SU1182276A1 - Многолучевой фотометр - Google Patents

Abstract

МНОГОЛУЧЕВОЙ ФОТОМЕТР, содержащий блок питани , основной источник излучени , двухлучевую оптическую систему, последовательно расположенные по ходу первого луча кювету, первую полупрозрачную пластину, первый интерференционный фильтр и первый фотоприемник, последовательно расположенные по ходу второго луча вторую полупрозрачную пластину, второй интерференционный фильтр и второй фотоприемник , третий интерференционный фильтр и третий фотоприемник, расположенные на оси, перпендикул рной первому лучу и проход щей через центр первой полупрозрачной пластины, четвертый интерференционный фильтр и четвертый фотоприемник, расположенные на оси, перпендикул рной второму лучу и проход щей через центр второй полупрозрачной пластины, и, блок обработки электрических сигналов, причем перва  полупрозрачна  пластина 1расположена под углом 43 к рпт цческ6Й оси первого и третьего фотоприемнй-ков , втора  полупрозрачна  пластина расположена под углом 45 к оптической оси второго и четвертого фотоприемников , а выходы фотоприемников подключены к входам блока обработки электрических сигналов, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  точности измерений, в него введены дополнительный источник излучени , перва  и втора  однолучевые оптические § системы, тактовый генератор, коммутаW тор, синхродетектор и вычитающее устройство , причем дополнительный источник излучени  расположен на оси, перпендикул рной первому и второму лучам и проход щей через центры полупрозрачных пластин, между дополнительным источником излучени  и первой и второй полупрозрачными пластинами расположены собтветственно перва  и втора  X) однолучевые оптические системы, выход SD N9 тактового генератора соединен с управ п ющими входами коммутатора и синхро 4 3 детектора, вход коммутатора соединен с выходом блока питани , а выходы подключены к основному и дополнительному источникам излучени , вход синхродетектора соединен с выходом блока обработки Электрических сигналов , а выходы подключены к входам вычитающего устройства.

Description

Изобретение относитс  к аналити- ческой измерительной технике, а именно к многолучевым фотометрическим анализаторам, и может быть использовано дл  анализа жидких и газообразных сред в химической, медицинской, нефтеперерабатывающей и других отрасл х промьшшенности.

Цель изобретени  - повышени  точнсти измерений.

На чертеже представлена принципиальна  схема устройства.

Устройство содержит блок 1 питани источник 2 излучени , двухлучевую оптическую систему 3, кювету А, первую 5 и вторую 6 полупрозрачные пластины , первый 7 второй 8, третий 9 и четвертый 10 интерференционные фильтры, первый 11, второй 12, трети 13 ичетвертый 4фотоприемники,блок 15 обработки электрических сигналов, дополнительный источник 16 излучени  первую 17 и вторую 18 однолучевые оптические системы, тактовый генератор 19, коммутатор 20, синхродетектор 21 и вычитающее устройство 22. I

Устройство работает следующим образом .

Тактовые пр моугольные импульсы с выхода тактового генератора 19 подаютс  на управл ющие входы коммутатора 20 и синхродетектора 21. При этом коммутатор 20 обеспечивает подключение к блоку 1 питани  то основного 2, то дополнительного 16 источника излучени . При включении основнго источника 2 излучени  свет от нег направл етс  на двухлучевую оптическую систему 3, котора  формирует два параллельных пучка света. Лервый пучок света проходит через кювету 4, где частично поглощаетс  анализируемой средой, и падает на первую полупрозрачную пластину 5. Часть света, отраженна  от первой полупрозрачной пластины, проходит через третий интерференционный фильтр 9 и попадает на третий фотоприемник 13, а часть света, прошедша  через первую полупрозрачную пластину, проходит через первый интерференционный фильтр 7 и попадает на первый фотоприемник 11, Второй пучок света делитс  второй полупрозрачной пластиной 6 на два пучка света, которые проход т соответственно через второй 8 и четвертьй 0 интерференционные фильтры и попадают на второй 12 и четвертый 14 фото1 .риемники. Первый и второй интерференционные фильтры идентичны и их спектральна  полоса пропускани  лежит в области поглощени  исследуемой среды. Третий и четвертый интерференционные фильтры также идентичны, причем их спектральна  полоса пропускани  лежит в области пропускани  исследуемой среды. Сигналы с фотоприемников подаютс  на входы блока 15 обработки, на выходе которого формируетс  сигнал, определ емый вьфажением „ ., Xi- хэ

и, Alg -, причем

Xj- X 4

X, g,, k,r,(T)l,,

Xj gi kt-AiCTXli-a, ;

3 g,, kvfl/T)l, f,;

X4 ВиЦ Aj(T)l,.j;

где Т - температура;

, , - длина волны интерференционных фильтров 7 и В; 2 длина волны интерференционных фильтров 9 и 10;

х, х., x,j, х - сигналы на выходах первого, второго , третьего и четвертого фотоприемников соответственно;

А,Р, „ , Р,,2 , Р-гэ RII- коэффициенты пропорциональности;

К,,, Kj-A, ,K, , завис щие от

температуры коэффициенты преобразовани  фотоприемников на длинах волн Л, и -/ 5

( . интенсивности излучени  основного источника излучени на длинах волн 7 и Ag 2,f - коэффициент пропускани  анализируемой среды.

