SU1500074A1

SU1500074A1 - Two-channel analyser of substance

Info

Publication number: SU1500074A1
Application number: SU864116955A
Authority: SU
Inventors: В.Б. Дунаев
Original assignee: Институт физики АН БССР
Priority date: 1986-09-15
Filing date: 1986-09-15
Publication date: 1991-03-23

Abstract

Изобретение относитс к области шап ттеского приборостроени и может быть использовано дл контрол .концентращ1й вещества в жидкост х и газообразных смес х, а также дл олределени оптических толщин различных материалов. Цель изобретени - повышение точности измерений и снижение порога чувствительности. Суть изобретени заключаетс в устранении всплесков, возникающих при работе электронного ключа 10, в синхронном фильтре 12, включенном после вычи- танщего устройства 11. Тем самым уменьшаетс случайна составл юща адитивной погрешности, обусловленной переходными процессами электронного ключа 10. Таким образом возможно снижение порога чувствительности устройства , а также повышение точности измерений. 1 ил. W сThe invention relates to the field of instrument making and can be used to control the concentration of a substance in liquids and gaseous mixtures, as well as to determine the optical thicknesses of various materials. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy and reduce the threshold of sensitivity. The essence of the invention is to eliminate bursts arising from the operation of the electronic key 10 in the synchronous filter 12 turned on after the reading device 11. This reduces the random component of the additive error due to the transients of the electronic switch 10. Thus, the sensitivity threshold of the device can be reduced. , as well as improving the accuracy of measurements. 1 il. W with

Description

.4.four

3t503t50

Изобретение относитс к области аналитического приборостроени и может быть использовано дл контрол концентраций вещества н жидкост х и газообразных смес х, а также дл определени оптических толщин различных поглотителей.The invention relates to the field of analytical instrumentation and can be used to control concentrations of a substance on liquids and gaseous mixtures, as well as to determine the optical thicknesses of various absorbers.

Цель изобретени - повышение точ- ности измерений и снижение-порога чувствительности.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy and lower the sensitivity threshold.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого анализатора.The drawing shows the block diagram of the proposed analyzer.

Анализатор содержит источник 1 излучени , зеркальный отражатель 2, с помощью которого образуютс первый 3 и второй 4 оптические каналы, модул тор 5, вьтолненный с возмо кность модул ции потока излучени в первом 3 и втором 4 оптическ гк каналах на разных частотах, оптическую систему 6, приемник излучени 7, первый усилитель 8 с регулируемым коэффициен- том усилени , первый синхронный де- :тектор 9, электронный ключ 10, вы- читающее устройство 11, синхронный фильтр 12, второй усилитель 13, второй синхронный детектор 14 и регистратор 15. The analyzer contains a source of radiation 1, a mirror reflector 2, which forms the first 3 and second 4 optical channels, the modulator 5, made possible by modulating the radiation flux in the first 3 and second 4 optical channels, at different frequencies, the optical system 6 , radiation receiver 7, first amplifier 8 with adjustable gain, first synchronous de-: tector 9, electronic switch 10, detractor 11, synchronous filter 12, second amplifier 13, second synchronous detector 14, and recorder 15.

Анализатор работает следуплщм образом. Е:The analyzer works in the following way. E:

Излучение от источника 1 раздел етс зеркальным отражателем 2 на два потока, один из которых проходит по первому оптическому каналу 3, а второй - по второму оптическому каналу 4. С помощью модул тора 5 эти потоки модулир тотс На разных частотах и оптической системой 6 направл ютс на приемник излучени 7, в котором оптический сигнап преобразуетс в электрический. Если в качестве ис точника 1 используетс излучатель со сплошным спектром, а приемник излучени 7 вл етс неселактивным, то с помощью оптической системы 6 осуществл етс также и фильтраци .потоков.The radiation from source 1 is divided by a mirror reflector 2 into two streams, one of which passes through the first optical channel 3 and the second through the second optical channel 4. Using a modulator 5, these streams are modulated at different frequencies and the optical system 6 is directed a radiation receiver 7 in which the optical signal is converted to electrical. If a continuous spectrum emitter is used as the source 1, and the radiation receiver 7 is non-reactive, then the filtering also flows through the optical system 6.

; При анализе концентраций вещества В жидких и газообразных смес х в первом 3 и втором 4 опткческих каналах размещаютс cпeцI aльныe кюветы, через которые прокачиваютс исследуемые смеси, а при анализе твердотельных веществ в этих кюветах нет необходимости.; When analyzing the concentrations of a substance, liquid and gaseous mixtures in the first 3 and second 4 optic channels are placed in special cuvettes through which the tested mixtures are pumped, and the analysis of solid substances in these cuvettes is not necessary.

