UA75180C2

UA75180C2 - Method for determining concentration of substance

Info

Publication number: UA75180C2
Application number: UA2004021114A
Authority: UA
Inventors: Vladyslav Tymofiiovy Kondratov; Valeriia Borysivna Sitar; Oleksandr Volodymyrov Hrebenyk
Original assignee: Kyiv Nat Univ Tech & Design
Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2006-03-15

Abstract

The present invention relates to a method of spectrophotometric analysis designed for determining the concentration of substance in solution by absorption of ultraviolet radiation. The proposed method consists in alternately, in orderly sequence, filling a reference cuvette and a measuring cuvette with reference solutions with known concentrations C1 and C2 of the substance and the analyzed solution with unknown concentration CX of the substance, passing, exposing the cuvettes to monochromatic ultraviolet radiation with a specified intensity and a wavelength, dividing the radiation flux that passed through the cuvettes into two components with equal intensities, modulating each flux component by interruption, converting the intensities of the modulated radiation flux components into electrical signals by a photodetectors, isolating and amplifying the alternating components of the output signals of the photodetectors, performing the synchronous detection of the said alternating components, measuring and storing the output direct voltages of the corresponding synchronous detectors, and determining the concentration of the substance by the following equation: or , where CX is unknown concentration of the substance in the analyzed solution; C1 and C2 are the known concentrations of the substance in the reference solutions; U1, U2, U3, and U4 are the output direct voltages obtained on the synchronous detection of alternating components of the output signals of the photodetectors; n2 = 2 is the constant of proportionality. The present invention provides a possibility to increase accuracy and extend measurement range in determining concentration of substances.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до спектрофотометрії, зокрема, до вимірювання концентрації речовин за поглинанням 2 ультрафіолетового випромінювання і може бути використаний для визначення концентрації газоподібних та рідинних речовин з підвищеною точністю.The invention relates to spectrophotometry, in particular, to measuring the concentration of substances by absorbing 2 ultraviolet radiation and can be used to determine the concentration of gaseous and liquid substances with increased accuracy.

Відомий спосіб визначення концентрації речовин, (а. с. СРСР Мо1703992, МПК 5011/44, Бюл. Мо1, 1992р.1, який полягає в тому, що формують монохроматичне ультрафіолетове випромінювання, почергово пропускають його через вимірювальну кювету та кювету порівняння з середовищами досліджуваної та порівняльної 70 концентрації речовини, відповідно, перетворюють вихідні потоки за допомогою фотоприймача у напруги У. і О», а про концентрацію досліджуваної речовини судять згідно з рівнянням вимірювання вих - Кп. ' ; де К - коефіцієнт пропорційності, що враховує коефіцієнти К; і Ко підсилення підсилювачів, тобто К-Ко.К»о. то У відомому способі нестабільність параметрів функції перетворення фотоприймача ультрафіолетового випромінювання приводить до появи адитивної та мультиплікативної складових систематичної похибки вимірювання і, як наслідок, до недостатньої точності вимірювання та обмеженості діапазону значень концентрації. Суттєво впливає на похибку вимірювання необхідність логарифмування вихідного сигналу фотоприймача. Операції підсилення, синхронного детектування та логарифмування сигналу також виконуються з похибкою, обумовленою нестабільністю коефіцієнта підсилення, амплітуди синхроімпульсів, нестабільністю та нелінійністю функції логарифмічного перетворення. Крім того, відомий спосіб не виключає похибки, обумовленої поглинанням ультрафіолетового випромінювання стінками кювети та елементами оптичного тракту.A known method of determining the concentration of substances, (a.s. of the USSR Mo1703992, IPC 5011/44, Byul. Mo1, 1992 r.1, which consists in forming monochromatic ultraviolet radiation, alternately passing it through a measuring cuvette and a cuvette of comparison with the medium of the investigated and the comparative 70 concentration of the substance, respectively, convert the output currents with the help of a photodetector into voltages U. and O", and the concentration of the substance under study is judged according to the measurement equation vyh - Kp.', where K is the proportionality coefficient that takes into account the coefficients of K; and In the known method, the instability of the parameters of the conversion function of the ultraviolet radiation photoreceiver leads to the appearance of additive and multiplicative components of the systematic measurement error and, as a result, to insufficient measurement accuracy and limitation of the range of concentration values. the need to logarithmize the original affects the measurement error photo receiver signal. The operations of amplification, synchronous detection and logarithmization of the signal are also performed with an error due to the instability of the amplification factor, the amplitude of the sync pulses, the instability and the nonlinearity of the logarithmic transformation function. In addition, the known method does not exclude the error caused by the absorption of ultraviolet radiation by the walls of the cuvette and elements of the optical path.