Таким образом при включении основного источника излучени  на выходе блока 15 обработки электрических сигналов формируетс  импульс напр жени  амплитуда которого равна

и AlP-2- --i--- . -B-li- i i-Г Ч - о 8,1 |4 мЛг

.Аналогично при включении дополнительного источника 16 излучени  на выходе блока 15 обработки формируетс  импульс напр жени  с амплитудой

и ,

Х5 Xg

Xj gzi I 5 Xg -71, (T)I, -л, ;

1 BZ (T)I, ; Xg TV, (T)I, 2 где Xj, Xg, x, Xg - сигналы на вых дах первого, второго, третьего и четвертого фотоприемников соответственно при включении дополнительно источника излучени ; /,21 гг 24 коэффициенты пропорциональности; ,, интенсивности дополнительного источника излучени  на длинах волн . и -Яг Таким образом. и Alp-S -l i l- . Вцч : 821 КлЛг Импульсы и,и U2 детектируютс  си хродетектором 21. Продетектированны сигналы подаютс  на входы вычитающе го устройства 22, где вычитаютс  в соответствии с выражением «.ь,. . и,- и, . Alg,.lg 8r/ 8|i §21 Alg , где В Ig 2j3lEJ3lSjsi.. - const 81г-814-821 «23 Как следует из алгоритма измерени , результат измерени  не зависит от текущих значений коэффициентов преобразований фотоприемников. Учит ва  идентичность и посто нный харак оптических трактов, осуществл етс  равенство В О, а при концентрацио ных измерени х коэффициент А градуируетс  таким образом, что вых Сх, где Сх - измер ема  концентраци  анализируемого вещества или элемента. Предлагаемое изобретение позвол ет повысить точность измерений при значительных изменени х температуры окружающей среды, а также стабильность при длительных измерени х без вмешательства операторов, что способствует повьппению технико-экономических параметров использовани  фотометра в системах автоматического управлени  vt контрол  технологических процессов . Проверка стабильности работы фотометра проводилась в лабораторных услови х при начальном показании 100 % коэффициента пропускани  с записью дальнейших показаний на самопишущий прибор. Отклонение показаний составило не более +0,5 % шкалы за 24 часа непрерывной работы. Дп  исследовани  температурных характеристик использовались дес ть фотодиодов , включенные в режим короткого замыкани  .при некотором начальном потоке излучени . Нагрев фотодиодов осуществл лс , нагревательным элементом, а охлаждение - микрохолодильником типа ТЭМО-5. Исследовани  показали, что при изменении температуры фотодиодов на 10°С их ток мен етс  на 3-5 %. Проверка вли ни  температуры фотоприемников на показани  макета многолучевого фотометра проводилась в диапазоне температур от +5 до +50G. Отклонение выходного сигнала не превьш1ало 2 %,

Claims (1)

1. МНОГОЛУЧЕВОЙ ФОТОМЕТР, содержащий блок питания, основной источник излучения, двухлучевую оптическую систему, последовательно расположенные по ходу первого луча кювету, первую полупрозрачную пластину, первый интерференционный фильтр и первый фотоприемник, последовательно расположенные по ходу второго луча вторую полупрозрачную пластину, второй интерференционный фильтр и второй фотоприемник, третий интерференционный фильтр и третий фотоприемник, расположенные на оси, перпендикулярной первому лучу и проходящей через центр первой полупрозрачной пластины, четвертый интерференционный фильтр и четвертый фотоприемник, расположенные на оси, перпендикулярной второму лучу и проходящей через центр вто рой полупрозрачной пластины, и, блок обработки электрических сигналов, причем первая полупрозрачная пластина расположена под углом 45 к оптической оси первого и третьего фотопрйемнйков, вторая полупрозрачная пластина расположена под углом 45° к оптической оси второго и четвертого фотоприемников, а выходы фотоприемников подключены к входам блока обработки элек трических сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены дополнительный источник излучения, первая и вторая однолучевые оптические системы, тактовый генератор, коммутатор, синхродетектор и вычитающее устройство, причем дополнительный источник излучения расположен на оси, перпендикулярной первому и второму лучам и проходящей через центры полу прозрачных пластин, между дополнительным источником излучения и первой и второй полупрозрачными пластинами рас положены собтветственно первая и вторг однолучевые оптические системы, выход тактового генератора соединен с управляющими входами коммутатора и синхро детектора, вход коммутатора соединен с выходом блока питания, а выходы подключены к основному и дополнительному источникам излучения, вход синхродетектора соединен с выходом блока обработки Электрических сигналов, а выходы подключены к входам вычитающего устройства.