SU1661587A1 - Устройство дл эмиссионной фотометрии пламени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к пламенным эмиссионным фотометрам, используемым дл  проведени  физико-химического анализа. Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона измерений и повышение надежности устройства при одновременном упрощении конструкции. Цель изобретени  достигаетс  применением в качестве приемника оптического излучени  фотоэлектронного умножител , питающегос  от управл емого источника высокого напр жени , управление которым через цифроаналоговый преобразователь осуществл ет микропроцессор. Микропроцессор также осуществл ет изменение динамических характеристик составных частей аналого-цифрового преобразовател  в зависимости от интенсивности входного сигнала, что расшир ет диапазон измер емых концентраций. Оптический канал содержит систему интерференционных оптических светофильтров, приводимую в движение шаговым двигателем, который управл етс  микропроцессором. Наличие источника контрольного излучени  позвол ет проводить автоматическую диагностику устройства и коррекцию параметров. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к пламенным эмиссионным фотометрам, используемым дл  проведени  физико-химического анализа.

Цель изобретени  - расширение диапазона измер емых концентраций и повышение надежности устройства при одновременном упрощении конструкции.

На фиг.1 представлена структурна  схема устройства; на фиг.2 - блок-схема оптического канала; на фиг.З - блок-схема аналого-цифрового преобразовател .

Устройство (фиг.1) содержит источник 1 горючих газов, источник 2 окислител , измеритель 3 расхода газов, блок 4 автоматического поджига газов, блок 5 распылени  и сгорани , оптический канал 6, источник 7 контрольного излучени , микропроцессор 8, цифро-аналоговый преобразователь 9, источник 10 управл емого высокого напр жени , фотоприемник 11, управл емый аналого-цифровой преобразователь 12, блок 13 цифровой индикации результатов и блок 14 цифровой обработки данных.

О

о ел

00

XI

Оптический канал (фиг.2) содержит концентратор 15 излучени , систему 16 подвижных оптических интерференционных светофильтров, блок 17 датчиков положени  системы светофильтров, прецизионный управл емый шаговый двигатель 18.

Управл емый аналого-цифровой преобразователь (фиг.З) содержит преобразователь 19 ток - напр жение, преобразователь 20 напр жение - частота, источник 21 опорной частоты (генератор), формирователь 22 измерительного интервала, счетчик 23 импульсов .

Устройство работает следующим образом .

Горючие газы от источника 1 горючих газов и окислитель, например воздух, от источника 2 окислител  проход т через измеритель 3 расхода газов и поступают в блок 4 автоматического поджига газа, где по команде , поступающей от микропроцессора 8, происходит поджиг газа.

В блоке 5 распылени  и сгорани  происходит сгорание исследуемого раствора. Источник поступлени  исследуемого раствора не показан. Излучение, образующеес  при сгорании, поступает в оптический канал 6, Далее информационный сигнал из оптического канала поступает на фотоприемник 11, где происходит преобразование энергии в электрический сигнал и усиление электрического сигнала. Фотоприемник 11 может иметь, например, один или несколько фотоумножителей, имеющих различные амплитудно-частотные характеристики.

Расширение диапазона измер емых концентраций в сторону больших концентраций достигаетс  изменением коэффициента усилени  фооэлектронного умножител  11 путем изменени  питающего высокого напр жени , поступающего от управл емого источника 10 высокого напр жени .

Управление источником 10 высокого напр жени  осуществл етс  автоматически микропроцессором 8 через цифроаналого- вый преобразователь 9. Кроме того, исполь- зование в ; предлагаемом1 устройстве управл емого источника высокого напр жени  дл  питани  фотоэлектронного умножител  позвол ет предотвратить насыщение последнего, что повышает надежность и врем  безотказной работы как фотоумножител , так и всего устройства в целом,

Аналого-цифровой преобразователь 12 преобразует аналоговый сигнал от фотоприемника 11 в цифровой код. В зависимости от заданного или автоматически определенного диапазона измерений с помощью мик- ропроцессора8происходит

автоматическое изменение параметров аналого-цифрового преобразовател  12. В блоке 14 цифровой обработки данных происходит под управлением микропроцес- сора 8 накопление измерительной информации , хранение промежуточных результатов обработки полученных данных. Блок 14 цифровой обработки данных содержит оперативное запоминающее устройст- 0 во или, например, регистры дл  хранени  обрабатываемой информации, а также посто нное запоминающее устройство дл  хранени  программ работы устройства в различных режимах и необходимые таблич- 5 ные данные. Блок 14 цифровой обработки данных также содержит органы управлени  устройством, с помощью которых оператор задает режим работы, единицу представлени  измер емой величины, диапазон изме- 0 рений. Результаты измерений в выбранной оператором единице измерений представл ютс  в блоке 13 цифровой индикации результатов . Все блоки, св занные с микропроцессором 8, представл ют по от- 5 ношению к нему устройства ввода-вывода или  чейки внешнего запоминающего устройства . Св зь микропроцессора 8 с блоками в устройстве осуществл етс  с помощью системного интерфейса (не показан), вклю- 0 чающего шины данных, адреса, управлени  и протокол обмена.

В устройстве имеетс  также источник 7 контрольного излучени , представл ющий собой, например, нетепловой источник из- 5 лучени , имеющий полосу излучени  и интенсивность , близкую к измер емым. Перед каждым измерением либо с выбраной оператором периодичностью происходит автоматическое измерение интенсивности 0 излучени  источника 7 контрольного излучени , включаемого по сигналу от микропроцессора 8. При этом в пам ти устройства хран тс  эталонные данные, которые должны быть на выходе прибора при измерении 5 интенсивности контрольного излучени  и при исправном оптико-электронном канале. В результате сравнени  эталонных данных и данных контрольного измерени  микропроцессор либо выдает сигнал о работоспо- 0 собности устройства, либо проводит коррекцию измерительного канала, например коррекцию коэффициента усилени  фотоумножител , либо выдает сигнал о нарушении работоспособности устройства 5 с указанием кода возможной неисправности .