Відомий спосіб визначення концентрації речовин, (патент СРСР Мо1828544, МПК (301М21/61, Бюл. Мо26, ря 1993р.), який полягає в тому, що формують монохроматичне ультрафіолетове випромінювання, почергово см пропускають його через робочу кювету та кювету порівняння, перетворюють інтенсивності монохроматичного о ультрафіолетового випромінювання, що пройшло через середовища досліджуваної та порівняльної концентрації речовини, у відповідні дійсні значення електричних напруг і визначають значення концентрації досліджуваної речовини за рівнем вихідного сигналу, отриманого після його обробки. оA known method of determining the concentration of substances (USSR patent Mo1828544, IPC (301M21/61, Byul. Mo26, 1993), which consists in forming monochromatic ultraviolet radiation, alternately passing it through the working cuvette and the comparison cuvette, converting the intensities monochromatic ultraviolet radiation that passed through the environment of the substance under investigation and comparative concentration into the corresponding real values of electrical voltages and determine the value of the concentration of the substance under investigation based on the level of the output signal obtained after its processing.

Відомий спосіб потребує виключення систематичної складової похибки перед кожним тактом вимірювання. У відомому способі калібрування похибки вимірювання виконується вручну. Це пов'язано з неідентичністю (ее) оптичних параметрів і характеристик кювет, а також з повільним дрейфом нуля синхронного детектора. -The known method requires the exclusion of the systematic error component before each measurement cycle. In the known calibration method, measurement errors are performed manually. This is due to the non-identity (ee) of the optical parameters and characteristics of the cuvettes, as well as the slow zero drift of the synchronous detector. -

Додаткову похибку вимірювання вносять також шуми каналів перетворення. Все це знижує точність вимірювання. ІФ)An additional measurement error is also introduced by the noise of the conversion channels. All this reduces the accuracy of the measurement. IF)

Відомий також спосіб визначення концентрації речовин (а. с. СРСР Мо884400 501М21/27, Бюл. Мо24, 1991р.), М в якому формують монохроматичне ультрафіолетове випромінювання, пропускають його через робочу кювету і кювету порівняння, модулюють з різними частотами потоки випромінювання від робочої кювети і кювети порівняння, подають на приймач випромінювання, підсилюють сигнал з приймача, подають підсилений сигнал на два синхронних детектори, подають вихідні сигнали детекторів на порівняльний пристрій, з виходу порівняльного « дю пристрою та синхронного детектора опорного каналу сигнали подають на вхід вимірювача відношень, вихідний - сигнал якого являється мірою концентрації досліджуваної речовини. с У відомому способі монохроматичне ультрафіолетове випромінювання пропускають через кювети різного :з» об'єму, що призводить до неоднакового поглинання потоку випромінювання навіть при однаковій концентрації речовин. В результаті виникає методична похибка вимірювання, обумовлена неідентичністю характеристик кювет. Відомий спосіб не виключає похибку, обумовлену поглинанням ультрафіолетового випромінювання -1 но стінками кювети та елементами оптичного тракту. Нестабільність в часі і за температурою параметрів функції перетворення потоку випромінювання у напругу приводить до недостатньої точності вимірювання та 1 обмеженості діапазону значень концентрацій. Це обумовлено тим, що відомий спосіб передбачає використання - піроелектричних фотоприймачів, які підвладні природному старінню і їх чутливість змінюється в часі. Крім того, визначення відношень напруг, пропорційних інтенсивності випромінювання, що пройшло Через робочу (ог) кювету і кювету порівняння, виконується з недостатньою точністю завдяки використанню аналогових схем о ділення.There is also a known method of determining the concentration of substances (a.s. of the USSR Mo884400 501M21/27, Byul. Mo24, 1991), M in which monochromatic ultraviolet radiation is formed, it is passed through the working cuvette and the comparison cuvette, and the radiation flows from the working cuvette are modulated with different frequencies cuvettes and comparison cuvettes, feed the radiation receiver, amplify the signal from the receiver, feed the amplified signal to two synchronous detectors, feed the output signals of the detectors to the comparison device, from the output of the comparison device and the synchronous detector of the reference channel, the signals are fed to the input of the ratio meter, the output - the signal of which is a measure of the concentration of the substance under investigation. c In a known method, monochromatic ultraviolet radiation is passed through cuvettes of different volume, which leads to unequal absorption of the radiation flow even with the same concentration of substances. As a result, there is a methodical measurement error caused by the non-identity of the characteristics of the cuvettes. The known method does not exclude the error caused by the absorption of ultraviolet radiation -1 by the walls of the cuvette and elements of the optical path. Instability in time and temperature of the parameters of the radiation flux conversion function leads to insufficient measurement accuracy and 1 limitation of the range of concentration values. This is due to the fact that the known method involves the use of pyroelectric photodetectors, which are subject to natural aging and their sensitivity changes over time. In addition, the determination of voltage ratios proportional to the intensity of the radiation that passed through the working (oh) cuvette and the comparison cuvette is performed with insufficient accuracy due to the use of analog o-division circuits.