Выходной электрический сигнал приемника излучени 7 усиливаетс .первым усилителем 8 и подаетс наThe electrical output of the radiation receiver 7 is amplified by the first amplifier 8 and is applied to

5 0 5 5 0 5

0 0

5 0 5 5 0 5

00

5five

второй вход вычитающего устройства 11 и вход первого синхронного детектора 9. Управл ющим напр жением дл первого синхронного детектора 9 вл етс переменное напр жение, частота которого равна частоте модул ции потока излучени , проход щего по второму оптическому каналу 4. В результате этого на вькоде первого синхронного детектора 9, имеющего в выходном каскаде фильтр нижних частот , по вл етс посто нное напр жение , уровень которого пропорционален интенсивности излучени потока излучени прошедшего через второй оптический канал 4. С помощью цепи отрицательной обратной св зи осуществл етс автоматическа регулировка коэффициента усилени первого усилител 8 таким образом, чтобы уровень посто нного напр жени на выходе первого синхронного детектора 9 поддерживалс посто нным. Управл ющим напр жением дл электронного ключа 10 вл етс переменное напр жение, частота и фаза которого равны частоте и фазе модул ции патока излучени , проход щего через первый оптический канал 3. Поэтому на выходе электронного ключа 10 образуетс переменное напр жение, совпадающее по частоте и фазе с модул цией потока излучени в первом оптическом канале 3, но имеющее амплитуду, пропорциональную иитенснвности излучени потока излучени , прошедшего через второй оптический канал 4. Этот сигн ч подаетс на первый вход вычитающего устройства 11. В вычитающем устройстве 11 осуществл етс вычитание из смеси сигнала, подавлемого на его второй вход, сигнала, пропорционального ,интенсивности излучени потока излучени , прошедшего через второй опти- -ческий канал 4., причем по частоте модул ции потока излучени в первом onTiniecKOM канале 3. Управл ющим напр жением дл синхронного фильтра 12 вл етс переменное напр жение, частота которого совпадает с. частотой , модул ции потока излучени , проход щего через первый оптический канал 3. В результате на вькоде синхронного фильтра 12 по вл етс переменное напр жение, частота которого равна частоте модул ции потока излучени , проход щего через первый оптический канал 3,- а амплитуда .- отношению сигнала, пропорционального раз- HtocTH ннтенснвностей потоков излучени , прошедших через первый 3 и второй А оптические каналы, к сигналу пропорциональному интенсивности излучени потока, прошедшего через второй оптический канал 4. Выходной сигнал синхронного фильтра 12 усиливаетс вторым усилителем 13 и подаетс на вход второго синхронного детектора 14, управл ющим напр жением дл которого служит переменное напр жение с частотой, равной частоте модул ции потока излучени , проход щего по первому оптическому каналу 3. Благо:дар этому на выходе второго синхронного детектора 14, в выходном каскаде которого расположен фильтрthe second input of the subtractor 11 and the input of the first synchronous detector 9. The control voltage for the first synchronous detector 9 is an alternating voltage whose frequency is equal to the modulation frequency of the radiation flux passing through the second optical channel 4. As a result, in the first code A synchronous detector 9 having a low-pass filter in the output stage appears constant voltage, the level of which is proportional to the intensity of the radiation of the radiation flux transmitted through the second optical channel 4. The negative feedback circuit is used to automatically adjust the gain of the first amplifier 8 so that the constant voltage level at the output of the first synchronous detector 9 is kept constant. The control voltage for the electronic switch 10 is an alternating voltage, the frequency and phase of which is equal to the frequency and phase of modulation of the radiation flux passing through the first optical channel 3. Therefore, at the output of the electronic switch 10, an alternating voltage coinciding in frequency and phase with modulation of the radiation flux in the first optical channel 3, but having an amplitude proportional to the intensity of the radiation flux passing through the second optical channel 4. This signal is fed to the first input of the subtracting device Events 11. In the subtracting device 11, a signal is subtracted from the mixture, suppressed at its second input, a signal proportional to the intensity of the radiation of the radiation flux transmitted through the second optical channel 4. In addition, according to the frequency of modulation of the radiation flux in the first channel 3. The control voltage for the synchronous filter 12 is a variable voltage whose frequency coincides with. the frequency of modulating the radiation flux passing through the first optical channel 3. As a result, at the code of synchronous filter 12, an alternating voltage appears, whose frequency is equal to the modulation frequency of the radiation flux passing through the first optical channel 3, and the amplitude. - the ratio of the signal proportional to the intensity of the radiation flux transmitted through the first 3 and second optical channels to the signal proportional to the intensity of the radiation emitted from the second optical channel 4. The output signal from The synchronous filter 12 is amplified by the second amplifier 13 and is fed to the input of the second synchronous detector 14, the control voltage for which is alternating voltage with a frequency equal to the modulation frequency of the radiation flux passing through the first optical channel 3. Benefit: the second synchronous detector 14, in the output stage of which the filter is located

нижних частот (на чертеже не показан ), выдел етс посто нное напр жение , уровень которого пропорционален отношен1-1Ю разности интсисивностей потоков излучени , прошедших через low frequency (not shown), a constant voltage is allocated, the level of which is proportional to the ratio 1-1 of the difference between the intensities of the radiation fluxes passing through

интенсивностей потоков излучени , прошедших через рабочий и нер ый оптический канал 3, к интенсивности потока излучени , прошедшего через рабочий канал. В перпом случае шире диапазон измерений, однако.хуже чувствительность , чем во втором.the intensity of the radiation flux transmitted through the working and infrared optical channel 3 to the intensity of the radiation flux transmitted through the working channel. In the first case, the measurement range is wider, but the sensitivity is worse than in the second one.

