Фотометр

 

ФОТШЕТР, содержащий источник излучения, модулятор с фильтра МИ, кюветы, нулевой и компенсационный оптические клинья, фотоэлектронный преобразователь, нуль-орган, связанный с компенсационным оптическим клином , отличающийся тем, что с целью повышения точности, в него введены четырехканальный коммутатор и второй нуль-орган, связанный с нулевым оптическим клином, причем один вход коммутатора связан с выходом фотоэлектронного преобразователя, а другой - с модулятором, одна пара выходов коммутатора, соответствующая рабочим световым потокам, связана с двумя.входами первого нуль-органа, а вторая пара выходов коммутатора, соответствующая опорным световым потокам , - с двумя входами второго нульи органа. 00 со

СОЮЗ GOBETCHMX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П) 3(5!) G 01 J 1/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР . ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф.

1, 1.: !

1(21) 246 4832/18-25 (22) 21.0 3,77 (46) 23.05.84. Бюл. Р 19 (72) A.È.Поляков,, (.",П.Свиргун, А.И.Шевчук, Ф.Б.Байбаков и В,Д,Графов (53) 535. 242 (088. 8) (56). 1. Патент США Р 2435209, кл, 250-43, 1969.

2. Иваницкий Г.Р. Методы уменьшения влияния загрязнений на характеристики проточных спектрофотометрических анализаторов.- Приборы и сис; темы управления, 1977, В 1, с, 37 (прототип) . (54) (57) Ф()ТОМЕТР, содержащий источник излучения, модулятор с фильтра ми, кюветы, нулевой и компенсационный оптические клинья, фотоэлектронный преобразователь, нуль-орган, связанный с компенсационным оптическим клином, отличающийся тем, что с целью повышения точности, в него введены четырехканальный коммутатор и второй нуль-орган, связанный с нулевым оптическим клином, причем один вход коммутатора связан с выходом фотоэлектронного преобразователя, а другой — с модулятором, одна пара выходов коммутатора, соответствующая рабочим световым потокам, связана с двумя, входами первого нуль-органа, а вторая пара выходов коммутатора, соответствующая опорным световым потокам, — с двумя входами второго нуль- Я органа, 1093910

Изобретение относится к физикохимическим измерениям и может быть использовано для анализа состава веществ в различных производствах химической, нефтехимической и других отраслей промышленности. 5

Известны устройства, содержащие источник и приемник излучения, кювету, модулятор, фильтры, нулевой и компенсационный оптические клинья, усилители, к оммут атор (фазовый дет ек- 10 тор ), нул ь ор ган, у кот орых выходы. коммутатора подключены к нуль-органу, управляющему компенсационным оптическим клином, положенне которого служит мерой концентрации вещестна (1). ) 5

Однако в таких устщэйствах точ ность измерения снижается иэ-эа сильной зависимости их показаний от изменения напряжения питания, температуры окружающей среды и неселективных загрязнений оптических каналов.

Известно также устройство, содержащее источник излучения, модулятор с фильтрами, кюнеты, нулевой и компенсационный оптические клинья, фотоэлектронный преобразователь и нульорган,. связанный с компенсационным оптическим клином {2) .

Недостатком известного устройства является влияние на точность измерения как изменений напряжения питания излучателя и температуры приемни ка, так и загрязнений сравнительной и измерительной кювет.

Целью изобретения является повышение точности, 35

Пост авленн ая цель достигает ся тем, что в фотометр введены четырехканальный коммутатор и второй нуль-орган, связанный с нулевым оптическим клином, причем один вход коммутатора 4Q связан с выходом фотоэлектронного преобразователя, а другой — с модулятором, одна пара выходов коммутатора, соответствующая рабочим световым потокам, связана с двумя нходами пер- 45 ного нуль-органа, а вторая пара выходов коммутатора, соответствующая опорным световым потокам - c двумя нходами второго нуль-органа.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Фотометр содержит источник 1 излучения,модулятор с вращающимися светофильтрами 2 и 3, нулевой и компенсационный оптические клинья 4 и 5, эта- 55 лонную 6 и измерительную 7 кюветы, приемник 8 излучения, усилитель 9 и четырехканальный коммутатор 10. Вход коммутатора связан с усилителем 9 и синхронизирован с модулятором. Од- 60 на пара выходов коммутатора 10 подключена к нуль-органу 11, а вторая к нуль-органу 1 2, управляющему ком-, пенсационным оптическим клином 5, и указателем шкалы фотометра 13.