В основу винаходу покладена задача створити такий спосіб визначення концентрації речовин, в якому шляхом введення нової сукупності операцій, проведення їх у заданій послідовності та умовах виконання, забезпечилась би автоматична корекція систематичних похибок вимірювання концентрації при нестабільній функції перетворення інтенсивності ультрафіолетового випромінювання у напругу. Вирішення зазначеної задачіThe invention is based on the task of creating such a method of determining the concentration of substances, in which by introducing a new set of operations, carrying them out in a given sequence and performance conditions, automatic correction of systematic concentration measurement errors would be ensured with an unstable function of converting the intensity of ultraviolet radiation into voltage. Solving the specified problem

ГФ) підвищить точність визначення концентрації речовин. з Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення концентрації речовин, при якому формують монохроматичне ультрафіолетове випромінювання заданої інтенсивності та довжини хвилі, розділяють його на во два потоки однакової інтенсивності, модулюють їх шляхом періодичного переривання, послаблюють інтенсивності сформованих періодичних потоків ультрафіолетового випромінювання шляхом їх одночасного пропускання через робочу кювету і кювету порівняння, виділяють та підсилюють змінну складову періодичних сигналів та синхронно детектують їх, отримують постійні напруги, по яких судять про концентрацію речовини досліджуваного середовища, згідно з винаходом, у кожному напівперіоді сигналу частоти модуляції при перериванні дії першого та другого потоків формують темнові потоки, почергово у кожному з чотирьох тактів 65 вимірювання послаблюють інтенсивності періодичних потоків ультрафіолетового випромінювання, причому у першому такті вимірювання послаблюють інтенсивність другого потоку ультрафіолетового випромінювання поглинаючим середовищем з нормованою за розміром концентрацією С. досліджуваної речовини, у другому такті вимірювання - інтенсивність того ж потоку середовищем з нормованою за розміром концентрацією С о досліджуваної речовини, у третьому такті послаблюють інтенсивність першого потоку ультрафіолетового випромінювання поглинаючим середовищем з невідомою концентрацією Со, і інтенсивність другого потоку ультрафіолетового випромінювання спочатку поглинаючим середовищем з нормованою за розміром концентрацією Со досліджуваної речовини, у четвертому такті послаблюють інтенсивність другого потоку ультрафіолетового випромінювання середовищем з нормованою за розміром концентрацією С. досліджуваної /о речовини, перетворюють послаблені за інтенсивністю періодичні потоки ультрафіолетового випромінювання та темнові потоки в періодичні сигнали різницевої амплітуди, а концентрацію досліджуваної речовини визначають у відповідності з рівнянням надлишкових вимірювань сх (са -с ні Мо) Зла МУ но , па Сп ня - ЛШ на абоHF) will increase the accuracy of determining the concentration of substances. The problem is solved by the fact that in the method of determining the concentration of substances, in which monochromatic ultraviolet radiation of a given intensity and wavelength is formed, it is divided into two streams of the same intensity, modulated by periodic interruption, and the intensity of the formed periodic streams of ultraviolet radiation is weakened by their simultaneous passing through the working cuvette and the comparison cuvette, separate and amplify the variable component of periodic signals and synchronously detect them, obtain constant voltages, which are used to judge the concentration of the substance of the medium under investigation, according to the invention, in each half-period of the modulation frequency signal when the action of the first and second streams is interrupted form dark flows, alternately in each of the four 65 measurement cycles, the intensity of the periodic ultraviolet radiation flows is weakened, and in the first measurement cycle, the intensity of the second ultraviolet radiation flow is weakened of violet radiation by an absorbing medium with a size-normalized concentration of C. of the substance under study, in the second cycle of measurement - the intensity of the same flow through a medium with a size-normalized concentration of the substance under study, in the third cycle, the intensity of the first flow of ultraviolet radiation through an absorbing medium with an unknown concentration of CO is weakened, and the intensity of the second flow of ultraviolet radiation initially by the absorbing medium with the size-normalized concentration of the substance under study, in the fourth cycle, the intensity of the second flow of ultraviolet radiation is weakened by the medium with the size-normalized concentration of the substance under study /o, convert the weakened periodic flows of ultraviolet radiation and dark flows into periodic signals of difference amplitude, and the concentration of the substance under investigation is determined in accordance with the equation of excess measurements сх (са -с n and Mo) Zla MU no , pa Sp nya - LSH on or

Сх 2 (5. СІ ІпсОні Лонг) , по «По -Іп Ор де Су та С» - нормовані за розміром концентрації розчинів порівняння; ШО 44, Сп», Шаиз, Юпа- постійні напруги, що отримані в результаті проміжних вимірювань; коефіцієнт пропорційності по-2.Chh 2 (5. SI IpsOni Long), according to "Po-Ip Or de Su and C" - normalized by size concentrations of comparison solutions; SHO 44, Sp", Shaiz, Yupa - constant voltages obtained as a result of intermediate measurements; proportionality factor of 2.

