SU1717969A1 - Двухлучевой логарифмирующий фотометр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к оптико-электронным приборам и м.б. использовано дл  кинетических фотоколориметрических измерений химических и биохимических реакций . Цель - повышение точности измерений и расширение диапазона измер емых параметров . Устройство содержит источник монохроматического излучени  с системой разделени  луча на опорный и измерительный, проход щий через кювету, два фотоприемника , коммутатор с источником калибровочных сигналов, логарифматор, двухвходовый интегратор , сумматор, блок управлени  и два блока выборки и хранени . 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к оптико-электронным приборам и может быть использовано дл  кинетических фотоколориметрических измерений химических и биохимических реакций .

Известен колориметр, содержащий ос- ветитель:.и расположенные последовательно на одной оптической оси конденсор, диафрагму , набор светофильтров, кювету с исследуемым раствором, светоделительную пластину, за которой расположены два фотоприемника , чувствительные в различных област х длин волн излучени . Выходы фотоприемников соединены с входами микропроцессорного блока измерени , осуществл ющего по программе вычисление коэффициента пропускани  исследуемого раствора, его оптической плотности, концентрации и активности по мгновенным выборочным значени м.

Недостатками этого устройства  вл ютс  дискретные замеры величины светового

потока, прошедшего через образец, что приводит к погрешности дискретизации кинетики оптической плотности. Кроме того, в устройстве отсутствует компенсаци  нестабильности источника светового потока. Все это снижает точность измерений.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  двухлучевой логарифмический фотометр , который содержит оптически св занные источник излучени , светоделитель дл  формировани  рабочего и контрольного световых потоков, кювету дл  образцов, два фотоприемника, выходы которых через первый коммутатор соединены с входом первого логарифматора, а вход второго логарифматора через второй коммутатор соединен с двум  резисторами. Выходы логарифматоров через электронные формирователи соединены с блоком делени  и индикации,

К недостаткам фотометра можно отнести наличие двух отдельных логарифматоЁ

VI

ю

Os

ю

ров, неизбежный разброс параметров которых приводит к ограничению точности измерени . Кроме того, фотометр не обеспечивает измерени  кинетики исследуемых реакций, что сужает область его применени .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений и расширение диапазона измер емых параметров за счет измерени  скорости изменени  оптической плотности образца.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что фотометр, содержащий оптически св занные источник монохроматического излучени , светоделитель, кювету дл  образцов, фотоприемник измерительного канала, выход которого соединен с неинвертирующим входом логарифматора, фотоприемник опорного канала, выход которого соединен с инвертирующим входом логарифматора, дополнительно содержит источник двух калибровочных сигналов, двухканальный коммутатор , два блока выборки и хранени , дифференциатор, сумматор и блок управлени , при этом информационные входы каждого канала, коммутатора соединены с выходом одного из фотоприемников и соответствующим выходом источника калибровочных сигналов, выходы измерительного и опорного каналов коммутатора соединены с неинвертирующим и инвертирующим входами логарифматора, а в качестве дифференциатора использован двухвходовый интегратор, неинвертирующий вход которого соединен с выходом логарифматора, инвертирующий - с выходом первого блока выборки и хранени , вход которого соединен с выходом логарифматора, а выход интегратора соединен с неинвертирующим входом сумматора и с входом второго блока выборки и хранени , выход которого соединен с инвертирующим входом сумматора, а выходы блока управлени  соединены с входами управлени  коммутатора, блоков выборки и хранени  и интегратора.

На фиг. 1 изображена структурна  схема двухлучевого логарифмирующего фотометра; на фиг.2 - функциональна  схема дифференциатора .

Фотометр содержит источник 1 .монохроматического излучени , светоделитель 2, кювету 3 дл  образцов, фотоприемник 4 измерительного канала, фотоприемник 5 опорного канала, источник 6 калибровочных сигналов, двухканальный коммутатор 7, ло- гарифматор 8, двухвходовой интегратор 9, сумматор 10, блоки 11 и 12 выборки и хранени  и блок 13 управлени .

Фотометр работает следующим образом .