Ilp» вращении светофильтров 2 и 3 на Фотоприемник 8 поочередно попадают потоки излучения от источника 1, прошедшие в один интервал времени через фильтр 2 и эталонный образец 6, во второй интервал времени — через фильтр 2 и исследуемый образец 7, в третий — через фильтры 3 и образец 6, а н четвертый — через фильтр 3 и образец 7. Снимаемые с приемника излучения соответствующие этим потокам четыре сигнала усиливаются усилителем 9 и распределяются коммутатором

10 на четыре выхода, иэ которых первые два сигнала подаются на нуль-орган 11, а вторая пара — на нуль-орган 12, При заполнении кювет 6 и 7 фотометра эталонным образцом, указатель шкалы устанавливается на нуль, при этом компенсационный оптический клин

5 имеет начальное значение пропускания о, напряжения на входе нуль-органов 11 и 12 равны нулю.

После э аполнени я кюветы 7 исследуемым образцом вследстние поглощения света веществом на входах нуль-органа

11 и 12 появляется разбаланс напряжений.

Измерение состава исследуемого образца производится следующим образом.

Сигнал Ув q. соответствующий прохождению опорного потока (фильтр 2) через эталонный образец 6, сравнивается с сигналом U>z,, соответствующим прохождению этого же потока через исс ледуемый образец 7, и с помощью ну левого оптического клина 4 обеспечивается их равенство

Uo э 4э (акоп. "о (1) где и à — пропускание нулевого оптического клина 4 и начальное пропускание компенсационного оптического клина 5 соответственно, Затем сравнивают между собой сигналы U>, и П,„, соответствующие прохожденйю рабочего потока соответст— венно через эталонный и исследуемый образцы. Их равенство обеспечивается путем изменения пропускания компенсационного оптического клина 5, положение которого жестко связано с указателем шкалы фотоМетра

Up э э Up.è. "U (2) где Я„ - коэффициент пропускания компенсационного оптического клина 5.

Таким образом, положение компенсационного оптического клина 5 определяет состав исследуемого вещества,. т .е. показания фотометра М можно представить следующим образом

0(Kï ьИ (3) где К - коэффициент преобразования.

t 11 9 г 4 I 0 аэ(с)

fot1() функции, характеризующие пропускание или оптическую плотность эталонного и исследуемого образцов на длинах волн опорного и рабочего потоков соответственнор

n Ur.э э

Ь а () г

> а значение ьЭ из выражения (1) (4) йр а (с), lf pÄ (c) — : Коэффициент передачи . элек, тронных узлов (усилителя, коммут атора и т.д.), вив уравнения (6) — (9) в (5), получ аем

Подста уравнение

UE.ý o fT . Up, 1)оэ 15

0L= =К „-----=L аО. (и <,э.fc) f c1

1:р,ч1(c) fo (c) (10) ро

Ф о

1(Гр — Фр

Ф

P ()аэ

Uo.п

Up,ý

Up где qPÎ г

S ESP л г

"Э> 0

Составитель А. Чурбаков

Редактор О.Черниченко Техред M.Tenep Корректор А,ференц

Заказ 3413/33 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

311а 1ЕНИ», ОПРЕЛЕЛяЕМ П:1 В1рра" Ц жени я (2) л

Фй З

Э П г (4a)!

Подставив формулу (4a) в формулу (4), а затем в формулу (3), получаем

Выразим tJ, Uo,„„,,UP и Up 1 следую. щим образом:

So "э fo,y (с) к; (6) (7)

Sp, р,э (C) к; (8)

<; л„Е р.ч (с) к, (9) потоки излучения от источника на опорной и рабо- .: чей длинах волн; чувствительности приемни-. ка излучения к опорному и рабочему потокам; пропускания (неселективные загрязнения) оптической системы для эталонного и исследуемэго образ.— цов;

Из уравнения (10) видно, что результаты измерений зависят только от оптической плотности эталонного и исследуемого образцов и не зависят от других параметров cхе11ы, кроме значений Кв и с

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить точность анализа за счет исключения погрешностей от изменений напряжения питания источника излучения и температуры окружающей среды, что видно из уравнения (10), а также повысить стабильность и надежность результатов измерения за счет независимости,показаний анализатора от старения источника и приемника излучения,