На Фіг. приведена структурна схема пристрою для вимірювання концентрації газоподібних та рідинних речовин у діапазоні ультрафіолетових довжин хвиль, де 1 - генератор ультрафіолетового випромінювання, 2 - світлоподіляюча призма, З - робоча кювета, 4 - кювета порівняння, 5 і 6 - світловипромінюючі фотодіоди, 7 і 8 - фотодіоди, Р - обтюраторний диск з двигуном, 10 і 11 - друга і третя фокусуючі лінзи, 72 і 13 - перший і другий фотоприймачі, 14 і 15 - підсилювач-формувач імпульсів, 16 і 17 - перший і другий селективні ЄМ підсилювачі частоти модуляції, 18 і 19 - перший і другий синхронні детектори, 20 - блок обробки, 21 - о цифровий відліковий пристрій (ЦВП).In Fig. the structural diagram of the device for measuring the concentration of gaseous and liquid substances in the range of ultraviolet wavelengths is given, where 1 - generator of ultraviolet radiation, 2 - light-splitting prism, C - working cuvette, 4 - comparison cuvette, 5 and 6 - light-emitting photodiodes, 7 and 8 - photodiodes, P - shutter disk with a motor, 10 and 11 - second and third focusing lenses, 72 and 13 - first and second photodetectors, 14 and 15 - amplifier-pulse generator, 16 and 17 - first and second selective EM amplifiers of modulation frequency, 18 and 19 are the first and second synchronous detectors, 20 is a processing unit, and 21 is a digital counter.

Суть запропонованого способу полягає в наступному.The essence of the proposed method is as follows.

Формують монохроматичне ультрафіолетове випромінювання заданої інтенсивності Іо та довжини хвилі 7.They form monochromatic ultraviolet radiation of a given intensity Io and wavelength 7.

Розділяють його на два потоки однакової інтенсивності, які модулюють шляхом періодичного переривання. У о кожному напівперіоді сигналу частоти модуляції при перериванні дії першого та другого потоків формують Ге) темнові потоки. Потоки монохроматичного ультрафіолетового випромінювання та темнові потоки забезпечують формування (після їх перетворення) електричного сигналу, значення амплітуди змінної складової якого - пропорційно різниці значень інтенсивностей потоку монохроматичного ультрафіолетового випромінювання ю (нетемнового потоку) та темпового потоку. 3о Спочатку заповнюють кювету порівняння середовищем з нормованою за розміром концентрацією в сідсучснас де Со - постійне значення концентрації; й - заданий за значенням приріст концентрації) досліджуваної речовини. Робоча кювета залишається порожньою, тобто в ній знаходиться повітря з нульовою концентрацією « досліджуваної речовини (1С0о0)50). Одночасно пропускають модульоване монохроматичне ультрафіолетове 7 70 випромінювання через робочу кювету і кювету порівняння. Перетворюють інтенсивність першого потоку с випромінювання, що пройшов через робочу кювету в перший напівперіод перетворення, в напругу Ш 4о та в з другий напівперіод - в напругу 45, а інтенсивність другого потоку випромінювання, що пройшов через кювету порівняння в перший напівперіод перетворення, в напругу 0" 44 та в другий напівперіод - в напругу О"1ю. Різниці 15 цих напруг підсилюють і синхронно детектують. В результаті отримують напруги - уче од вне Се і урн дув тес, , сл де З'я- чутливість першого фотоприймача; З'"я - чутливість другого фотоприймача; Го- інтенсивність ультрафіолетового потоку випромінювання, що надходить на робочу кювету; І о - інтенсивність потоку -й випромінювання, що надходить на кювету порівняння; Ко - коефіцієнт пропорційності, залежний від коефіцієнту со 20 поглинання досліджуваної речовини К і товщини шару 4, тобто "Кок 4). Перемножують напруги і 074 та отримують результуючу напругу (42) ци КИ В ддет Сет ді дек, - М ря -кв дво ог дет сс КИ де екс) о де К- коефіцієнт пропорційності, Од З'я З"л ГоЇ"о іме) Після запам'ятовування отриманого значення напруги 0 1 заповнюють камеру порівняння тим самим середовищем (газоподібним чи рідинним), але з нормованою за розміром концентрацією Со (Со) - 4 Со) 60 0-1 А СУ) досліджуваної речовини. Одночасно пропускають модульоване монохроматичне ультрафіолетове випромінювання через робочу кювету і кювету порівняння. Перетворюють інтенсивність першого потоку випромінювання, що пройшов через робочу кювету в перший напівперіод перетворення, в напругу М 24 та в другий напівперіод - в напругу 25, а інтенсивність другого потоку випромінювання, що пройшов через кювету порівняння в перший напівперіод перетворення, в напругу Ш' 2541 та в другий на півперіод - в напругу Ш 2». 65 Різницю цих напруг підсилюють і синхронно детектують. В результаті отримують напругиIt is divided into two flows of the same intensity, which are modulated by periodic interruption. In each half-period of the modulation frequency signal, when the action of the first and second streams is interrupted, dark streams form Ge). Streams of monochromatic ultraviolet radiation and dark streams ensure the formation (after their transformation) of an electrical signal, the value of the amplitude of the variable component of which is proportional to the difference in the intensity values of the stream of monochromatic ultraviolet radiation (non-dark stream) and the rate stream. 3o First, the comparison cuvette is filled with a medium with a size-normalized concentration in sedsuchsnas where Co is a constant value of the concentration; y - increase in concentration) of the substance under study. The working cuvette remains empty, that is, it contains air with a zero concentration of "the substance under study (1С0о0)50). At the same time, modulated monochromatic ultraviolet 7 70 radiation is passed through the working cuvette and the comparison cuvette. The intensity of the first flow of radiation, which passed through the working cell in the first half-cycle of the conversion, is converted into a voltage Ш 4о and in the second half-cycle into a voltage of 45, and the intensity of the second flow of radiation, which passed through the comparison cell in the first half-cycle of the conversion, into a voltage of 0 " 44 and in the second half-period - in voltage O"1u. Differences 15 of these voltages are amplified and synchronously detected. As a result, voltages are obtained - uche od vne Se and urn duv tes, , sl de Zya - sensitivity of the first photoreceptor; Z'"ya - the sensitivity of the second photodetector; Go - the intensity of the ultraviolet radiation flow entering the working cuvette; I o - the intensity of the radiation flow entering the comparison cuvette; Ko - the proportionality coefficient, which depends on the absorption coefficient со 20 of the substance under study K and the thickness of layer 4, i.e. "Kok 4). Multiply the voltages and 074 and get the resulting voltage (42) cy KY V ddet Set di dec, - Mrya -kv dvo og det ss KI de eks) o de K- coefficient of proportionality, Od Z'ya Z"l GoYi"o name ) After memorizing the obtained voltage value 0 1, fill the comparison chamber with the same medium (gaseous or liquid), but with a size-normalized concentration of Co (Co) - 4 Co) 60 0-1 A SU) of the substance under study. At the same time, modulated monochromatic ultraviolet radiation is passed through the working cuvette and the comparison cuvette. The intensity of the first radiation stream that passed through the working cuvette in the first half-cycle of conversion is converted into voltage M 24 and in the second half-period into voltage 25, and the intensity of the second radiation stream that passed through the comparison cuvette in the first half-cycle of conversion into voltage Sh' 2541 and in the second for half a period - in voltage Ш 2". 65 The difference between these voltages is amplified and synchronously detected. As a result, voltages are obtained

