SU1716403A1

SU1716403A1 - Photometer

Info

Publication number: SU1716403A1
Application number: SU894774872A
Authority: SU
Inventors: Сергей Азатович Хуршудян; Сергей Васильевич Локоть; Георгий Александрович Абзианидзе; Лара Эрнстовна Будештская; Наталья Васильевна Дашевец
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Аналитической Техники
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1992-02-28

Abstract

Изобретение относитс к аналитической 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 промышленности . Цель изобретени - обеспечение дистанционных измерений при упрощении устройства. Фотометр содержит два источника излучени разных длин волн, оптически св занных через соответствующие волоконно-оптические системы с измерительной кюветой. Волоконно-оптическа система включает световод с линзами у торцов, цилиндрическую кювету с 90&deg;-ным изгибом внутри и заполненную измерительной жидкостью. За цилиндрическими кюветами на продолжении взаимно перпендикул рных отрезков световода расположены четыре интерференционных фильтра с фотоприемниками, соединенными с электронной схемой обработки сигналов . Источники излучени включаютс поочередно при помощи коммутатора. 1 ил. ел СThe invention relates to an analytical measurement technique, namely to multibeam photometric analyzers, and can be used to analyze liquid and gaseous media in the chemical, medical, oil refining and other industries. The purpose of the invention is to provide remote measurements while simplifying the device. The photometer contains two sources of radiation of different wavelengths, optically coupled through appropriate fiber optic systems to the measuring cell. The fiber optic system includes a light guide with lenses at the ends, a cylindrical cuvette with 90 ° bend inside and filled with a measuring fluid. Four cylindrical filters with photodetectors connected to an electronic signal processing circuit are located behind cylindrical cells on the continuation of mutually perpendicular segments of the fiber. The radiation sources are switched on alternately with a switch. 1 il. ate with

Description

Изобретение относитс к аналитической 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 промышленности .The invention relates to an analytical measurement technique, namely to multibeam photometric analyzers, and can be used to analyze liquid and gaseous media in the chemical, medical, oil refining and other industries.

Цель изобретени - обеспечение дистанционных измерений при упрощении устройства .The purpose of the invention is to provide remote measurements while simplifying the device.

На чертеже представлена схема многолучевого фотометра.The drawing shows a diagram of a multipath photometer.

Устройство содержит первый источник 1 излучени и расположенные по ходу излучени линзу 2, световод 3 с изгибом в 90 в цилиндрической кювете 4, вторую линзу 5.The device comprises a first radiation source 1 and a lens 2 arranged along the radiation, a light guide 3 with a bend of 90 in a cylindrical cuvette 4, a second lens 5.

За цилиндрической кюветой 4 расположены интерференционные фильтры 6, 7 и фотоприемники 8, 9. За измерительной кюветой 10 расположена треть линза 11. Друга пара фотоприемника 12 с интерференционным фильтром 13 и интерференционного фильтра 14 с фотоприемником 15 расположена на продолжении пересекающихс осей взаимно перпендикул рных отрезков световода 16, помещенного в цилиндрическую кювету 17. К торцу световода 16 примыкают линза 18 и второй источник 19 излучени . Все фотоприемники соединены через блок 20 обработки электрических сигналов с синхродетектором 21, выход которого подключен к вычитающему устройству 22. Блок 23 питани через коммутатор 24 соединен с источниками 1,19 излучени . ТактовыйInterference filters 6, 7 and photodetectors 8, 9 are located behind cylindrical cuvette 4. One third lens 11 is located behind measuring cell 10. Another pair of photodetector 12 with interference filter 13 and interferential filter 14 with photoreceiver 15 is located on the continuation of intersecting axes of mutually perpendicular fiber segments 16 placed in a cylindrical cuvette 17. A lens 18 and a second radiation source 19 are adjacent to the end of the light guide 16. All photodetectors are connected via an electrical signal processing unit 20 with a sync detector 21, the output of which is connected to a subtractor 22. The power supply unit 23 is connected via a switch 24 to radiation sources 1.19. Clock

ОABOUT

о со about with

генератор 25 соединен с коммутатором 24 и синхродетектором 21.the generator 25 is connected to the switch 24 and the sync detector 21.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

По команде тактового генератора 25 коммутатор 24 подключает блок 23 питани к первому источнику 1 излучени . Световой поток линзой 2 вводитс в световод 3. На изгибе, расположенном в цилиндрической кювете 4, часть введенного излу- чени вытекает, проходит первый интерференционный фильтр 7 и падает на первый фотоприемник 8. Оставшеес в световоде излучение проходит световод 3, линзой 5 формируетс параллельный световой поток, который проходит через измерительную кювету 10, заполненную анализируемой жидкостью или газообразной средой. Прошедшее излучение линзой 11 вводитс в световод 16. Это излучение выводитс на изгибе цилиндрической кюветы 17. Цилиндрические кюветы 4 и 17 заполнены иммерсионной жидкостью, что обеспечивает выход излучени . Вытекающее на изгибе в кювете 17 регистрируетс с помощью чет- вертого интерференционного фильтра 14 и фотоприемника 15. Сигналы с фотоприемников поступают в блок обработки электрических сигналов 20. где формируетс сигналAt the command of the clock generator 25, the switch 24 connects the power supply unit 23 to the first radiation source 1. The light flux is introduced by the lens 2 into the light guide 3. On a bend located in the cylindrical cuvette 4, a part of the introduced radiation flows out, passes the first interference filter 7 and falls on the first photodetector 8. The light left in the light guide passes the light guide 3, a parallel light is formed by the lens 5 the flow that passes through the measuring cell 10 filled with the analyzed liquid or gaseous medium. The transmitted radiation by the lens 11 is introduced into the light guide 16. This radiation is output at the bend of the cylindrical cell 17. The cylindrical cells 4 and 17 are filled with an immersion liquid, which provides the output of the radiation. The leakage on the bend in the cuvette 17 is recorded with the help of the fourth interference filter 14 and the photodetector 15. The signals from the photodetectors enter the electrical signal processing unit 20. Where the signal is generated

UiUi

Vi lgVi lg

1)41) 4

-К2.Г4(А1-K2.G4 (A1

где Ui и U4 электрические сигналы первого 8 и четвертого 15 фотоприемников.where Ui and U4 are electrical signals of the first 8 and fourth 15 photodetectors.

