SU1485033A1

SU1485033A1 - Спектрофотометр

Info

Publication number: SU1485033A1
Application number: SU874264272A
Authority: SU
Inventors: Oskar E Vilitis; Yanis K Busenbergs; Grigorij F Bejder; Mikhail P Tveritinov; Genadij A Padalko
Original assignee: Fiz Energet I An Latvssr
Priority date: 1987-06-16
Filing date: 1987-06-16
Publication date: 1989-06-07

Description

Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению. Целью изобретения является упрощение конструкции. Излучение от источника 1 света проходит кювету 2 для исследуемого вещества и регистрируется преобразователем 3. Далее сиг2

нал после усиления логарифмическим преобразователем 4 поступает на вход компаратора 5. На другой вход компаратора 5 поступает сигнал от цифроаналогового преобразователя 6. Выходной сигнал преобразователя 6 формируется на его входе генератором 10 тактовых импульсов, реверсивным счетчиком 7, регистром 8 и блоком 11 управления. С выхода компаратора 5 сигнал поступает на логический элемент ЗИ 9, на который также идет сигнал от генератора 10 и блока 11 управления. Тактовые импульсы генератора 10 пропускаются элементом 9 и подсчитываются счетчиком 12. В блоке 13 цифрового отсчета индицируются оптическая плотность и коэффициент пропускания исследуемого образца. Спектрофотометр позволяет снизить трудоемкость измерения в широком диапазоне значений оптической плотности и коэффициентов пропускания. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Ф

1485033

Фиг.1

1485033

Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению.

Цель изобретения — упрощение конструкции, при сохранении быстродействия, надежности и точности измерений.

На фиг. 1 показана блок-схема спектрофотометра; на фиг. 2 — блок управления, вариант реализации.

Спектрофотометр содержит источник 1 света, представляющий из себя источник непрерывного монохроматического света, длину волны которого можно выбрать в определенном спектральном диапазоне, кювету 2, размещенную в кюветном отделении, в которой устанавливают измеряемый объект (эталон, исследуемый образец), фотоэлектрический преобразователь 3, усилитель 4, выполненный в виде логарифмирующего преобразователя ток—напряжение, компаратор 5, цифроаналоговый преобразователь 6, реверсивный счетчик 7 импульсов, регистр 8, логический элемент ЗИ 9, генератор 10 тактовых импульсов, блок 11 управления, счетчик 12 импульсов, блок 13 цифрового отсчета с индикатором 14 оптической плотности, индикатором 15 коэффициента пропускания и дешифратором 16.

Спектрофотометр работает следующим образом.

Перед измерением оптической плотности О и коэффициента пропускания Т исследуемого образца производится калибровка устройства, которая заключается в фиксации интенсивности эталонного потока излучения света 7_О, проходящего через кювету с эталонным (контрольным) образцом или через кювету без эталонного образца.

Калибровка осуществляется следующим образом. Свет от источника 1 света, через кювету 2 (с эталонным образцом или без эталонного образца) поступает на фотоэлектрический преобразователь 3. На выходе последнего появляется электрический сигнал, который подается на вход усилителя 4, выполненного в виде логарифмирующего преобразователя ток—напряжение. Выходное напряжение этого преобразователя Ц_о, пропорциональное логарифму от интенсивности 1₀ проходящего через кювету 2 потока света, подается на первый вход компаратора 5 напряжений, на котором в режиме калибровки получают напряжение И\ = и_ош χΙ§ Ιο- Счетчик 12 через /?-вход установки нулевого состояния сигналом с блока 11 управления предварительно сбрасывается на нуль. После подачи на блок 11 управления команды «Эталон» происходят фиксация, запоминание и подача на второй вход компаратора 5 напряжения ί/2==Π₀~ ζζΐβ 1_О. Для этого сначала счетчик 7 через /?-вход установки нулевого состояния сигналом с соответствующего выхода блока 11 сбрасывается на нуль, после чего счетчик 7 начинает отсчет импульсов, поступающих с

генератора 10 тактовых импульсрв на С-вход этого счетчика.

Режим суммирования счета импульсов реверсивным счетчиком 7 обеспечивается подачей на С-вход соответствующего логического сигнала с выхода компаратора 5. С возрастанием накопленного счетчиком 7 числа импульсов ступенчато возрастает напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 6. В момент, когда величина напряжения Сг, поступающего с выхода цифроаналогового преобразователя 6 на второй вход компаратора 5, становится с выхода компаратора 5 на блок 11 управления поступает сигнал, после чего с его соответствующего выхода следует короткий импульс управления на управляющий вход регистра 8. При этом в регистр 8 записывается число Ν_ο (код), поступающее с информационного выхода счетчика 7 в момент, когда Пг превысит значение уровня Щ. Таким образом регистр 8 обеспечивает запоминание счета импульсов Ν„. Тем самым спектрофотометр откалиброван и подготовлен к измерению оптической плотности

£> исследуемого образца =1§ 1_О~1§ 1_Х,

1х

где 1_Х — интенсивность потока излучения света, проходящего через исследуемый объект—образец.