Шоу 21- 225 лоекосоо | Пон ня дідетб,. Перемножують напруги і "о, В результаті отримують напругу 9 кре «ро А-К,С «ре д-К,с (2)Show 21- 225 loekosoo | Pon nya didetb,. They multiply the voltages and "o. As a result, they get a voltage of 9 kre"ro A-K,S "re d-K,s (2)

Он» - КОД де тех ді дет кад оо дет -КОдетКСокСьOn" - CODE de teh di det cad oo det -KOdetKSokS'

Після запам'ятовування отриманого значення напруги ОО дю» заповнюють робочу камеру середовищем з 70 досліджуваною речовиною і невідомою концентрацією С,. Одночасно пропускають модульоване монохроматичне ультрафіолетове випромінювання через робочу кювету і кювету порівняння. Перетворюють інтенсивність першого потоку випромінювання, що пройшов через робочу кювету в перший напівперіод перетворення, в напругу Ш' 3 та в другий напівперіод - в напругу 3», а інтенсивність другого потоку випромінювання, що пройшов через кювету порівняння в перший напівперіод перетворення, в напругу О" 34 та в 75 другий напівперіод - в напругу О"32. Різниці цих напруг підсилюють і синхронно детектують. В результаті отримують напруги ст п чи нн ПН чо шенре А-К,С, . Перемножують напруги з і ОО" риму РУТ цз -Ш 31-33 - Бл де П3- 31-33 - лі де й У РУ ВЗ та отримують результуючу напругуAfter memorizing the obtained value of the voltage ОО du» fill the working chamber with a medium with 70 the substance under investigation and an unknown concentration С,. At the same time, modulated monochromatic ultraviolet radiation is passed through the working cuvette and the comparison cuvette. The intensity of the first radiation stream that passed through the working cuvette in the first half-cycle of conversion is converted into voltage Ш' 3 and in the second half-period into voltage 3", and the intensity of the second radiation stream that passed through the comparison cuvette in the first half-cycle of conversion into voltage О " 34 and in 75 the second half-period - in voltage O"32. Differences in these voltages are amplified and synchronously detected. As a result, the voltages of st p or nn PN are obtained as A-K, C, . Multiply the voltages with and OO" of the RUT cz -Ш 31-33 - Bl de P3- 31-33 - li de and U RU VZ and get the resulting voltage

