SU920399A1 - Двухканальный фотометр - Google Patents

Description

(54) ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ФОТОМЕТР

1

Изобретение относитс  к фотометрии, а именно к области фотоэлектрических устройств отфедепени  свойств веществ, и может быть использовано дл  построени  устройств спектрального анализа вё «цеств.

Известен двухканальный фотометр, содержащий источники излучени , два фотоэлектрических канала, делительное устройство и индикатор 1 .

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому изобретению  вл етс  двухканальный фотометр, содержав щий два источника излучени , соедттённые с блоком утфавлени , оптическую систему, два фотоэлектрических канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных фотоприемнике; усилител  и блока преобразовани , выходы которых соединены с соответствуюпшми входами делительного )йства, к выходу которого ;подключен индикатор, причем блок преобразовани  выполнен в виде рспистивного делител , тчход которого

соединен с выходом усилител , а выход с первым входом нуль-отгана, выход кото.рого соединен с первьп входом ключа устройства управлени  одним из резисторов резистивного делител , выполненного в виде последовательногвключенных и пересчетного устройства, причем ко второму входу ключа подключен общий дл  всех устройств управлени  резистором генератор, а к третьему входу ключа подключен соответст юший выход блока управлени  2 .

Недостатком данного устройства  вл етс  ограниченна  точность, обусловленна  фпуктуаци ми коэф  щиентов передачи каналов.

Цель изобретени  - повышение точности .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в двухканальный фотометр, содержащий два источника излучени , соединенные с блоком управлени , оптическую систему, два фотоэлектрических канала, каждый из которых состоит из последовательно севдттенных фотоприемника, усилител  и блока преобразовани , выходы которых соединены с соотвеп-ствуюшими входами делительного устройства, к выходу которого подключен индикатор, причем блок преобразовани  выполнен в виде реэистивного делител , вход которого соединен с выходом усилител , а выход - с первым входом нуль-органа, выход которого соединен с первым входом ключа устройства управлени  одним из резисторов резистивно1-о делител , вьшолненного в виде последовательно включенных ключа и пересчетного устройства, причём ко второму входу ключа подключен обишй дл  всех устройств управлени  резисторо генератор, а к третьему входу ключа подключен соответствующий выход блока управлени , в каждый блок преобразовани введены по одному дополнительному устройству управлени  резистором и по одному преобразователю икшульсов в напр  жение, первый выход которого соед1шен с выходом нуль-органа, второй вход - с генератором и третий вход - с соответ-. ствующим выходом блока управлени , все входы дополнительного устройства управлени  резистором включены аналогично входам основного устройства управлени  резистоом , а его вькод соединен с уг(равл ющим входом второго резистора в резистивном делителе. На чертеже изображена схема фотоэлектрического анализатора. Устройство содержит два источника Iи 2 излучени , соединенные .с блоком 3 управлени , оптическую систему 4, два фтотоэлектрических канала 5 и 6, каждый из которых состоит из последовательно соединенных фотоприемника 7 и 8, усилител  9 и 1О и блока 11 и 12 преобраЬовани , кыходь которых соедине ны с соответствующими входами делител ного устройства 13, к выходу которого подключен индикатор 14, причем блок II(12) преобразовани  вьшолнен в виде резистивного делител  15 (16), вход которого соединен с выходом усилител  9 (1О), а выход - с первым входом нуль-органа 17 (18), выход которого соединен с первым входом клкзча 19 (2О устройства 21 (22) управлени  резистором одного из ерзисторов 23 (24) резистивного делител  15 (16), выполненного в виде последовательно включенных ключа. 19 ( 2О) и пересчетного устройства 25 (26), причем ко второму входу ключа 19 (20) пойкпюче  общий пп  всех устройств управлени  резистором генератор 27, а к третьему входу ключа подключен соответствующий выход блока 3 управлени . Каждый блок преобразовани  содержит по одному догголнительному устройству 28 (29) управлени  резистором н по одному преобразователю 30 (31) импульсов в напр жение, выход которого соединен с вторым входом нуль-органа 17 (18), первый вход соединен с выходом нуль-органа 17 (18), второй вход с генератором 27 и третий вход - с соответствующим выходом блока 3 управлени , все входы дополнительного устройства управлени  резистором включены аналогично входам основного устройства 28 (29. уппавпени  резистором, а его выход соединен с управл ющим входом второго резистора 32 (33) в резистивном делителе 15 (16). Преобразователь 30 (31) импульсов в напр жение может быть выполнен, например , в виде последовательно включенных ключа 34 (35), пересчетного устройства 36 (37) и дешифратора 38 (39), Дополнительные устройства 28 и 29 управлени  резистором включают в себ  последовательно включенные ключ 4О (41) и пересчетное устройство 42 (43). Устройство работает следующим образом . Ключи 34, 40 и 19; обеспечивают прохождение сигналов с генератора 27 в пересчетные устройства, соответственно 36, 42 и 25, только при одновременном наличии двух разрещающих сигналов, один из которых может поступать с выхода нуль-органа 17, а второй - с блока 3 управлени , Ключи 20, 41 и 35 обеспечивают прохождение сигналов с генератора 27 в пересчетные устройства, соответственно,26, 43 и 37, только при одновременном наличии двух разрещающих , сигналов, один на которых может поступать с выхода нуль-орагана 18, второй - с блока 3 управлени . Разрещающие сигналы с блока 3 управлени  поступают на ключи 34 и 35 в момент отсутстви  свеотЕЫх потоков на фотохфиемниках 7 и 8, йа ключи 40 и 41 в момент освещени  фотоприемииков 7 и 8 излучеHH J источника 2 излучени  и на импульсные клк и 19 и 2О в момент освещени  фотоприемников 7 и 8 излучением источника 2 излучени . Из излучени  анализируемого образца оптической системой 4 выдел етс  аналитическа  лини , световой поток которой воспринимаетс  фотоприелтиком 7, и лини  сравнени , световой погок которой

