Устройство для определения концентрации многокомпонентных растворов

 

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДдаШНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МНОГОКОМПОНЕНТЙК РАСТВОРОВ, содержащее источник света и расположенные последовательно по ходу излучения измерительную кювету , диспергир5тощий элемент, модулятор и два фотоприемника, каждый из которых подключен к измерительному каналу, включающему усилитель, логарифмический усилитель, а один .из измерительных каналов включает вычи-, тающее устройство, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с цельюповьвиения точности измерения концентрации растворов, содержащих компоненты с перекрывающимися спектрами поглощения , модулятор выполнен в виде последовательно расположенных обтюратора и четырехщелевой диафраг№ 1, в устройство дополнительно введен аттенюатор , подключенный между измерительнь ш каналами с козффициентомпередачиj соответствукяцим соотноше ним максимумов сигналов на входе вычитающего устройства 0,05-0,2. 2. Устройство по П.1, о т л ичающееся тем, что аттенюатор выполнен в виде двух последовательно соединенных резисторов, / один из которых подстроечный и подключен параллельно выходу логарифмического усилителя одного из измерив тельных каналов.

СО1ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цр G 01 Н 21/59

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3443990/18-25 . (22) 18.02.82 (46) 23.04.84.Бюл. У 15 (72) Г.А.Морошкин, С.А.Мясников, В.В.Король, А,И.Кошкин, Н.В.Лобанов и В.В.Кукушкин (53) 535.24(088.8) (56) 1. Патент СИА II 3804535, кл..G 01 N 33/16, опублик;.1972.

2. Патент Англии Ф 1460728, кл. G OI N 21/59, опублик. 1973 (прототип). (54)(57) 1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МНОГОКОМПОНЕНТНЦХ

РАСТВОРОВ, содержащее источник света и расположенные последовательно по ходу излучения измерительную кювету, диспергирующий элемент, модулятор и два фотоприемника, каждый из которых подключен к измерительному каналу, включающему усилитель, логарифмический усилитель, а один .из

„„Я0„„1087845 A.измернтельнык каналов включает вычи-, тающее устройство, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью. повышения точности измерения концентрации растворов, содержащих компоненты с перекрывающимися спектрами поглощения, модулятор выполнен в виде по-, следовательно расположенных обтюратора и четырехщелевой диафрагмы, в устройство дополнительно введен аттенюатор, подключенный между измерительными каналами с козффициентомпередачи, соответствующим соотноше" нию максимумов сигналов иа входе вычитающего устройства 0,05-0,2.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что аттенюатор выполнен в виде двух последовательно соединенных резисторов, один из которых подстроечный и подключен параллельно выходу логарифмического усилителя одного из измери тельных каналов.

1087845

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности к устройствам для одновременного определения концентрации двух веществ с перекрывающимися спектрами поглощения в многокомпонентпых тех. нологических растворах, и может быть использовано в химической и медицинской отраслях промьппленности.

Известно устройство для определения концентрации многокомпонентных растворов, содержащее излучатель, модулятор, фотоприемник, логарифмический усилитель, усилитель и аттенюатор !.13.

Недостатком этого устройства яв-. ляется невозможность определения концентрации многокомпонентных растворов с перекрывающимися, спектрами поглощения, вследствие отсутствия двух каналов измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения концентрации многокомпонентных растворов, содержащее источник света и расположенные последовательно по ходу излучения измерительную кювету, диспергирующий элемент, модулятор и два фотоприемника, каждый из которых под ключен к измерительному каналу, вклю чающему усилитель, логарифмический усилитель, а один из измерительных каналов — вычитающее устройство (2 ).

Недостатками известного устройства являются большая относительная погрешность измерения (35-40X) концентрации миогокомпонентных растворов и низкая чувствительность измерения концентрации многокомпоиентиых растворов.

Указанные недостатки обусловлены тем, что примесями вносится большая погрешность при измерении оптической плотности определяемого вещества.

Целью изобретения является повышение точности измерения концентрации растворов, содержащих компоненты с перекрывающимися спектрами погло" щения.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для определения концентраций многокомпонентных растворов, содержащем источник света и расположенные последовательно по ходу излучения измерительную кювету, диспергирующий элемент, модулятор и два фотоприемника, каждый из которых подключен к измерительному каналу, включающему усилитель, логариф мический усилитель, а один из изме" рительных каналов включает вычитающее устройство модулятор выполнен в виде последовательно расположенных обтюратора и четырехщелевой диафрагмы, в устройство дополнительно. введен аттенюатор, подключенный меж-!

О ду измерительными каналами с коэффициентом передачи, соответствующим соотношению максимумов сигналов на входе вычитающего устройства 0,050,2.

15 Кроме того, аттенюатор может быть выполнен в виде двух последовательно соединенных резисторов, один иэ которых подстроечный и подключен параллельно выходу логарифмического

20 усилителя одного из каналов измерения.

На чертеже показана схема устройства.

