RU2413201C1

RU2413201C1 - Optoelectronic photocolorimetre

Info

Publication number: RU2413201C1
Application number: RU2009146659/28A
Authority: RU
Inventors: Бахтиержон Нематович Рахимов (RU); Бахтиержон Нематович Рахимов; Олег Кузьмич Ушаков (RU); Олег Кузьмич Ушаков; Елена Юрьевна Кутенкова (RU); Елена Юрьевна Кутенкова; Татьяна Вячеславовна Ларина (RU); Татьяна Вячеславовна Ларина
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2011-02-27

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: optoelectronic photocolorimetre has a driving generator, n light-emitting diodes, n measurement photodetectors which are optically connected to the light-emitting diodes, a photoelectric signal processing unit and a cuvette made in form of a sphere with a cylindrical cavity in which a silver plated rod is fit and attached by posts to the walls of the cylinder. The device is put into a housing in a stationary position. There is also a funnel and tap for covering and allowing the control liquid into the cuvette, which are simultaneously attached to the cuvette and the housing and a switch for switching radiation onto one of the optocouples.

EFFECT: high sensitivity of the optoelectronic photocolorimetre and simplification of its design.

2 dwg

Description

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для анализа физических параметров жидких сред (нефтепродуктов, растительного масла, глицерина, соков, напитков, мочи, крови и т.п.).The invention relates to technical physics and can be used to analyze the physical parameters of liquid media (petroleum products, vegetable oil, glycerin, juices, drinks, urine, blood, etc.).

Известен колориметр фотоэлектрический концентрационный типа КФК - 2МП [авторское свидетельство СССР № 541112. Кл. G01N 21/00. 1976], содержащий излучатель, светофильтр, кювету с исследуемым раствором, приемник оптического излучения (ПОИ), электронный блок обработки сигналов и измерительный прибор.Known colorimeter photoelectric concentration type KFK - 2MP [USSR copyright certificate No. 541112. Cl. G01N 21/00. 1976], comprising an emitter, a light filter, a cuvette with a test solution, an optical radiation receiver (POI), an electronic signal processing unit, and a measuring device.

Недостатками устройства являются низкая чувствительность и неточность за счет несовершенства кюветы и кюветодержателя, когда для каждого последующего анализа необходимо извлекать кювету из прибора, заполнять ее очередной пробой, мыть и протирать оптические поверхности кювет от потеков исследуемой жидкости.The disadvantages of the device are low sensitivity and inaccuracy due to imperfection of the cuvette and the cuvette holder, when for each subsequent analysis it is necessary to remove the cuvette from the device, fill it with another sample, wash and wipe the optical surfaces of the cuvette from the drips of the test liquid.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является малогабаритный фотоэлектрический анализатор с оптическим каналом открытого типа [авторское свидетельство СССР №1693482. МПК 5 G01N 21/41. 1991], включающий в себя светоизлучающие диоды (СИД) как источники излучения, установленные по ходу излучения, ПОИ, электронный блок обработки фотоэлектрических сигналов и измерительный прибор. Также для создания малой чувствительности к внешней засветке и для построения эффективного измерительного усилия устройство обеспечено импульсным питанием.The closest in technical essence to the proposed device is a small-sized photoelectric analyzer with an optical channel of the open type [USSR copyright certificate No. 1693482. IPC 5 G01N 21/41. 1991], which includes light-emitting diodes (LEDs) as radiation sources installed along the radiation path, a POI, an electronic unit for processing photoelectric signals and a measuring device. Also, to create low sensitivity to external exposure and to build an effective measuring force, the device is provided with pulse power.

Контролируемая жидкость в данном случае заливается в кювету, которая устанавливается в отверстие датчика.In this case, the controlled fluid is poured into a cuvette, which is installed in the sensor opening.