После калибровки спектрофотометра в его кюветном отделении помещают кювету с исследуемым образцом и на блок 11 управления подают команду «Образец». Одновременно с блока 11 поступают импульсы управления на ТСвход счетчика 12, 5-вход счетчика 7, и на третий вход логического элемента ЗИ. Предусмотрено повторное сбрасывание на нуль счетчика 12 на случай повторного использования данного эталона для измерения последующего исследуемого образца и запись числа Ν_ο регистра в счетчик 7 через его Π-входы предварительной установ ки и появление на выходе этого счетчика кода, соответствующего числу Ν„. Тем самым на выходе цифроаналогового преобразователя 6 появляется уровень напряжения Сг= = υ_ο~ί§ 1_О. Учитывая, что уровень напряжения и_х с выхода усилителя 4 теперь пропорционален логарифму интенсивности 1_Х, проходящему через кювету 2 (с исследуемым образцом) потока света и_хта1§ 1_Х, а также то, что ϋ_χ<ζυ_ο, логический уровень сигнала с выхода компаратора 5 поступает на С-вход счетчика 7, начинается вычитание тактовых импульсов (поступающих на его С-вход) из числа Ν_ο, установленного на выходе счетчика. Одновременно через логический элемент ЗИ начинается поступление тактовых импульсов на счетный вход счетчика 12, так как на два остальные входа этого элемента поданы логические уровни, разрешающие прохождение тактовых импульсов через него. Уровень напряжения

5

1485033

6

и₂=и_о на втором входе компаратора 5 ступенчато снижается и, в момент достижения уровня напряжения и_х на первом входе компаратора 5, происходит изменение логического состояния на его выходе. Тем самым, поступление тактовых импульсов через элемент ЗИ 9 прекращается, и число накопленных на счетчике 12 импульсов составляет ΔΝ=Ν_Ο—Ν_χ. Этим завершается цикл измерения исследуемого образца. Поскольку число Ν_ο (и напряжение и_о) пропорцирнально величине 1₀ и число N _х (и напряжение и_х) — величине 1§ 1_Х

ΔΝ=^1§ 1₀—1§ Ι_χ)=Ιζβ, где к — коэффициент пропорциональности.

Если выбрать частоту следования тактовых импульсов генератора 10 и цифроаналогового преобразователя и параметры так, чтобы к= 10", где п — целое число, то простой соответствующей расстановкой запятой децимального числа на индикаторе 14 оптической плотности блока 13 цифрового отсчета можно непосредственно, без использования дешифратора, получить результат измерения £>. Для достижения возможности непосредственного и, если это необходимо, одновременного отсчета значения коэффициента пропускания образца

Т—ехр(-ОМ)—ехр(^^—), Μά 1п 10 = 2,3 используется дешифратор 16, который при каждом измерении О дешифрует число ΔΝ, накопленное счетчиком 12 в соответствующее ему значение Т, в соответствии с соотношением Т=ехр(-~~). С выхода дешиф-гс

ратора 16 цифровое значение коэффициента Т пропускания поступает на индикатор 15 коэффициента пропускания. Таким образом, подключением индикатора 15 коэффициента пропускания через дешифратор 16 к выходу счетчика 12 достигается одновременный цифровой отсчет величин Ώ и Т.

После отсчета измеряемого значения, устройство готово к принятию следующей команды управления «Эталон» или «Образец».

Спектрофотометр снижает трудоемкость измерения в широком диапазоне значений О и Т, поскольку расширение диапазона измерений известных устройств до практически требуемых четырех порядков приводит к необходимости применения переключателей, высокоточных и термоустойчивых и временностабильных высокоомных резисторов, что значительно усложняет устройство, увеличивает трудоемкость измерения и снижает его быстродействие. Предлагаемое схемное решение цепи измерения,

фиксации и запоминания результата калибровки устройства по эталону и новое схемное решение цепи отсчета как оптической плотности, так и одновременно коэффициента пропускания исследуемого образца, дает возможность расширить диапазон измерения, сохранив высокое быстродействие, точность и надежность.

Claims

Формула изобретения

1. Спектрофотометр, содержащий оптически связанные источник света, кювету для образца и фотоэлектрический преобразователь, а также усилитель, генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик, регистр, счетчик, блок цифрового отсчета и блок управления, выход фотоэлектрического преобразователя соединен с усилителем, выход генератора тактовых импульсов соединен с С-входом реверсивного счетчика, выход которого через регистр соединен с ,Ο-входом реверсивного счетчика, первый и второй выходы блока управления соединены соответственно с 5- и /^-входами реверсивного счетчика, третий выход блока управления соединен с управляющим входом регистра, четвертый выход блока управления соединен с /^-входом счетчика, выход которого соединен с входом блока цифрового отсчета, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции при сохранении быстродействия, надежности и точности измерений, спектрофотометр дополнительно содержит компаратор, логический элемент ЗИ и цифроаналоговый преобразователь, усилитель выполнен в виде логарифмирующего преобразователя ток—напряжение, блок управления дополнительно снабжен входом и пятым выходом, выход усилителя соединен с входом компаратора, выход реверсивного счетчика через цифроаналоговый преобразователь соединен с входом задания уровня компаратора, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом логического элемента ЗИ, выход компаратора соединен с вторым входом логического элемента ЗИ, /7-входом реверсивного счетчика и входом блока управления, пятый выход блока управления соединен с третьим входом логического элемента ЗИ, выход которого соединен с С-входом счетчика.
2. Спектрофотометр по π. 1, отличаю* щийся тем, что блок цифрового отсчета дополнительно снабжен индикатором коэффициента пропускания и дешифратором, вход блока цифрового отсчета через дешифратор соединен с входом индикатора коэффициента пропускания.

1485033

Фиг. 2