ЗWITH

Це кота екв дітде тк же у вес (3) -ке ля дід дет. но) Ку деткессьяоThis is a cat equ ditde tk same u ves (3) -ke la did det. but) Ku detkessiao

Після запам'ятовування отриманого значення напруги О з заповнюють камеру порівняння середовищем з сч концентрацією Сі досліджуваної речовини. Одночасно пропускають модульоване монохроматичне ультрафіолетове випромінювання через робочу кювету і кювету порівняння. Перетворюють інтенсивність о) першого потоку випромінювання, що пройшов через робочу кювету в перший напівперіод перетворення, в напругу 41 та в другий напівперіод - в напругу 5», а інтенсивність другого потоку випромінювання, що пройшов через кювету порівняння в перший напівперіод перетворення, в напругу 0"; та в другий напівперіод о зо 7 в напругу О"32. Різниці цих напруг підсилюють і синхронно детектують. В результаті отримують напругиAfter memorizing the obtained value of voltage О, fill the comparison chamber with a medium with a high concentration of Si of the substance under study. At the same time, modulated monochromatic ultraviolet radiation is passed through the working cuvette and the comparison cuvette. Convert the intensity o) of the first radiation stream that passed through the working cuvette in the first half-cycle of the conversion into a voltage of 41 and in the second half-period into a voltage of 5", and the intensity of the second radiation stream that passed through the comparison cuvette in the first half-cycle of the conversion into a voltage of 0 "; and in the second half-period o z 7 in voltage O"32. Differences in these voltages are amplified and synchronously detected. As a result, voltages are obtained

Ше ад де ес, і Пана до В деле, - Перемножують напруги Ш;, і Шу; та отримують 90 результуючу напругу -She ad de es, and Pana do V dele, - They multiply the tensions Sh;, and Shu; and get 90 resultant voltage -

Й ІФ) зв Цна У Кота де КІВ іде, же іде ре й) Кк -кв де дід десь ОК удетс, с,Y IF) zv Tsna U Kota where KIV goes, same goes re y) Kk -kv where grandfather somewhere OK udets, s,

Запам'ятовують отримане значення вихідної напруги 07. Визначають концентрацію досліджуваної речовини у « відповідності з рівнянням надлишкових вимірювань - пк Тня М неза нах) с Си (са сл От п на Оьа ч па «пня по и? або їм су (Стос тка -пфнз лях С 4! по «По і - пра)Remember the obtained value of the output voltage 07. Determine the concentration of the substance under investigation in accordance with the equation of excess measurements - pk Tnya Mneza nakh) c Sy (sa sl Ot p na Oya ch pa "pnya po i? or im su (Stost tka - pfnz lyach C 4! on "Po i - pra)

Розглянемо суть запропонованого способу на прикладі роботи пристрою вимірювання концентрації (див. 00 79 рис.)Consider the essence of the proposed method using the example of the concentration measurement device (see Fig. 00 79)

Вмикають живлення установки. В результаті джерело 1 монохроматичного випромінювання генерує ме, ультрафіолетове випромінювання заданої інтенсивності Іо та довжини хвилі х . Світлодіоди 5 і б починають випромінювати світові потоки, які поступають на фотодіоди 7 і 8. Вихідні електричні сигнали фотодіодів через підсилювачі-формувачі імпульсів 14 і 75 поступають на синхронні детектори 18 і 19. На відліковому пристрої 99 цифрового мілівольтметра 21 висвітлюються нулі.Power on the installation. As a result, source 1 of monochromatic radiation generates me, ultraviolet radiation of a given intensity Io and wavelength x. LEDs 5 and b begin to emit world currents, which are fed to photodiodes 7 and 8. The output electrical signals of the photodiodes through the pulse-forming amplifiers 14 and 75 are fed to the synchronous detectors 18 and 19. On the counting device 99 of the digital millivoltmeter 21, zeros are illuminated.

