Устройство для фотометрического анализа

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОТОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА, содержащее фотоэлектрический анализатор, имеющий оптически связанные источник излучения, кюветвое отделение и фотоприемник, подключенный через фотоэлектрическ1|й усилитель к аналого-цифровому преобразователю , а также переключатель работа калибровка , соединенный с блоком управления , счетчик, блок установки кода эталонной величины, схему управления и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в-него введены постоянное запоминающее устройство , блок установки кода измеренной эталонной величины, мультиплексор, депшфратор, процессор, тактовый генератор , схема е-инхронизадии, блок подготовки исследуемой пробы продукта, блок перемещения пробы через кюветное отделение, причем выходы постоянного запоминающего устройства подключены к блоку управления, к блокам установки кода эталонной величины и кода измеренной эталонной величины, к управляющим и к информационным входам мультиплексора, к которым также подключены блоки установки кода эталонной величины и кода измеренной . эталонной величины и выход аналогоцифрового преобразователя, выход мультиплексора через последовательно соединенные дешифратор и схему управления подключен к входам управления процессора, к выходу которого под (Л ключен блок индикации, выход блока управления подключен к тактовому генератору , выход которого соединен с входом счетчика, BMxofSfii счетчика подключены к адресным входам постоянного запоминающего устройства, выход схе- . мы синхронизации подключен к аналогоЭд цифровому преобразователю, счетчику, 0 блоку управления, а вход - к блоку перемещения пробы, вход которого соединен с блоком подготовки исследуеУ1 DO мой пробы продукта, а выход соединен с кюветным отделением фотоэлектрического анализатора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

a(st> 0 0I J 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3578969/24-25 (22) 18.04.83 (46) 23.06.85. Бюл. !! 23 (72) А.И.Осиновский (71) Научно-производственное объединение "Агроприбор"

{53) 525.242(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 853416, кл. 0 О! J 1/44, 1981.

2..Авторское свидетельство СССР

У 535469, кл. 0 Ol J 1/44, 1976. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОТОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА, содержащее фотоэлектрический анализатор, имеющий оптически связанные источник излучения, кюветное отделение и фотоприемник, подключенный через фотоэлектрический усилитель к аналого-цифровому преобразователю, а также переключатель работа— калибровка, соединенный с блоком управления, счетчик, блок установки кода эталонной величины, схему управления и блок индикации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены постоянное запоминающее устройство, блок установки кода измеренной эталонной величины, мультиплексор, дешифратор, процессор, тактовый генератор, схема еинхронизации, блок подготовки исследуемой пробы продукта, блок перемещения пробы через кюветное отделение, причем выходы постоянного запоминающего устройства подключены к блоку управления, к блокам

- установки кода эталонной величины и кода измеренной эталонной величины, к управляющим и к информационным входам мультиплексора, к которым также подключены блоки установки кода эталонной величины и кода измеренной . эталонной величины и выход аналогоцифрового преобразователя, выход мультиплексора через последовательно соединенные дешифратор и схему управления подключен к входам управления процессора, к выходу которого подключен блок индикации, выход блока управления подключен к тактовому генератору, выход которого соединен с входом счетчика, выходы счетчика подключены к адресным входам постоянного запоминающего устройства, выход схемы синхронизации подключен к аналогоцифровому преобразователю, счетчику, блоку управления, а вход — к блоку перемещения пробы, вход которого соединен с. блоком подготовки исследуемой пробы продукта, а выход соединен с кюветным отделением фотоэлектрического анализатора.

1 11631

Известно устройство для фотомет-: рического анализа, содержащее оптически связанные источник излучения, кюветное отделение и фотоприемник, к выходу которого подключены усилитель и аналого-цифровая измерительная схема с индикатором (lj .

Однако устройство не обеспечивает измерения оптической ппотности с высокой точностью. 10

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является устройство для фотометрического анализа, содержащее фотоэлектрический анализатор, включающий оптически связан- 15 ные источник излучения, кюветное отделение и фотоприемник, подключенный через фотоэлектрический усилитель к аналого-цифровому преобразователю, а также переключатель работа -калибров- 20 ка, соединенный с блоком управления, счетчик-блок установки кода эталонного уровня, схему управления и блок индикации )2J, Однако известное устройство об- 25 ладает недостаточной точностью измерений, связанной с нелинейностью характеристик фотоэлектрических анализаторов.

