SU934241A1 - Абсорбциометр - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к фотометрии, а именно к фотометрическим приборам дл  количественного анализа веществ по оптической плотности жидкой среды, и может быть использовано в текстильной, химической , пищевой промыщленности.

Известен абсорбциометр, содержащий источник излучени , кювету с механизмом изменени  толщины сло  анализируемой жидкости , соединенным с блоком синхронизации и фотопреобразоватёль 1.

Существенным недостатком данного уст-, ройства  вл етс  ограниченный динамический диапазон измерени , так как концентраци  вещества определ етс  по значению кратности ослаблени  светового потока в среде. Это вынуждает использовать фотопреобразователи и усилители с больщим динамическим диапазоном, например логарифмические , которые имеют ограниченную точность .

Наиболее близким к изобретению  вл етс  абсорбциометр, содержащий источник модулированного излучени , кювету с механизмом циклического изменени  толщины сло  анализируемой жидкости, соединенным через блок синхронизации с устройством управлени , фотопреобразователь, выход которого через первый компаратор соединен с запускающим входом счетчика, а через второй компаратор - с останавливающим входом счетчика, счетный вход которого подключен к задающему генератору, а выход - к вычислительному устройству,, соединенному с устройством управлени , которое соединено также со счетчиком 2.

Недостатком известного устройства  вл етс  ограниченное быстродействие.

Цель изобретени  - повыщение быстродействи .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в абсорбциометр, содержащий источник модулированного излучени , кювету с механизмом цикличесого изменени  толщины сло  анализируемой жидкости, соединенным через блок синхронизации с устройством управлени ,, фотопреобразователь, выход которого через первый компаратор соединен Сзапускающим входом счетчика, а через второй компаратор - с останавливающим входом счетчика , счетный вход которого подключен к задающему генератору, а выход - к выт числительному устройству,, соединенному с устройством управлени , которое соединено также со счетчиком, введены блок формировани  тактовых импульсов и блок задержки, а компараторы выполнены синхронными, причем их синхронизирующие входы через последовательно соединенные блок формировани  тактовых импульсов и блок задержки соединены с источником модулированного излучени , а выход второго компаратора дополнительно подключен к устройству управлени . На чертеже показана блок-схема устройства . Устройство содержит последовательно соединенные источник 1. питани  и источник 2 модулированного излучени , кювету 3, механизм 4 циклического изменени  толщины сло  анализируемой жидкости, соединенный с блоком 5 синхронизации, последовательно соединенные фотоприемник 6 и усилитель 7, образующие фотопреобразователь, блок 8 формировани  тактовых импульсов, .соединенный с синхронизирующими входами синхронных компараторов 9 и 10, счетчик 11, к которому подключен задающий генератор 12, вычислительное устройство 13, устройство 14 управлени  и блок 15 задержки. Одно из смотровых окон 16 кюветы 3 выт полнено с возможностью перемещени  и св зано с механизмом 4 циклического изменени  толщины сло  среды, который содержит ходовой винт с ползуном, приводимый в ДВИ-. жение реверсивным синхронным электродвигателем (не показаны), что позвол ет осуществить линейное изменение толщины слои среды во врем  цикла измерени . Вычислительное устройство.может быть выполнено в виде встроенного в прибор микропроцессора либо автономным (ЭЦВМ). Блок 8 формировани  тактовых импульсов через блок 15 задержки соединен с источником 2 модулированного излучени . Выход первого компаратора 9 соединен с запускающим входом счетчика И, б останавливающим входом которого соединен вьь ход второго компаратора 10, который также соединен с устройством 14 управлени , соединенным с блоком 5 синхронизации. Выходы устройства 14 управлени  соединены со счетчиком 11 и с вычислительным устройством 13, с которым также соединен выход счетчика 11. Устройство работает следующим образом . Параллельный пучок модулированного монохроматического излучени  проходит от источника 2 через кювету 3 на фотоприемник 6, откуда после усилени  усилителем 7 поступает на вход синхронных компараторов 9 и 10, имеющих порог срабатывани , соответственно, и и UV Дл  срабатывани  компараторов при значени х сигнала с усилител  7 U(t) и U(t) , необходимо наличие в этот момент wa Их синхронизирую щих входах тактового импульса (строба) U(t-Т), который подаетс  от блока 8 форировани , сдвинутым по фазе на врем  тносительно переднего фронта импульса сигала U(t). При этом искажени  формы импульса сигнала LJ(t) не вли ют насрабатывание компараторов, так как длительность тробирующего тактового импульса может быть достаточно малой по отношению к длительности импульса сигнала, и операци  сравнени  осуществл етс  всегда дл  одной и той же фазы сигнала (в случае пр моугольного импульса - дл  одной и той же точки «крыщи импульса). Автономно работающий механизм 4 перемещает смотровое окно 16 кюветы 3 от одного крайнего положени  до другого. При этом толщина просвечиваемого сло  среды циклически мен етс  (по линейному закону), вследствие чего происходит амплитудна  модул ци  потока излучени , попадающего на фотоприемник 6, глубина которой зависит от концентрации вещества. Излучение от источника 2 до фотоприемника .бпроходит в анализируемой среде разный путь в зависимости от толщиньг просве-. чиваемого сло  среды. При этом измен етс  освещенность фотоприемника , и, соответственно , амплитуда электрических импульсов, поступающих на входы компараторов 9. и Ю. В моменты времени .t 1 и t2 срабатывани  компараторов кратность ослаблени  потока излучени , прошедщего кювету при одной и той же концентраци  С вещества (с учетом закона Ламберта-Бера), определ етс  следующим образом Uo/uf-exp eA Ce,-fA(t,)iCD Uo/U -exp -C-e2 A(t2,(2) где U -напр жение наВыходе фотопреобразователй в отсутствие поглощени  (концентраци  вещества.равна -нулю); х коэффициент экстинкции красител ; t| ,j-соответствующие толщины просвечиваемого сло ; А(t)показатель загр зненности окон кюветы. Счита , что за врем  полуцикла измерени  (толщнна сло  измен етс  в одном из направлений - либо увеличиваетс , либо уменьщаетс ) величины U и A(t) измен ютс  крайне незначительно, получим выражение дл  концентрации вещества, средней за врем  измерени  tt,(),„. «А-Сг -е.) или, учитыва , что за врем  полуцйкла измерени  разность толщин сло  Пропорциональна времени между моментами срабатывани  пороговых элементов 9.и 10 , At,2 t2-t, NM/Tn ,(4) где NH - число и-мпульсов, сосчитанных счетчиком И за врем  At 12;