ГФ) В першому такті вимірювання кювета 4 порівняння заповнюється середовищем з нормованою за розміром т концентрацією Сі досліджуваної речовини, а робоча кювета З залишається порожньою. Монохроматичне ультрафіолетове випромінювання джерела 1 періодично переривається за допомогою обтюраторного диску 9 і одночасно пропускається через робочу кювету З і кювету 4 порівняння. Послаблене випромінювання поступає на 60 фотоприймачі 12 і 13. Вихідні електричні сигнали фотоприймачів підсилюються по амплітуді в К разів за допомогою селективних підсилювачів 16 і 77 частоти модуляції. Вихідні сигнали підсилювачів детектуються синхронними детекторами 18 і 19. На виходах синхронних детекторів формуються постійні напруги Ш 4 ї О"., які перемножуються за допомогою блоку 20 обробки. За допомогою цифрового мілівольтметра 21 вимірюють напругу Од на виході блоку 20 обробки і запам'ятовують отримане значення б5 -GF) In the first cycle of measurement, cuvette 4 of the comparison is filled with a medium with a concentration C of the test substance normalized by size t, and the working cuvette C remains empty. The monochromatic ultraviolet radiation of the source 1 is periodically interrupted by the obturator disc 9 and is simultaneously passed through the working cuvette C and cuvette 4 comparison. Attenuated radiation enters the 60 photodetectors 12 and 13. The output electrical signals of the photodetectors are amplified in amplitude by K times with the help of selective amplifiers 16 and 77 of the modulation frequency. The output signals of the amplifiers are detected by synchronous detectors 18 and 19. At the outputs of the synchronous detectors, constant voltages Ш 4 and О". value b5 -

Мн (Мні-ЗарЖУня),Mn (Mni-ZarZhunya),

де Зпр - крутість перетворення напруги в цифровий код).where Zpr is the steepness of voltage conversion into a digital code).

В другому такті вимірювання середовище в робочій кюветі З не змінюється. Кювета 4 порівняння наповнюється середовищем з концентрацією С» досліджуваної речовини. Аналогічним чином, як і в першому такті, вимірюють цифровим мілівольтметром 21 напругу Шу» на виході блоку 20 обробки і запам'ятовують отримане значення Му(Мна-ЗпрМ нг).In the second measuring cycle, the environment in the working cuvette C does not change. Cuvette 4 of the comparison is filled with a medium with a concentration of C" of the substance under study. Similarly, as in the first cycle, the digital millivoltmeter 21 measures the voltage Shu" at the output of the processing unit 20 and remembers the value Mu(Mna-ZprM ng).

В третьому такті робоча кювета З заповнюється середовищем з невідомою концентрацією С, досліджуваної речовини. У кюветі 4 порівняння залишається середовище з тією ж концентрацією, що й у попередньому такті.In the third stroke, the working cuvette C is filled with a medium with an unknown concentration of C, the substance under study. In cuvette 4 of the comparison, the medium with the same concentration as in the previous stroke remains.

Знову вимірюють цифровим мілівольтметром 21 напругу ШО,3 і запам'ятовують отримане значення 70. МизїМьз-ЗарХОнз)The voltage of SHO,3 is measured again with a digital millivoltmeter 21 and the value obtained is 70.

В четвертому такті кювету 4 порівняння спорожнюється і заповнюється середовищем з концентрацією С 4.In the fourth stroke of cuvette 4, the comparator is emptied and filled with a medium with a concentration of C 4.

Які в попередніх тактах вимірюють цифровим мілівольтметром 21 напругу О,4 і запам'ятовують отримане значення МудМна-(ЗарМУна).Which in the previous cycles measure the voltage O.4 with a digital millivoltmeter 21 and memorize the received value MudMna-(ZarMUna).

Визначають концентрацію досліджуваної речовини у відповідності з рівнянням числових значеньDetermine the concentration of the substance under study in accordance with the equation of numerical values

Мх са (сумні «Мна 2--ІпСМна «Мна) п «ПпіМЧнІ -лчнї яке відповідає рівнянню надлишкових вимірювань (5), або за рівнянням числових значеньMkh sa (sumni "Mna 2--IpsMna "Mna) p "PpiMChnI -lchni which corresponds to the equation of excess measurements (5), or according to the equation of numerical values

Му Ус (стд мн Мн) НпСмна Ша п: «ПОМ -п на) яке відповідає рівнянню надлишкових вимірювань (б).Mu Us (std mn Mn) NpSmna Sha n: "POM -n na) which corresponds to the equation of excess measurements (b).

Покажемо, що, дійсно, за допомогою запропонованих рівнянь надлишкових вимірювань забезпечується одержання позитивного ефекту. Для цього в рівняння (5) підставимо вирази (1) - (4). Тоді:We will show that, indeed, with the help of the proposed equations of excess measurements, a positive effect is obtained. To do this, we substitute expressions (1) - (4) into equation (5). Then:

Іп Ові ОкоIp Ovi Oko

Ся -(С2 епі "Она)-пОнз Овна) Со Со Онз Овна с папу З пОнгз 2 іп. нг (о) п КИдет ськ КО дет ес сь в- К.С нс са-ср о коре ес куди о са-ср од тю "ШИ п КИ дети сь пи п вт нов), й | «в) кодекс ес инсях. со ес, вс ов КС, вс екоSya -(S2 epi "She)-pOnz Aries) So So Onz Aries s papu With pOngs 2 ip. ng (o) p KYdet sk KO det es s v- K.S ns sa-sr o kore es kudi o sa- sr od tyu "SHY p KI deti s pi p tu nov), y | "c) Code of the European Union and others. so es, all ov KS, all eco