Цель изобретения — повышение точ- З0 ности измерения устройства.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство для фотометрического анализа, содержащее фотоэлектрический анализатор, имеющий оптичес- 35 ки связанные источник излучения, кюветное отделение и фотоприемник,подключенный через фотоэлектрический усилитель к аналого-цифровому преобразователю, а также переключатель <0 работа - калибровка, соединенный с блокам управления, счетчик, блок установки кода эталонной величины, схему управления и блок индикации, введены постоянное запоминающее устрой- 45 ство, блок установки кода измеренной эталонной величины, мультиплексор, дешифратор, процессор, тактовый ге нератор, схема синхронизации, блок подготовки исследуемой пробы продук- 50 та, блок перемещения пробы через кю ветное отделение, причем выходы постоянного запоминающего устройства подключены к блоку управления, к блокам установки кода эталонной ве- 55 личины и кода измеренной эталонной величины, к управляющим и к информационным входам мультиплексора, к ко58 2 торым также подключены блоки установки кода эталонной величины и кода измеренной эталонной величины и выход аналого-цифрового преобразователя, выход мультиплексора через последовательно соединенные дешифратор и схему управления подключен к входам управления процессора, к выходу которого подключен блок индикации, выход блока управления подключен к тактовому генератору, выход которого соединен с входом счетчика, выходы которого подключены к адресным входам постоянного запоминающего устройства, выход схемы синхронизации подключен к аналого-цифровому преобразователю, счетчику, блоку управления, а вход — к блоку перемещения пробы, вход которого соединен с блоком подготовки исследуемой пробы продукта, а выход соединен с кюветным отделением фотоэлектрического анализатора.

На чертеже представлена блоксхема устройства для фотометрического анализа, Устройство содержит фотоэлектричес кий анализатор 1, содержащий оптически связанные источник 2 излучения, кюветное отделение 3, фотоприемник 4, подключенный через фотоэлектрический усилитель 5 к аналого-цифровому преобразователю 6, а также переключатель работа - калибровка 7, подключенный к блоку 8 управления, счетчик 9, блок 10 установки кода эталонной величины, схему 11 управления и блок

12 индикации.

Постоянное запоминающее устройство 13 подключено к блоку установки кода эталонной величины, блоку 14 установки кода измеренной эталонной величины и к мультиплексору 15. Иультиплексор через дешифратор 16 и схему

11 управления подключен к процессору

17, Выход блока управления подключен к тактовому генератору 18, Схема 19 синхронизации подключена к аналогоцифровому преобразователю, счетчику, блоку управления, Блок 20 перемещения пробы соединен с блоком 21 подготов" ки исследуемой пробы продукта, Устройство работает следующим образом.

Перед началом анализа, например, определения состава продукта, производится калибровка устройства. Для этого берут две пробы с известным процентным содержанием состава, Эти .

3 ))63158 4 величины устанавливаются с помощью чен блок 12 индикации который поУ. блока 10 установки кода эталонной казывает число в десятичной .системе величины, Блок. установки кода эта- счислен я, эквивалентн а вылонной величины представляет собой, ходе аналого-цифрового раэованапример, программные переключатели теля 6.. Пос.дрянное запоминающее устс возможностью набора любого числа. ройство )3 вырабатывает сигнал остаПри этом переключатель работа — ка- нова, который через блок 8 управлелибровка 7 находится в положении ния выключает тактовый генератор 18.

Ittã It

Калибровка Число, которое высвечивается блоком

С помощью сигнала "Запуск" вклю- )О 12.индикации, заносится в блок 14 чается блок 21 подготовки пробы, ко- установки кода измеренной эталонной торый обеспечивает дозирование и пе- величины, который представляет собой ремещение пробы. программные переключатели с возможИз блока 2) подготовки проб ностью набоРа любого числа..На этом

Ф следуемый раствор поступает с по 15 этап калибРовки УстРойства эаканчищью блока 20 перемещения пробы ваетсЯ и Устройство готово к измереветное отделение 3фотоэлектичео-ниям.Для проведения измеРенийпеРе го анализатора ) . Источник 2 излуче- p zzz waxeve Работа калиоровка ния, в качестве которого использ ет водится в положение работа. После ся, например, светодиод, излучает 20 включения сигнала "Запуск исследуесвет в определенном спектральном диа маЯ проба с неизвестным проЦентным пазоне, например в ви мой части содеРжанием состава чеРез блок 21 света. Фотоприемник 4 в качестве . подготовки пРобы и блок 20 пеРемещекоторого используется, например, фо- ния пробы поступает в кюветное отдетодиод, выделяет сигнал, величина ко- 5 ление фотоэлектрического анализато торого зависит ст оптических свойств а l Ан раствора. Изменение оптических фотоэлектрического анализатора 1 усиливается фотоэлектрическим усилитеОсвещенности фотодиода. Сиги „ с вы лем 5 и ПОДаетсЯ íà oro-ЦифРовой хода фотоприемника 4 усиливается 30

) фотоэлектрическим усилителем 5 и по- При прохожде ри прохождении исследуемой пробы дается на аналого-цифровой преобразо- через кюветное отделение 3 схема 19 ватель 6. П и п охо ении ис

