optical analysis method and apparatus having programmable rapid random wavelength access
US5035508A (en) Light absorption analyser
JP2003513236A (en) Built-in optical probe for spectroscopic analysis
Zhang et al. A compact laser absorption spectroscopy tomographic system with short spectral scanning time and adjustable frame rate
US3897155A (en) Atomic fluorescence spectrometer
EP0420135B1 (en) Spectrophotometric instrument with rapid scanning distortion correction
EP0306337B1 (en) Spectrophotometer
Uhl et al. A polychromatic flash photolysis apparatus (PFPA)
CN1074832C (en) On-line near infrared multicomponent measuring method and apparatus
RU1831674C (en) Infra-red filter analyzer
CA1272806A (en) Optical detector circuit for photometric instrument
JP3425448B2 (en) Method for determining linearity of photodetector and precision photometric device
JPS59208445A (en) Method and device for measuring absorptive component quantity of sample
EP0187675B1 (en) Method of detection and quantitative determination of sulfur and sulfur monitor using the method
JPH11173982A (en) Method and apparatus for measuring concentration of protein in serum
Crepeau et al. UV laser scanning and fluorescence monitoring of analytical ultracentrifugation with an on-line computer system
JPH0414298B2 (en)
SU947651A1 (en) Spectrophotometer
US4417812A (en) Circuit arrangement for determining the characteristics of liquids and/or gases, in particular the hemoglobin content of the blood
RU4380U1 (en) INSTALLATION OF GAS IMPURITY CONTROL
JP2691124B2 (en) Optical gas analyzer
JPS5992318A (en) Spectrometry method
SU905658A1 (en) Two-channel spectral photometer