н&лравл Н на фотсшриемник 8. На те же фстопр смиики поочеротю с импульсами нсточипка 2 излучени  подаютс  световые нктульсы от нсто«пп1ка излучени  1, работой которого управл ет блок 3 управ лени . Между световыми икстгульсами имекугс  промежутки времени, в течение .KCiTopbDT. фoтoпpиe o ики не освещены. Сигналы с фотоприекл1иков ус1тиваютс  усилител ми и поступают на резистивта.1е д лител  напр жений. Сигналы на входах д лителей напр женттй, полученные в мо-. М1энты освещени  фотоприемттов, кроме составл ющих, вызванных световыми потоками , имеют посто 1 гую составл ющую, обусловленную темноным током фотопри- емника и смещением нул  усилител , а в момент отсутстви  световых по- токов имеют только указанную посто нную составл ющую. Поэтому, в момент , когда dxyronDHeN-nniKH не освещены, на делитель напр жени , выполненный на резисторах 32 и 23 поступает сигнал. U- , обусловленный темновым током фотоприемника 7 и смещением нул  уснлител  9, на делитель напр жени , выполненный на резисторах 24 и 33, поступает сигнал ( обусловленнь1Й темновым током фотоприемника 8 и смещенйем нул  усилител  10, В момент, когда фотоприемники осв -шены излучением источника излучени  1 на вход делител  напр жени , выполненного на резисторах 32 и 23, поступает сигнал I Ц v + Ln-f на делитель, выполне1шый на резисторах 24 и 33, поступает сигнал ULa Ufjf2 в момент, когда фотоприемники осве:щены излучением источинка излучени  вход делител  напр жени , выполненного на резисторах 32 и 23, поступает сигнал + Uj , на делитель, выполнегшый на резисторах 24 и 33, поступает сигнал и. S и К. IJ+Цщ, где U-1 - напр жение, пропорциональное световому потоку источника излучени  1 с фотоприемника 7; Ул ншф жение , пропорциональное световому потоку источника излучени  1 с фотоприемннка 8; Uj - напр жение, пропорпиональное световому потоку аналитической, линии источника излучени  2 с фотоприемника 7; и 4 - напр жение, пропорционап ное световому потоку источника излучени  2 с фотоприемйика 8; К - коэффициент усилени  усилител  9; Кп - коэф фициент усилени  усилител  Ю. Кроме.того, каждый нуль-орган обычно имеет смещение нул , которое можнр считать, как величину, приложенную к: одному из входов нуль-органа, например,

ко входу, соединенному с делителем напр жени . Поэтому в каждый момент измерений к nepnoKiy входу нуль-органа 17, кроме сигналов, поступающих с делител 

Claims (2)