Оптический канал работает следующим образом. Излучение, образуемое в результате сгорани  исследуемого вещества, концентрируетс  в световом потоке с помощью

концентратора 15 излучени , На пути светового потока располагаетс  система 16 подвижных оптических интерференционных светофильтров, причем количество фильтров определ етс  количеством диагностируе- мых элементов. Система 16 подвижных оптических светофильтров механически св зана с прецизионным шаговым двигателем 18, управл емым с помощью микропроцессора 8 так,что на пути светового потока автоматически устанавливаетс  требуемый по алгоритму работы устройства светофильтр. Установка требуемого светофильтра на пути светового потока фиксируетс  блоком 17 датчиков положени  системы светофильтров, который вы- дает сигнал на микропроцессор 8 дл  остановки шагового двигател  18. Автоматическа  смена оптических интерференционных светофильтров позвол ет за один измерительный цикл определ ть концентра- цию нескольких веществ, наход щихс  в исследуемом растворе, использовать один из светофильтров дл  контрол  за пламенем с соответствующей коррекцией результатов измерений, вводить внутренний стандарт. После оптического интерференционного светофильтра оптический поток поступает непосредственно на вход фотоэлектронного умножител  11.

Предлагаемое устройство аналого-циф- рового преобразовател  12 позвол ет расширить диапазон измер емых концентраций веществ, особенно в сторону более низких концентраций, т.е. значительно повысить чувствительность устройства.

Преобразователь 19 ток - напр жение преобразует фототек от фотоэлектронного умножител  в напр жение. В качестве такого преобразовател  может быть использован операционный усилитель. Далее полученное напр жение, пропорциональное фототоку, преобразуетс  в частоту на преобразователе 20 напр жение - частота. Полученна  на выходе преобразовател  частота поступает на вход счетчика 23 импуль- сов, на выходе которого получают цифровой код. Врем  счета импульсов задаетс  формирователем 22 измерительного интервала. При этом длительность сигнала на выходе формировател  зависит от частоты импуль- сов, поступающих ни его вход от источника 21 опорной частоты. Источник 21 опорной частоты и формирователь 22 измерительного интервала соединены с микропроцессором 8, с помощью которого могут мен тьс  их характеристики. Это позвол ет увеличить измерительный интервал при малых частотах на выходе преобразовател  20 напр жение - частота и уменьшать измерительный интервал при больших частотах на

выходе преобразовател  20 напр жение частота, обеспечива  оптимальное заполнение счетчика 23 импульсов во всем диапазоне преобразуемых величин, что позвол ет обеспечить высокую точность преобразовател  и предлагаемого устройства в целом.

Использование изобретени  позволит расширить диапазон измер емых концентраций за счет автоматического изменени  динамических характеристик, вход щих в устройство блоков, повысить надежность устройства в работе и срок службы путем введени  автоматического контрол  и коррекции состо ни  оптического и электронного измерительных каналов, упростить конструкцию устройства, уменьшить до одного количество оптических каналов при сохранении функциональных возможностей известного устройства.

Claims (1)

1. Формула изогбретени  1. Устройство дл  эмиссионной фотометрии пламени, содержащее источник горючих газов и источник окислител , снабженные измерителем расхода, выходна  магистраль которого подключена к последовательно установленным блоку поджига газов, управл ющий вход которого соединен с первым выходом микропроцессора , и блоку распылени  и сгорани , управл ющий вход которого соединен с вторым выходом микропроцессора, а выход оптически св зан с входом оптического канала, выход которого оптически св зан с входом фотоприемника, блок обработки данных, управл ющий вход которого соединен с третьим выходом, а выход - с первым входом микропроцессора, а также блок индикации, подключенный к четвертому выходу микропроцессора , отличающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона измерений и повышени  надежности устройства при одновременном упрощении конструкции, в него введены цифроаналоговый и аналого- цифровой преобразователи, управл емый источник напр жени  и источник контрольного излучени , оптически св занный с дополнительным входом оптического канала, выполненного в виде расположенных на одной оптической оси концентратора излучени  и блока светофильтров, снабженного приводом и датчиком положени , при этом вход управлени  приводом подключен к п тому выходу микропроцессора, а выход датчика положени  - к второму входу микропроцессора, выход цифроаналогово- го преобразовател  через управл емый источник напр жени  подключен к управл ющему входу фотопр емника, вы- полненного в виде фотоэлектронного умножител , выход которого через

   аналого-цифровой преобразователь соединен с входом блока обработки данных, управл ющие входы источника контрольного излучени , аналого-цифрового преобразовател  и вход цифроаналогового преобразовател  подключены к соответствующим выходам микропроцессора.

   2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что аналого-цифровой преобразователь выполнен в виде последовательно

   0

   соединенных преобразовател  ток - напр жение , преобразовател  напр жение -частота и счетчика импульсов, к входу управлени  которого через формирователь измерительного интервала подключен выход генератора, при этом управл ющие входы генератора и формировател  измерительного интервала  вл ютс  управл ющим входом аналого-цифрового преобразовател ,

   Олтииеские

   интерференционные

   с&етофиль/прь/

   Г

   блох фотоумножител 

   От микропроцессора

   /(микропроцессору Фиг. 2