Устройство для определения кон25 центрации многокомпонентных растворов состоит из оптической части, содержащей источник 1 света, входную щель 2, измерительную кювету 3, каллиматорный объектив 4, диспергирующий элемент 5, камерный объектив 6, обтюратор 7, четырехщелевую диафрагму 8, линзы 9, фотоприемники IO u два измерительных канала ll и 12, каждый из которых содержит истоковый повторитель 13, логарифмический усилитель 14, усилитель 15, усилитель

l6 мощности, выпрямитель 17, регистрирующйй прибор 18. B одном из каналов имеется вычитающее устройство 19

Между собой каналы измерения связаны с помощью аттенюатора 20.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от источника свеta через входную щель 2 попадает

45 иа измерительную кювету 3, формируется в параллельный пучок коллиматорным объективом 4 и посылается на диспергирующий элемент 5. Далее излучение попадает на сферическое зеркало камерного объектива 6, которое фокусирует излучение на четырехщелевую диафрагму 8. Обтюратор 7 попарно пропускает световой поток опвелеленных длин волн в каналы измерения 1 и 12, где излучение, пройдя фокусирующие линзы 9, попадает на фотоприемники 10, на которых про.исходит преобразование светового

108?845 4 концентрации мешающей примеси необходимо выполнение условия 1 И 0434

ОП дп ДС

5 где Со„- концентРацИЯ опРеделЯемого ппоачкта.

Следовательно, формула определения концентрации примеси принимает

10 виц„

3 сигнала в электрический сигнал, который через истоковые повторители

13 поступает на логарифмические усилители !4, предназначенные для получения линейной зависимости выходного сигнала от концентрации раст.вора.

С логарифмических усилителей двух каналов измерения сигналы поступают на вычитающее устройство 19, причем с одного из логарифмических усилителей сигнал поступает не толь; ко на вычитающее устройство через аттенюатор 20 с большим входным сопротивлением, но и на усилитель 15.

На такой же усилитель 15 поступает сигнал и с вычитающего устройства

19 в первом канале измерения.

С усилительных каскадов сигналы . поступают ьа двухтактные усилители 16 2О мощности, предназначенные для согласования выходного сопротивления усилительных каскадов 15 с входным сопротивлением выпрямителей 17, предназначенных для получения стандартных токовых сигналов, равных 0-5 ИА.

Стандартные токовые сигналы поступают на регистрирующие приборы 18.

Благодаря применению метода дифференциального измерения концентрации каждого из определяемых веществ на двух длинах волн достигается минимальная погрешность измерения концентрации этих веществ в технологическом растворе.

Формулу ошибок фотометрических измерений по методу отношения про/ пусканий на разных длинах волн можно получить дифференцированием выражения отношения пропусканий

С "-К дф - — -" -С (51

ffP nP ff K oA

ОП где К вЂ” коэффициент пропорцнональfIP ности, зависящий от pasности экстинкции на длинах волн Л 1и Л2, К вЂ” коэффициент пропорциональ09 ности, зависящий от разности экстинкции определяемого вещества на длинах волн Л, "л дд =(А„-Д разность оптических плот" ностей раствора на длинах волн Л„ и Л2 .

Таким образом, чтобы уменьшить погрешность измерения концентрации примеси, необходимо руководствоваться следующими условиями при выборе . длин волн для спектрофотометри:еского анализа раствора ц "Я она on Еоп

Е")Е а„ Л (4!

AP ffP

Для определения концентрации определяемого вещества выбираем длины волн Л и Л4 таким образом, чтобы выполнялись, следующие условия

3 оп оп

Пр пр где,С и С„

"2 " Е"2

ffff f Off I ffPi ffP 55

Приравняв первую производную этого выражения к нулю, получаем, что для повышения точности определения .

Щ концентрации определяемого вещества и 45 примеси; коэффициенты молярной экстинции определяемого продукта и примеси на длинах 5О

ВИАН Л1 H Л2 длина оптического пути через анализйр1ь емый раствор.

Концентрация определяемого вещества определяется по формуле

С К (Э -Й ) (6) гдей -» — разность оптических плоте

Э «4 костей раствора иа длинах волн Ъ3 и Л4 °

Для реализации формул (3 I и(61 необходимо произвести три операции . вычитания, две из них реализуются с помощью модулятора светового потока, состоящего из обтюратора и четырех. щелевой диафрагмы ка двух фотоприемниках.

)087845 ВЫКИПИ Закаэ 2647/38 аа. 323 По пнсное

Филиал ШШ Патеат, г.Ушгород, ул.Проектная, 4

Третья операция вычитания выполняется с помощью вычитающего устройства, причем сигнал с одного канала измерения поступает на устройство через аттенюатор, соединяющий каналы измерения между собой с.коэффициентом передачи, обеспечивающим соотношение максимальных сигналов на входе вычитающего устройства

0,2-0,05.

При коэффициенте передачи больше

0,2 погрешность измерения определяемого продукта увеличивается за счет погрешности вносимой примесью а прн коэффициенте менее 0,05 — эа счет увеличения погрешности спектрофотометрического метода измерения.

Для обеспечения меньшей погрешности измерения при обработке электрического сигнала, пропорционального концентрации веществ, аттенюатор подключен параллельно выходу логарифмического усилителя одного

5 из двух каналов измерения.

Выполнение аттенюаторов в виде двух последовательно соединенных резисторов, один из которых подстроечный, позволяет легко регулировать коэффициент его передачи.

Использование изобретения позволяет снизить относительную погрешность при измерении концентрации !

5 примеси с 50 до 15% с одновременным увеличением чувствительности и снизить относительную погрешность при измерении концентрации выделяемого продукта с 30 до 7%.