1. и на выходе преобразовател  31, которое поступает- на вторий вход нуль-органа 18. Увеличение напр жений на выходах пр« напр жени  на резисторах 32 и 23, еще приложено и напр жение U IA-II в к первому входу нуль-органа 18, кроме сигналов , поступающих с делител  напр жени  на резисторах 24 и 33, еще приложено и напр жение (п, при этом напр жени  смещени  суммируютс  с сигналами , поступающими на соответствующис нуль-органы. В моменты времени, когда фотоприемНИКИ на освещены, блоком 3 управлени  сопротивлени  R резистора 32 и (}л резистора 33 устанавливаютс  равными нулю, сопротивлеш1е ftQ резистора 23 и ft д резисюра 24 устанавливаютс  равными максимальному значению, поэтому в этот момент на первый вход нуль-органа 17 поступает электрический сигнал, равный сумме посто нной составл ющей и , величина которой определ етс  темновым током фотоприем1шка 7 и смещением нул  усилител  9, - смещени  нул  ттуль-органа 17, а на первый вход нуль-органа 18 поступает электрический сигнал, равный сумме посто нной составл ющей Upi , величина которой определ етс  темновым током фотоприемника 8 и смещением нул  усилител  10, и LI t,fA(2 -смещени  нул  нуль-органа 18. На вторые входы нуль-органов 17 и 18 в этот момент поступают соответственно .сигналы UQ и UJJ , равные нулю, поэтому с выхода нуль-органа 17 поступает разрешающий сигнал на ключи 34, 4О и 19, а с выхода нуль-органа 18 поступает разрешающий сигнал на ключи 2О, 41 и 35. Однако импульсы с генератора 27 проход т только через ключ 34 в пересчетное устройство 36 и через ключ 35 в пересчетное устройство 37, так как в этот момент времени на вторые управл ющие входы этих ключей поступают разрешак щие сигналы с блока 3 управлени , на вторые входы остальных ключей поступают запрещающие сигналы, поэтому импульсы с генератора 27 через них не проход т . При увеличении числа импульсов, прошедших в пересчетные устройства 36 и 37, соответственно у/величиваютс  напр жени  на выходе преобразовател  импульсов в напр жение 30, которое п6ступает на второй вход нуль-органа 17, образователей ЗО и 3.1 продолжаетс  до тех пор, пока UQ станет близким по величине к (( -tVAl. близким к 4 LI ri При наступлении равенства напр жений на входах нуль-органов 17 и 18 с их выходов на первые управл ющие входы ключей, соответственно 34 и 35, поступают сигналы, запрещающие прохождение импульсов с генератора 27 . в пересчетные устройства, соответствен- но 36 и 37, поэтому на втором входе нуль-органа 17 устанавливаетс  напр жение , величина которого равна и,,дЧ U; а на втором входе нуль- органа 18 напр жение , величина которого равна rtl. следующие момент времени фотоприемники облучаютс  излучением источника излучени  1, а с блока 3 управлени  поступают разрешающие сигналы только на ключи 28 и 41. Так как сопротивпени  резисторов 32 и 33 установлены равными нулю, то в первый момент времени на первые входы нуль-органов поступают сигналы, больщие по ве личине, чем сигналыUf и щ + C-fAfi . поступающие на их вторые входы , поэтому с выхода нуль-органа на ключ 40 поступает сигнал, разрешающий прохождение импульсов с генератора 27 в пересчетное устройство 42, а с выход нуль-органа 18 - на ключ 41 поступает сигнал, разрешающий прохождение импуль сов с генератора 27 в пересЧетное устройство 43. Импульсы, поступающие в пересчетное устройство 42, измен ют сопрот1шление R резистора 3 2,. а импул сы, поступающие в пересчетное устройство 43, измен ют сопротивление ftj резистора 33. Изменени  сопротивлений резисторов 32 и 33 продолжаетс  до тех пор, пока напр жение, снимаемое с делител  напр жени  на резисторах 32 и 23 не станет близким к Uf,. т.е. .,« Un. : а напр жение, снимаемое с делител  напр жени  на резисторах 33 и 24, не станет близким к ,(ni т.е. где г и - новые значени  сопротивлений , которые принимают соответственно резисторы 32 и 33. При наступлении равенства напр жений на входах нуль- органа 17с его выхода на первый вход ключа поступает сиг-нал, запрещающий прохождение импульсов с генератора 27, в пересчетное устройство 42, а при наступлении равенства напр жений на входах нуль-органа 18с его выхода на первый вход ключа 41 поступает сигнал, запрещающий прохождение импульсов с генратора 27 и псресчетное устройство 43. В следующий момент времени фотоприемники воспринимают излучение источника 2, а с блока 3 управлени  разрешающие сигналы поступают только на ключи. 19 и 20, при этом на нуль-органе 17 сравниваютс  сигнал 1),,, и сигнал, равный V./ п. а на нуль- органе 18 сравниваютс  сигнал .