Таким образом в устройстве снижаетс случайна составл юща активной погрешности, обусловленной переход- , ными процессами электронного ключа 10, что позвол ет снизить порог чур- ствительности устроГютва, а также повысить точность измерени.Thus, in the device, the random component of the active error due to the transition processes of the electronic key 10 is reduced, which makes it possible to lower the threshold of naturalness of the device and also to improve the measurement accuracy.

Ф о р м у л -а и 3 о б р е т е н и чFORUM y l-a and 3 o b e te n n

Двухканальный анализатор пещества. содержащий оптически св занные источник излучени с зеркальным отражателем , модул тор, выполненн ч1й с возможностью модул ции потока излу- чснил на разньгх частотах, оптическуюDual channel analyzer containing an optically coupled radiation source with a mirror reflector, a modulator made with the ability to modulate the flux radiated at different frequencies, the optical

первый 3 и второй 4 опти 1еские кана- 25 систему и приемник излучени , элпклы , каThe first 3 and second 4 optical channels - 25 system and radiation receiver, e-power, as

к интенсивности излучени пото- , прошедшего через второй оптический канал 4, контролируемое регистратором 15.to the intensity of radiation transmitted through the second optical channel 4, controlled by the recorder 15.

Если при измерени х анализируемое вещество находитс п перпом оптичос- ком канале 3, который в этом случае вл етс рабочим, то вьгкодной сигнал второго синхронного детектора 14 будет пропорционален отношению разности интенсивности потоков излучени , прошедших через рабочий и второй оптические каналы, к интенсивности потока излучени , прошедшего через второй оптический канал. Если же анализируемое вещество поместить во второй оптический канал 4 (ставшим рабочим), то выходной сигнал второго синхронного, детектора 1 будет пропорционален отношению разностиIf, during measurements, the analyte is found using the optical channel 3, which in this case is working, then the output signal of the second synchronous detector 14 will be proportional to the ratio of the intensity difference of the radiation fluxes passed through the working and second optical channels to the intensity of the radiation flux passing through the second optical channel. If the analyte is placed in the second optical channel 4 (which became operational), then the output signal of the second synchronous detector 1 will be proportional to the ratio of the difference

тричег.кий выход которого через пе.рвьпЧ усилитель, первый синхронный детектор и электронный ключ соединен с первым ходом иычитающе.го устроиттг а, а также синхро)П1ый фильтр и Последовательно соединенные второй усилитель , второй синхронный депектор и регистратор, о т л и ч а ю щ и и - с тем, что, с црлыо повышени точности измерений и сшскении порога чувствительности, первый усичитель выполнен в виде усилите.ин с рп-у.ии- руемым коэффициентом усилетп1ч, пыхид первого усилител соединен со входом вычитающего устрс нгтв , вых(л.г которого через синхронный фильтр c(j- единен со входом второго уем.пител , при этом управл ющий вход пертзого усилител соединен с выходом первого синхронного детектора.The tricheted output of which is connected by a power amplifier, a first synchronous detector and an electronic switch connected to the first turn and a reading device, as well as a syncro) First filter and a Secondary connected second amplifier, the second synchronous depot and recorder, TL and h And with the fact that, with the increase in the accuracy of measurements and the reduction of the sensitivity threshold, the first amplifier is designed as amplification. With pn-y. The amplification factor is 1 h, the first amplifier is connected to the input of the subtracting device ngtv, out (lg which es synchronous filter c (j- one with the input of the second uem.pitel, wherein the control input pertzogo amplifier connected to the output of the first synchronous detector.

Claims

Claim

Two-channel substance analyzer. 20 comprising an optically coupled radiation source with a mirror reflector, a modulator configured to modulate the radiation flux at different frequencies, an optical 25 system and a radiation receiver, the electrical output of which is connected to the first input of the subtractor through a first amplifier, a first synchronous detector and an electronic key, 3θ as well as a synchronous filter and a second amplifier, a second synchronous detector and a recorder connected in series, so that in order to increase the accuracy of measurements and lowering the sensitivity threshold 35, the first amplifier is made in the form of an amplifier with an adjustable gain, the output of the first amplifier is connected to the second 4Q input of the subtractor, the output of which through a synchronous filter is connected to the input of the second amplifier, while the control input of the first amplifier is connected to the output of the first synchronous detector.