Световой поток, генерируемый источником 1 монохроматического излучени , облучает параллельным пучком света кювету 3 с исследуемым образцом. Прошедший через кювету 3 световой поток попадает на фотоприемник 4 измерительного канала. Часть светового потока, выделенна  светоделителем 2, попадает на фотоприемник 5 опорного канала. Электри0 ческие сигналы, генерируемые фотоприемниками 4 и 5, через коммутатор 7 поступают на входы логарифматора 8, причем сигнал с фотоприемника 4 поступает на неинвертирующий вход, а с фотоприемника 5 - на

5 инвертирующий вход. В результате на выходе логарифматора 8 получаем сигнал, величина которого пропорциональна логарифму отношени  величин входных сигналов или величине оптической плотности исследуе0 мого образца с учетом нестабильности источника 1 монохроматического излучени .

Выходной сигнал с логарифматора поступает на дифференциатор (фиг.2). Он содержит блок 11 выборки и хранени  и

5 двухвходовой интегратор 9, в состав которого вход т дифференциальный усилитель 14, собственно интегратор, содержащий операционный усилитель 15, входной резистор 16 и конденсатор 17 обратной св зи, три ана0 лотовых ключа 18-20, которые управл ют сигналами от блока 13 управлени . В состав блока 11 выборки и хранени  входит запоминающий конденсатор 21. Перед каждым измерением ключ 18 замыкаетс  на врем ,

5 достаточное дл  зар жени  конденсатора 21 до напр жени , соответствующего текущему значению оптической плотности, величина которой пропорциональна выходному напр жению логарифматора 8.

0 Сигнал с выхода блока 11 выборки и хранени  поступает на инвертирующий вход дифференциального усилител  14, где он вычитаетс  из сигнала с выхода логарифма- тора 8, пропорционального текущему значе5 нию оптической плотности. Полученна  разность сигналов поступает на вход интегратора через ключ 19, который замыкаетс  на врем  интегрировани , определ емое методикой измерени  кинетики исследуе0 мой химической или биохимической реакции . Ключ 20 замыкаетс  одновременно с ключом 18, осуществл   тем самым сброс накопленного в интеграторе напр жени  и установку нулевых начальных условий ин5 тегрировани  перед каждым измерением.

Источник 6 формирует калибровочные сигналы, соответствующие нулевой оптической плотности. На врем  калибровки, предшествующее измерению, блок 13 управлени  подключает выходы коммутатоpa 7 к входам, на которые подаютс  калибровочные сигналы. Сигнал ошибки, соответствующий дрейфу и нестабильности работы всего измерительного тракта, запоминаетс  во втором блоке 12 выборки и хранени , име- ющем идентичную схему с блоком 11 выборки и хранени . По окончании строго фиксированного и посто нного времени интегрировани  на выходе сумматора .10 получают сигнал, пропорциональный измер емой средней ско- ррсти изменени  оптической плотности, в котором отсутствует шумова  составл юща  работы фотометра.

Фотометр позвол ет измер ть кинетику химических и биохимических реакций вне зависимости от дрейфа и шумовых составл ющих как оптического канала фотометра, так и его электронной части. Это достигаетс  благодар  тому, что интегратор, используемый дл  получени  средней скорости измерени  оптической плотности, усредн ет переменную составл ющую сигнала, в нем подавл етс  высокочастотный шум, который определ ет работоспособность известных дифференциаторов. Осуществление калибровки перед каждым измерением также способствует исключению вли ни  дрейфа электронных преобразователей фотометра . Все это в совокупности увеличивает точность измерени  скорости изменени  оптической плотности.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Двухлучевой логарифмирующий фотометр , содержащий оптически св занные ис-

   точник монохроматического излучени , светоделитель ,.кювету дл  образцов, фотоприемник измерительного канала, выход которого соединен с неинвертирующим входом логарифматора, и фотоприемник опорного канала, выход которого соединен с инвертирующим входом логарифма- тора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений и расширени  диапазона измер емых параметров, он дополнительно содержит источник двух калибровочных сигналов, двухканальный коммутатор , два блока выборки и хранени , дифференциатор, сумматор и блок управлени , при этом информационные входы каждого канала коммутатора соединены с выходом одного из фотоприемников и соответствующим выходом источника калибровочных сигналов, выходы измерительного и опорного каналов коммутатора соединены с неинвертирующим и инвертирующим входами логарифматора, а в качестве дифференциатора использован двухвходовый интегратор, неинвертирующий вход которого соединен с выходом логарифматора, инвертирующий - с выходом первого блока выборки и хранени , вход которого соединен с выходом логарифматора, а выход интегратора соединен с неинвертирующим входом сумматора и с входом второго блока выборки и хранени , выход которого соединен с инвертирующим входом сумматора а выходы блока управлени  соединены с входами управлени  коммутатора, блоков выборки и хранени  и интегратора.

   Фиг.