и сигнал, равный 40 4 с«аПри наличии разности сравниваемых сигналов на входах нуль-органа 17 с его выхода на ключ 19 поступает сигнал, разрешающий прохождение ит тульсов в пересчетное устройство 25, а при наличии разности сигналов на входах нуль-органа 18 с его выхода поступает сигнал, разрешающий прохождение импульсов в пересчетное устройство 26. Увеличение числа импульсов-в накопителе пересчетного устройства 25 приводит к изменению сопротивлени  резистора 23 и к пропорциональному изменению сигнала, посту- . пающего на первый вход делительного устройства -13, а увел1 чение числа импульсов в накопителе пересчетного устройства 26 приводит к изменению сопротивлени  резистора 24 к к пропорциональному изменению сигнала, поступающего на второй вход делительного устройства 13. Изменение сопротивлени  резистора 23 продолжаетс  до тех пор, пока не наступит выполнение услови  . ,K,,45) откуда N77 a изменение сопротивлени  резистора 24 продолжаетс  до тех пор, пока не нлстуmiT выполнение услови  ) где г(j и г - новые значени  сопротивпе кий, которые принимают соответственно резистора 23 и 24. При наступлении равенства напр жений на входах нуль-органа 17 с его выхода на ключ 19 поступает сигнал, запрещающий прохождение импульсов в пересчетно устройство 25, а при наступлении равенства напр жений на входах нуль-органа 18 с выхода этого нуль-органа посту пает сигнал, запрещающий прохождение импульсов в пересчетное устройство 26. Реша  совместно (1) и (3) получим U.iC . . « - V/л fk , Реша  совместно (2) и (4) получим .(fe) ihr Делительное устройство 13 определ ет отношение сигналов, пропорциональных величинам г и Гп , поступающих на еги входы. Поэтому учитыва  (5) и (б) и то, что начальные сопротивлени  RQ и (д резисторов 23 и S4 могут быть выбраны одшгаковьп 1и, равными R , получим величину С , котора  поступает на индикатор 14. Uft / Ux г) U. видно из (7) величина С , характеризующа  результат измерений, которы фиксируетс  регистрирующим устройство1м 14, определ етс  только величиной светового потока, характеризующего конпентрацию анализируемого элемента в пробе и не зависит от коэффициентов передачи отдельных элементов устройства, темнового тока фотоприемников, смещени  нул  усилителей, колебаний интенсивности излучени  обеих источников света, колебаний чувствительности фотоприемников, колебаний коэффициантов усилени  усилителей . Делительное устройство 14 может ,быть выполнено без интегратора или с интегратором, предназначенным дл  сут мировани  рез 7п татов измерений, полученных за определенное заданное число периодов. Управление предельными значени ми сопротивлений управл емых дифровых резисторов, периодичностью работы элементов устройства осуществл ет блок 3 управлени . Предлагаемое изобретение позвотшет исключить вли ни  колебаний параметров всех основных аналоговых элементе®, примен емых в устройстве, что позвол ет повысить точнсрть измерений, а, следовательно , обеспечиваетс  возможность улучшени  качества выпускаемой продук- ПИИ, дл  контрол  которой используетс  анализатор. Формула изобретени  Двухканальный фотометр, содержащий два источника излучени , соединенные с блоком управлени , оптическую систему два фотоэлектрических канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных фотоприемника, усилител  н блкоа преобразовани , выходы которых соединены с соответствующими входами делительного устройства, к выходу которого подключен индикатор, причем блок преобразовани  вьшолнен в виде резистивного делител , вход которогхэ соединен с выходом усилител , а выход - с первым входом нуль-рргапа, выход которого соединен с первым входом ключа устройства управлени  одним из резисторов резистивного делител , вьшолнетюго в виде последовательно включенных ключа и пересчетного устройства, причем ко второму входу ключа подключен общий дл  всех устройств управлени  резистором генератор, а к третьему аходу ключа подсоединен соответствующий выход блока управлени , отличающийс  тем, что, с целью повыщени  точности, в каждый блок преобразовани  введены по одному дополнительному устройству управлени  резистором и по однол у преобразователю импульсов в напр жение, выход которого соединен с вторым входом нуль-органа, первый вход преобразовател  соединен с выходом нуль-органа, второй нход - с генератором и третий .. вход - с соответствующим ваыходом блока управлени , все входы дополнительного устройства управлени  резистором ; включены аналогично входам основного устройства управлени  резистором, а его выход соединен с управл5пощим входом второго резистора в резнсгивиом делителе. Источни&и информации, прин1ттые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N9 541О93, кл. G 01 J З/ОО, 1975.
2. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2780989/18-25, кп. С OIJ 3/42, 1979 (прототип).