SU1312453A1 - Устройство дл анализа растворов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к аналитической химии и может использоватьс  дл  оперативного контрол  малых концентраций растворов. Цель изобретени  - увеличение точности измерений . Устройство содержит последовательно расположенные источник светового потока, оптическую систему, модул тор , кювету с раствором, фотоприемник , регистрирующее устройство, светодиод и фотодиод, причем модул тор выполнен в виде диска с двум  р дами отверстий, а отверсти  в диске выполнены группами с заданным шагом, в пределах шага один р д разбит на три равные части, при этом перва  часть выполнена в виде отверсти  со светофильтром, соответствующим длине волны недисперсного поглощени , а треть  - со светофильтром, соответствующим длине волны поглощени  растворенного вещества, второй р д имеет одно отверстие на шаге, кроме того,- введены полосовой фильтр, ограничитель , фазовый детектор и формирователь . 3 ил. i СЛ С

Description

11

Изобретение относитс  к аналитической химии и может быть использовано дл  оперативного контрол  малых концентраций растворов.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений.

На фиг,1 представлена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диск модул тора; на фиг, 3 временные диаграммы.

Устройство содержит источник 1 светового потока, оптическую систему 2, модул тор 3, кювету 4 с раствором , фотоприемник 5, светодиод 6, фотодиод 7, полосовой фильтр 8, ограничитель 9р фазовый детектор 10, регистрирующее устройство 11, формирователь 12,

Модул тор имеет два р да отверс тий (на фиг.2 р д имеет четыре шага) в пределах шага один р д разбит на три равные части, при этом перва  часть выполнена в виде отверсти  со светофильтром 13, соответствующим длине волны недисперсного поглощени  а треть  - со светофильтром 14, соответствующим длине волны поглощени  растворенного материала, второй р д имеет одно отверстие 15 на щаге.

На фиг. 3 представлены временные диаграммы на входе фотодиода 6 (через отверстие 15) и на входе фотоприемника 7, где 1( - световой поток, прошедший светофильтр 13; 1 - световой поток, прошедший светофильтр 14; 1 - приведенный к входу темно- вой поток, учитывающий темновой фо тоток, засветку, дрейф усилител  и другие факторы; cf - угол поворота диска.

Устройство работает следуюштим образом .

Световой поток от источника 1 формируетс  оптической системой 2 и через модул тор 3 направл етс  на кювету 4 с растворенным (тетраэтилсви- нец в бензине) веществом, с выхода которой он поступает на вход фотоприемника 5. Таким образом, амплитуда сигнала на выходе фотоприемника 5 пропорциональна поглощению светового потока в растворе и, следовательно , его концентрации,

Однако сигнал на выходе фотоприемника . 5 зависит также от неконтро- лируемых параметров измерительной системы, что существенно снижает точность измерений.

24532

Дл  устранени  указанного недостатка отверсти  в диске.модул тора 3 выполнены группами с заданным шагом , в пределах которого р д, преры- 5 вающий измерительный световой поток, разбит на три равные части, при этом перва  часть вьтолнена в виде отверсти  со светофильтром 13, соответствующим длине волны

5

недисперсного поглощени , а треть  - со светофильтром 14, соответствующим длине волны А, 422 нм поглощени  свинца Втора  часть на каждом шаге диска в этом р ду не содержит

отверсти .

Таким образом, световой поток на

фотоприемника 5 имеет вид ступенчатой периодической функции 16, три ступени которой соответствуют

поглощению растворенного вещества, недисперсному поглощению растворител  и темновому потоку с учетом приведенного к входу темнового фототока и дрейфа усилител  фотоприемни5

ка.