Недостатками устройства являются низкая чувствительность и сложность конструкции, неточность за счет несовершенства кюветы и кюветодержателя, когда для каждого последующего анализа необходимо извлекать кювету из прибора, заполнять ее очередной пробой, мыть и протирать оптические поверхности кювет от потеков исследуемой жидкости.The disadvantages of the device are low sensitivity and design complexity, inaccuracy due to imperfection of the cuvette and cuvette holder, when for each subsequent analysis it is necessary to remove the cuvette from the device, fill it with another sample, wash and wipe the optical surfaces of the cuvette from the drips of the studied liquid.

Задачей настоящего изобретения является создание оптоэлектронного фотоколориметра повышенной чувствительности и упрощение его конструкции.The objective of the present invention is to provide an optoelectronic photocolorimeter of increased sensitivity and simplification of its design.

Оптоэлектронный фотоколориметр содержит задающий генератор, n светоизлучающих диодов, n измерительных фотоприемников, оптически связанных со светоизлучающими диодами, блок обработки фотоэлектрического сигнала, выход которого соединен с регистрирующим прибором, согласно изобретению кювета в нем выполнена в виде шара с цилиндрической полостью, в которую установлен стержень с посеребренной отражающей поверхностью, прикрепленный стойками к стенкам цилиндра, выше упомянутое устройство помещено в корпус в стационарном положении, кроме того, введены воронка и кран для перекрывания и пропускания контролируемой жидкости в полости кюветы, которые крепятся одновременно к кювете и корпусу, и коммутатор для переключения излучения на одну из оптопар.The optoelectronic photocolorimeter contains a master oscillator, n light-emitting diodes, n measuring photodetectors optically coupled to light-emitting diodes, a photoelectric signal processing unit, the output of which is connected to a recording device, according to the invention, the cell in it is made in the form of a ball with a cylindrical cavity in which a rod with silver-plated reflective surface, attached by uprights to the walls of the cylinder, the above-mentioned device is placed in the housing in a stationary position, except for th, introduced funnel and tap for the overlap and transmittance controlled fluid in the cuvette cavity, which are attached to both the cuvette and the housing, and a switch for switching the radiation in one of the optocouplers.

На фиг.1 представлена блок-схема оптоэлектронного фотоколориметра, на фиг.2 - конструктивное выполнение датчика.Figure 1 presents a block diagram of an optoelectronic photocolorimeter, figure 2 is a structural embodiment of the sensor.

Оптоэлектронный фотоколориметр состоит из задающего генератора 1 (источника импульсного питания), коммутатора 2, светоизлучающих диодов СИД1 - 3, СИД2 - 4, СИД3 - 5, СИД4 - 6, контролируемого объекта 7, посеребренного стержня с отражающей поверхностью 8, измерительных фотоприемников 9, 10, 11, 12, блока обработки фотоэлектрического сигнала 13, регистрирующего прибора 14 (например, ЭВМ), кюветы в виде линзы-шара 16.The optoelectronic photocolorimeter consists of a master oscillator 1 (switching power supply), commutator 2, light emitting diodes LED1 - 3, LED2 - 4, LED3 - 5, LED4 - 6, controlled object 7, silver plated rod with reflective surface 8, measuring photodetectors 9, 10 , 11, 12, the processing unit of the photoelectric signal 13, the recording device 14 (for example, a computer), a cuvette in the form of a ball lens 16.

Оптоэлектронный фотоколориметр (фиг.2) включает в себя кювету в виде линзы-шара 16, полость которой представляет собой цилиндр, проходящий через ее центр, где стойками 20 закреплен посеребренный стержень с отражающей поверхностью 8, присоединенные к кювете стеклянную градуированную воронку 19, куда заливается контролируемая жидкость 7, и кран 17 для перекрывания и пропускания потока исследуемой жидкости 7, помещенные в корпус 18.The optoelectronic photocolorimeter (Fig. 2) includes a cuvette in the form of a ball lens 16, the cavity of which is a cylinder passing through its center, where a silver-plated rod with a reflecting surface 8 is attached by struts 20, a graduated glass funnel 19 is attached to the cuvette, where it is poured controlled fluid 7, and a valve 17 for shutting off and passing the flow of the investigated fluid 7, placed in the housing 18.