° p p жд следуе- синхронизации включает аналого-цифромой пробы через кюветное отделение вой преобразователь 6, счетчик 9 ус3 с помо ью схемы 19 щ 9 синхронизации 35 танавливается в нулевое положение и включается аналогоцифровой преобра- через блок 8 управления со схемы 19 зователь, счетчик 9 устанавливается синхронизации вкл ии включается тактовый в нулевое положение и блок 8 управ-, генератор 18

4 т р, и устроиство начинает ления сигналом со cxer.» 19 синхрони- работать. Постоянное запоминающее эации включает тактовый генератор 18,40 устройство 13 управляет работой мульс выхода которого последовательность типлексора 15 таким образом, что на импульсов поступает на вход счетчи- его выходе последовате в тельно появляются ка 9. Счетчик 9 управляет работой коды с выхода аналого- ф лого-цифрового препостоянного запоминающего устройст- образователя 6, с блока 10 установва 13, в котором записана программа 45 ки кода эталонной величины, с блока

14 установки кода измеренной эталонПостоянное запоминающее устройст- ной величины и с выхода постоянного ва !3 управляет работой мультиплек- запоминающего устройства 13. В постосора 15 таким образом, что на его вы- янном запоминающем устройстве 13 заходе последовательно появляются коды М писаны коды, последовательность кос выхода аналого-цифрового преобразователя 6, С помощью дешифратора 16 микрокалькулятора, и производится и схемы 11 управления коды с выхода вычисление функции Х где Х вЂ” npot аналого-цифрового преобразователя центное содержание . б ие исследуемои пробы, заносятся в процессор 17. В качестве 55 Состав продукта, например процентпроцессора 17 может использоваться, ное содержание белка в молоке, спренапример, процессор микрокалькулято- деляется путем фотометрирования Раст,ра, К выходу процессора 17 подклю- вора, оптическая плотность котоpîão

S 11ЬЗ1 зависит от концентрации белка в молоке. На выходе постоянного запоминающего устройства 13 вырабатывается сигнал останова и через блок 8 управления выключается тактовый гене- 5 ратор 18. Результаты вычислений отображаются блоком 12 индикации.

В зависимости от параметров исследуемого вещества закон Бугера-Ламберта-Бэра может нарушаться, и функ- 10 ция преобразования будет принимать те или иные нелинейные зависимости.

Большинство функциональных зависимос.тей, которыми обладают фотометрические анализаторы, можно аппроксимиро- 1S вать монотонными однозначными функЬх циями, такими, как например Y =а1

Y =a+bx, У = а+1п Ъх и т.д, Для примера осуществление предложенного устройства рассматривается 20 в случае применения фотоэлектрического анализатора с нелинейной функцией преобразователя вида

Y= а1 (i) где — процентное содержание компонента вешества в исследуемой пробе, например, процентное содержание белка в молоке;

Y - выходная величина, т.е. значение исследуемой пробы,по- 30 лученное на выходе фотоэлектрического преобразователя; а,Ъ - параметры градуировочной характеристики.

Функция (1) отражает закон Бугера-3g

Ламберта-Бэра и характерна для зависимости поглощения света от концентрации.

Так как функция (1) имеет три неизвестные величины, а именно измеряе- 40 мую величину Х, а также коэффициенты а и Ь, то путем решения трех уравнений Y = al Х,=а1, Y =а1 относительно Х получим следующее выражение (2) х=х,+(x,-õ,)0n /ч,/ cn 21 ° где Х и Х вЂ” известные процентные содержания компонентов в исследуемых пробах (например, процентное содержание белка в молоке в эталонных пробах), т.e.. коды эталонных величин, записанных в блоке 10;

Y uYq — значения, получаемые на выходе фотоэлектрического преобразователя при исследовании эталонных проб, т.е. коды измерений эталонных величин, записанных в блоке 14.

Решая уравнение (2) относительно

Х, получим процентное содержание иследуемого продукта.

Процессор микрокалькулятора имеет большой набор функций, с помощью которых можно проводить линеаризацию любой нелинейной зависимости, Благодаря введению дополнительно постоянного запоминающего устройства блока установки кода измеренной этаk лонной величины„ мультиплексора, дешифратора, тактового генератора, процессора, счетчика, схемы синхронизации, блока подготовки исследуемой пробы продукта и блока перемещения пробы позволит повысить точность измерения при практически любой функциональной характеристике преобразователя, !

163158

Составитель. С.Непомнящая

Техред А.Кикемезей Корректор M.Äåì÷èê

Редактор Т.Кугрьппева

Заказ 4095/40

Тираж 89? Подписное . BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,.3-35, Раушская наб., д. 4/5 ваэвююавееееерееенвевееее еааеае вевюваеар

Филиал ППП "Патент", г. Умгород, ул. Проектная, 4