Сигналы Ui и LJ4 фотоприемников определ ютс выражени ми:The signals Ui and LJ4 of the photodetectors are defined by the expressions:

Ui h(Ai)-Ki-n.( .(Ai); U4 t1-Ki)-h(Ai).aC Ј( Л1)|С.кUi h (Ai) -Ki-n. (. (Ai); U4 t1-Ki) -h (Ai) .aC Ј (L1) | S.k

Кф4(А1),Kf4 (A1)

где Н( Ai) - интенсивность излучени , введенного в световод 3;where H (Ai) is the intensity of the radiation introduced into the light guide 3;

Ki - коэффициент, характеризующий выход излучени на изгибе в цилиндрической кювете 4;Ki is the coefficient characterizing the radiation output at a bend in a cylindrical cuvette 4;

Ti(Ai );t4(Ai)- коэффициенты пропускани первого фильтра 7 и четвертого фильтра 14;Ti (Ai); t4 (Ai) are the transmittance of the first filter 7 and the fourth filter 14;

(Ai); Кф4 (Ai)- коэффициент преобразовани фотоприемников 8 и 15;(Ai); Kf4 (Ai) is the conversion factor of the photodetectors 8 and 15;

а - коэффициент, характеризующий потери в световодах и между ними;a is the coefficient characterizing the loss in the fibers and between them;

К2 - коэффициент, характеризующий выход излучени на изгибе в цилиндрической кювете 17;K2 is a coefficient characterizing the radiation output at a bend in a cylindrical cuvette 17;

Е (Ai) - мол рный коэффициент поглощени ;E (Ai) is the molar absorption coefficient;

I - оптическа база кюветы 10,I is the optical base of the cuvette 10,

Сх - определ ема концентраци ; AI - длина волны света первого источника 1 излучени .Cx — detectable concentration; AI is the light wavelength of the first radiation source 1.

0 5 0 5 0 5 0 5

00

5five

00

5five

00

5five

Сигнал Vi поступает в синхродетектор 21. После этого коммутатор 24 подключает блок 23 питани к второму источнику 19 излучени , световой поток которого длины волныА2 вводитс в световод 16. Прохождение излучени аналогичное описанному. При этом на выходах фотоприемников формируютс сигналы Уз и U2, которые поступают в блок 20, где формируетс сигнал отношени The signal Vi enters the sync detector 21. After this, the switch 24 connects the power supply unit 23 to the second radiation source 19, the light flux of which wavelength A2 is introduced into the light guide 16. The radiation transmission is similar to that described. At the same time, at the outputs of the photodetectors, signals Uz and U2 are formed, which are fed to block 20, where the signal of the ratio

$ $

который поступает в синхродетектор 21. По сигналу тактового генератора сигналы Vi и V2 из синхродетектора поступают в вычитающее устройство 22, в котором определ етс результат измерени which enters the sync detector 21. According to the clock generator signal, the signals Vi and V2 from the sync detector go to the subtractor 22, in which the measurement result is determined

С A (Vi - V2 - В), где А - градуировочный коэффициент;С A (Vi - V2 - В), where A is the calibration coefficient;

В - коэффициент смещени .B is the bias coefficient.

Длина волны А2 выбираетс из услови отсутстви поглощени анализируемой пробой . Коэффициент смещени В устанавливаетс при введении в кювету 10 нулевой пробы.The wavelength A2 is selected from the condition that the sample being absorbed is not absorbed. The bias factor B is established when a zero sample is introduced into the cuvette 10.

Использование многолучевого фотометра позвол ет проводить дистанционные измерени как внутри лаборатории (когда измерительна кювета с токсичной жидкостью находитс в выт жном шкафу), так и в промышленных услови х (рассто ние 100 м и более), например измерение в радиоактивных участках, в пожароопасных местах без специальной защиты прибора. Световые волокна одновременно используютс в качестве делител пучка излучени , что при обеспечении возможности дистанционных измерений упрощает устройство.The use of a multipath photometer allows remote measurements both inside the laboratory (when the measuring cell with a toxic liquid is in a hood) and under industrial conditions (a distance of 100 m or more), for example, measurement in radioactive areas, in fire-hazardous places without special protection device. Light fibers are simultaneously used as a beam splitter, which, while providing the possibility of remote measurements, simplifies the device.

Claims

Invention Formula

A multipath photometer containing two radiation sources, connected via a switch with a power supply, a measuring cell with windows, four photodetectors, installed in pairs on mutually perpendicular axes along the course of the radiation, with an interface filter in front of them,

connected via an electrical signal processing unit with a sync detector connected to a subtractive device, as well as a clock generator connected to the corresponding inputs of the switch and sync detector, characterized in that, in order to provide remote measurements while simplifying the device, two fiber optic systems are introduced into it, each of which includes a light guide with lenses at the ends, a cylindrical cuvette with a 90 ° curvature of the light guide inside and behind

filled with an immersion liquid, a measuring cell, while the cylindrical ones are optically coupled to the corresponding cells placed in front of the photoradiation source and the window of the detector.

9t5

6

2 s 7 in- 18 13

fcOotFkiDGH

12 13 17

G5G1-}

NO

20

21

x-

G5G1-}

NO