В соответствии с этим можно определить указанные потоки следующим образом:

I, К( тх + 1„) + 1о; Ij 0;

1э KI, -f I,,

где К - коэффициент, учитьшающий воздействие мультипликативньпс факторов (медленные флуктуации светового потока источника 1, отражение потока от кюветы 4, изменение крутизны фотоприемника и др);

jl - коэфг ициент пропорциональности между концентрацией раствора и поглощением;

IK - световой поток в области недисперсного поглощени  ( Д,) ; IG приведенный темновой поток с учетом темнового фактора и дрейфа нул  усилител  фотопрИемника,

Сигнал с выхода фотоприемника 5, пропорциональный световому потоку на его входе, поступает на полосовой фильтр 8, выдел ющий первую гармонику сигнала, частота которой равна произведению количества оборотов дис- ка в единицу времени на количество агов отверстий в нем. Амплитуду и фазу первой гармоники можно опредеить , примен   разложение в р д Фурье непосредственно к диаграмме 16.

313124

Дл  4изы вычислени  дают следующий результ т

(j) arctg -|з

I, - I,

I, + Ь - 21,

который дл  случа  малых концентраций (I, I}) приводитс  к виду

(л

.

Ь - Т-г

Подставл   сюда значени  потоков, получим

( --- X,

н

т.е. фаза первой гармоники пропорциональна концентрации раствора и не зависит от мешающих воздействий,

С выхода полосового фильтра 8 сигнал в виде синусоидального напр же- ни  проходит ограничитель 9 дл  устранени  вли ни  a fflлитyды на результат измерени  и поступает па фазовый детектор 10.

На другой вход фазового детектора 10 поступает опорный сигнал, который формируетс  следующим образом,

Светодиод 6 формирует световой поток синхронизации с диска модул тора 3, который прерываетс  отверсти - ми 15 второго р да и поступает на фотодиод 7, Отверстие 15 равно половине шага, поэтому скважность импульса на выходе фотодиода равна двум, а частота равна произведению коли- чества оборотов диска модул тора на число шагов отверстий в нем, С выхода фотодиода 7 сигнал поступает на формирователь 12, который формирует двухпол рные импульсы с нулевой фа- ЗОЙ, котора  обеспечиваетс  расположением отверсти  15 в начале шага.

С вьпсода фазового детектора 10 сигнал, пропорциональный концентра- ции раствора, поступает на регист

0

5

0

0 5 0

5

534

рирующее устройство 11 дл  преобразовани  в вид, удобный получате.1по,

Вькодной сигнал не з ависит от неконтролируемых в процессе измерений факторов: медленных фпуктуаг иш светового потока излучател  I, неточности ус тановки кюветы 4, изменени  крутизны фотоприемника 5 в, процессе старени , непосто нства темнового тока и дрейфа нул  усилител , посторонней засветки и др. Это позвол ет увеличить точность измерени  в 3 - 5 раз.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  анализа растворов, содержащее расположенные последовательно по ходу лучей источник светового потока, оптическую систему, модул тор , вьтолненный в виде диска с двум  светофильтрами, и фотоприемник, а также ограничитель и регистрирующее устройство, отлич ающе е- с   тем, что, с целью повышени  точности измерений, в него введены полосовой фильтр, светодиод и последовательно соединенные фотодиод, формирователь и фазовый детектор, выход которого подключен к входу регистрирующего устройства, при этом выход фотоприемника подключен к входу полосового фильтра, выход которого через ограничитель - подключен к другому входу фазового детектора, а диск модул тора имеет два р да отверстий, выполненных группами с заданным шагом, в пределах которого один р д на три равные части, причем перва  часть выполнена в виде отверсти  с первым светофильтром , а треть  - с вторьм светофильтром , второй р д имеет одно отверстие в пределах тага, через кото- pde светодиод оптически св зан с фотодиодом .

   Фиг. }

   15

   Ш

   Фиг. 2

   1€

   fl2

   гп

   Редактор Г.Волкова

   Составитель Ю.Гринева Техред А.Кравчук

   Заказ 1965/41 Тираж 777Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб,, д.4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4

   3Jf/2

   Ti

   Фиг.3

   Корректор И.Эрдейи