ІЙ- Я -«- /« 6 6 ЄЯЄ - -2 - - - т й й. - - - тйх- - ІП ----е-- кс кс --ИЙ- Я -«- /« 6 6 ЕЯАЭ - -2 - - - t y y. - - - tyh- - IP ----e-- ks ks --

Са -сщ ес, ес, ес, вс, Се -с1 ес, се -щ1 Іпе есе -|дв 7» н ри п ес, ес тл-лта п ее 00702000 дес, дебесю юю е сб, -е сб е сб, уSa -ssh es, es, es, vs, Se -s1 es, se -sh1 Ipe ese -|dv 7» n ry p es, es tl-lta p ee 00702000 des, debesyu yuyu e sb, -e sb e sb , in

Са с ЛЕжЖьсов 1-секос - Сас косу оо -с -Сод -с. Ба (Соді-0. 2 Гкесі1-СКеє2 37) 2 КС» -сС) 07 йSa s LEzhZhsov 1-sekos - Sas kosu oo -s -Sod -s. Ba (Sodi-0. 2 Gkesi1-SKee2 37) 2 KS" -sS) 07 th

Таким чином, введення нової сукупності та послідовності операцій вимірювання різних за розміром « концентрацій і використання нового рівняння надлишкових вимірювань дало можливість забезпечити автоматичну корекцію систематичних похибок вимірювання при нестабільній функції перетворення інтенсивності З с ультрафіолетового випромінювання у напругу, зменшити час вимірювання за рахунок мінімізації кількості "» операцій та оптимізації порядку їх виконання. " На відміну від прототипу, запропонований спосіб використовує ідентичні робочу кювету та кювету порівняння, не потребує логарифмування електричного сигналу фотоприймача. Завдяки використанню нового рівняння надлишкових вимірювань у запропонованому способі виконання операції логарифмування - здійснюється чисельними методами, що забезпечує додаткове підвищення точності визначення концентрації. с Таким чином, запропонований спосіб забезпечує вирішення зазначеної технічної задачі. - со 50Thus, the introduction of a new set and sequence of measurement operations of concentrations of different sizes and the use of a new equation of redundant measurements made it possible to ensure automatic correction of systematic measurement errors in the case of an unstable function of converting the intensity of UV radiation into voltage, reduce the measurement time by minimizing the amount "" operations and optimizing the order of their execution." Unlike the prototype, the proposed method uses identical working cuvette and comparison cuvette, does not require logarithmization of the electrical signal of the photoreceptor. Thanks to the use of a new equation of redundant measurements in the proposed method of performing the logarithm operation - it is carried out by numerical methods, which provides an additional increase in the accuracy of determining the concentration. c Thus, the proposed method provides a solution to the specified technical problem. - so 50

Claims

Formula of the invention "2 The method of determining the concentration of a substance, according to which monochromatic ultraviolet radiation of a given intensity and wavelength is formed, it is divided into two flows of the same intensity, they are modulated by periodic interruption, the intensity of the formed periodic flows of ultraviolet radiation is weakened by their simultaneous transmission through the working cuvette and cuvette for comparison, isolate and amplify the variable component of periodic signals and synchronously detect them, obtain constant voltages, which are used to judge the concentration of the substance of the medium under study, which is distinguished by the fact that in each half-period of the modulation frequency signal, when the action of the first and second streams is interrupted, dark streams, alternately in each of the four measuring cycles, the intensity of periodic streams of ultraviolet radiation is weakened by 60%, and in the first measurement cycle, the intensity of the second stream of ultraviolet radiation is weakened irradiation with an absorbing medium with a size-normalized concentration of C. of the substance under investigation, in the second cycle of measurement - the intensity of the same flow through a medium with a size-normalized concentration of the substance under study, in the third cycle, the intensity of the first flow of ultraviolet radiation is weakened by an absorbing medium with an unknown concentration of C, and the intensity of the second flow of ultraviolet radiation, initially absorbed by the medium with the size-normalized concentration of the substance under study, in the fourth cycle, the intensity of the second flow of ultraviolet radiation is weakened by the medium with the size-normalized concentration of the substance under study, the intensity-weakened periodic flows of ultraviolet radiation and dark flows are transformed into periodic signals of the difference amplitude, and the concentration of the substance under investigation is determined in accordance with the equation of excess measurements WHAT! Ma | What are you with! Ma Xh - (C; - si and Pe: pni - IpTsh or su - (so sedn Pa IA a) o dO and po pr - Or Si and So - normalized by size concentrations of comparison solutions; ShOpya, Od", Yupz, Oda - constant voltages obtained as a result of intermediate measurements; 2 - proportionality coefficient.

with . and? -I 1 - (ee) (42) ime) 60 b5