Устройство работает следующим образом. При заполнении цилиндрического отверстия кюветы 16 контролируемой жидкостью 7, она облучается n светодиодами с длиной волны 315-1200 нм, при этом устройство можно установить в технологический процесс, т.е. можно контролировать жидкие среды (соки, напитки, пиво и т.д.), протекающие через трубу по стрелке, указанной на фиг.2.The device operates as follows. When filling the cylindrical opening of the cell 16 with a controlled liquid 7, it is irradiated with n LEDs with a wavelength of 315-1200 nm, and the device can be installed in the technological process, i.e. it is possible to control liquid media (juices, drinks, beer, etc.) flowing through the pipe in the direction of the arrow indicated in figure 2.

При включении, задающий генератор 1, вырабатывает прямоугольные импульсы 8-10 Гц. Разделенные импульсы через коммутатор-переключатель оптронов 2 подаются попеременно на светоизлучающие диоды 3, 4, 5, 6.When turned on, the master oscillator 1 generates rectangular pulses of 8-10 Hz. Separated pulses through the switch-switch of the optocouplers 2 are fed alternately to the light emitting diodes 3, 4, 5, 6.

В первом положении коммутатора-переключателя 2 поток излучения светоизлучающего диода 3 фокусируется и отражается от посеребренного стержня с отражающей поверхностью 8 и далее попадает на измерительный фотоприемник 9. Затем сигналы поступают в БОФС - 13, где реализуется отношение сигналов компенсационного и измерительного потока. Сигнал отношения пропорционален величине коэффициента пропускания, оптической плотности жидких сред и прозрачных твердых тел, а также измеряется концентрация веществ в растворе, после предварительного определения потребителем градуировочной характеристики, сигналы подаются на регистрирующий прибор, по показанию которого судят об оптических параметрах жидких сред.In the first position of the switch-switch 2, the radiation flux of the light-emitting diode 3 is focused and reflected from the silver-plated rod with the reflecting surface 8 and then goes to the measuring photodetector 9. Then the signals are sent to BOFS - 13, where the ratio of the signals of the compensation and measuring stream is realized. The ratio signal is proportional to the transmittance, optical density of liquid media and transparent solids, and the concentration of substances in the solution is measured, after the consumer has previously determined the calibration characteristic, the signals are sent to a recording device, which indicates the optical parameters of liquid media.

Во втором положении переключателя подключается вторая оптопара, и процесс протекает аналогично и так далее для остальных оптопар.In the second position of the switch, a second optocoupler is connected, and the process proceeds similarly and so on for the remaining optocouplers.

Предлагаемое устройство повышает точность измерения за счет двукратного прохождения излучения через исследуемый объект и стационарного расположения кюветы в виде линзы-шара 16, которую также можно установить в технологический процесс для автоматизации контроля оптических параметров жидких сред.The proposed device improves the measurement accuracy due to the double passage of radiation through the studied object and the stationary location of the cuvette in the form of a lens ball 16, which can also be installed in the process for automating the control of optical parameters of liquid media.

Claims

An optoelectronic photocolorimeter containing a master oscillator, n light-emitting diodes, n measuring photodetectors optically coupled to light-emitting diodes, a photoelectric signal processing unit, the output of which is connected to a recording device, characterized in that a cuvette is made in the form of a ball with a cylindrical cavity into which a rod is installed with a silver-plated reflective surface, attached by uprights to the walls of the cylinder, the aforementioned device is placed in the housing in a stationary position, in addition, a funnel and a tap were introduced to shut off and pass the controlled fluid into the cavity of the cuvette, which are attached simultaneously to the cuvette and the casing, and a switch for switching radiation to one of the optocouplers.