tj, - частота заполн ющи-х импульсов от задающего генератора 12, и, объединив посто нные общей константой В, получим расчетное выражение дл  концентрации вещества, реализуемое с помощью вычислительного устройства 13

C B/Nn(5)

Показатель загр зненности смотровых окон кюветы A(t) не вошел в расчетное выт ражение, следовательно, на результаты измерени  не-вли ет загр знение и отпотева-. ние оптических поверхностей кюветы.

В момент срабатывани  второго компаратора 10 сигнал с его выхода поступает в устройство управлени , осуществл ющее блокировку счетчика импульсов по входу на все последующее врем  цикла (холостой ход). Далее, с задержкой на врем  переходных процессов в счетчике производитс  реверс привода механизма 4, чем достигаетс  уменьшение длительности холостого хода. Одновременно по команде устройства 14 управлени  осуществл етс  считывание информации со счетчика .11 и ее ввод в вычислительное устройство 13 - с последующей индика-, цией. Затем, в моментокончани  холостого хода (полуцикла) происходит реверс приво-. да механизма 4 и через блок 5 синхронизации подаетс  сигнал в устройство 14 управлени  на сброс показаний счетчика 11 на нуль и сн тие блокировки его входов. После этого цикл измерени  повтор етс .

Изобретение в результате отказа от операции , детектировани  (дл  подавлени  выт сокочастотной несущей сигнала и выделени  его низкочастотной огибающей при изменении толщины сло  жидкости) и замене ее синхронным стробированием модулированного высокочастотного сигнала в момент сравнени  с пороговыми уставками компараторов позвол ет существенно повысить быстродействие устройства,, которое практически ограничено только частотой следовани  импульсов излучени . Изменение скважности импульсов, например, дл  повышени  пиковой мощности излучени  в случае применени  полупроводниковых источников излучени  не вли ет наработу предлагаемого

устройства.. Нар ду с этим существенно улучшаетс  помехозащищенность устройства,, так как длительность стробирующего тактового импульса может быть значительно меньше длительности импульса излучени . Дополнительное повышение быстродействи  может быть получено за счет уменьшени  длительности холостого полуилкла измерени  путем реверсировани  привода механизма циклического изменени  толщины сло  жидкости сразу по окончании цикла измерени  (при срабатывании второго компаратора ).

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР

№ 138390, кл. G 01 J 1/00, опублик. 1961.

2.Авторское свидетельство .СССР

№ 669823, кл. G 01 J 1/44, опублик. 1979 (прототип).