Устройство для счета ионов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧЕТА ИОНОВ по авт. св. № 800863, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности , в него введены дополнительный счетчик импульсов, дополнительный ключ, блок временной задержки, блок питания и блок начальной установки, причем выход блока управления, который соединен с ключом соединения камеры с измерительным блоком , связан также со счетным входом дополнительного счетчика, вход сброса которого соединен с выходом блока начальной установки и с входами блока управления и блока временной задержки, выход дополнительного счетчика соединен с управляющим входом дополнительного ключа, вход которого соединен с выходом источника питания, а выход - с входом источника питания аспирационной ионной камеры, которая соединена с выходом блока временной задержки. GlrHrHri ь н|н-1 jjl 1 //10 fj 9 L 12

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

G 01 N 27/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

puz. /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 800863 (21) 3657476/24-21 (22) 24.10.84 (46) 07.07.85. Бюл. № 25 (72) В. М. Маковеев, О. И. Черников и И. А. Евстафьева (71) Казанский ордена Трудового Красного Знамени и ордена Дружбы народов авиационный институт им. А. Н. Туполева (53) 621.384 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 800863, кл. G 01 N 27/62, 1978. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧЕТА

ИОНОВ по авт. св. № 800863, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности, в него введены дополнительный счет „,Я0„„1165968 А чик импульсов, дополнительный ключ, блок временной задержки, блок питания и блок начальной установки, причем выход блока управления, который соединен с ключом соединения камеры с измерительным блоком, связан также со счетным входом дополнительного счетчика, вход сброса которого соединен с выходом блока начальной установки и с входами блока управления и блока временной задержки, выход дополнительного счетчика соединен с управляющим входом дополнительного ключа, вход которого соединен с выходом источника питания, а выход — с входом источника питания аспирационной ионной камеры, которая соединена с выходом блока временной задержки. Cg

1165968

40

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании устройств для измерения концентрации газовых ионов, например атмосферных.

По основному авт. св. № 800863 известно устройство для счета ионов; содержащее аспирационную ионную камеру с источником питания, ключ соединения камеры с измерительным блоком, измерительный блок с последовательно соединенными усилителем, амплитудно-временным преобразователем, схемой И, счетчиком импульсов, генератором импульсов, подключенным к схеме И, с пороговыми устройствами, подключенными через блок памяти к дешифратору, и блок управления, соединенный с ключом, счетчиком импульсов и блоком памяти, цепочки по количеству пороговых устройств из последовательно соединенных амплитудно-временных преобразователей и схем И, входы амплитудно-временных преобразователей попарно объединены с входами пороговых устройств и подключены к соответствующим выходам усилителя, вторые входы всех схем И объединены и подключены к генератору импульсов, третьи входы всех схем И подключены к выходам дешифратора, а выходы всех схем

И подключены к счетчику импульсов (1).

Недостатком известного устройства является низкая достоверность результатов измерения за счет отсутствия возможности предварительной проверки правильности работы устройства.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для счета ионов, содержащее аспирационную ионную камеру с источником питания, ключ соединения камеры с измерительным блоком, измерительный блок с последовательно соединенными усилителем, амплитудно-временным преобразователем, схемой И, счетчиком импульсов, генератором импульсов, подключенным к схеме И, с пороговыми устройствами, подключенными через блок памяти к дешифратору, и блок управления, соединенный с ключом, счетчиком импульсов и блоком памяти, цепочки по количеству пороговых устройств из последовательно соединенных амплитудно-временных преобразователей и схем И, входы амплитудно-временных преобразователей попарно объединены с входами пороговых устройств и подключены к соответствующим выходам усилителя, вторые входы всех схем И объединены и подключены к генератору импульсов, третьи входы всех схем И подключены к выходам дешифратора, а выходы всех схем И подключены к счетчику импульсов, введены дополнительный счетчик импульсов, дополнительный ключ, блок временной задержки, 5

ЗО блок питания и блок начальной установки, причем выход блока управления, который соединен с ключом соединения камеры с измерительным блоком, связан также с счетным входом дополнительного счетчика, вход сброса которого соединен с выходом блока начальной установки и с входами блока управления и блока временной задержки, выход дополнительного счетчика соединен с управляющим входом дополнительного ключа, вход которого соединен с выходом источника питания, а выход — с входом источника питания аспирационной ионной камеры, которая соединена с выходом блока временной задержки.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — эпюры напряжений на выходах соответствующих блоков.

Устройство содержит аспирационную ионную камеру 1, источник 2 питания указанной камеры, ключ 3, блок 4 управления, блок 5 усилителей, включающцй последовательно соединенные буферный усилитель

6, первый 7 и второй 8 усилители с коэффициентом усиления десять. Выход ключа

3 соединен с входом буферного усилителя 6.

Выходы второго усилителя 8, первого усилителя 7 и буферного усилителя 6 соединены соответственно с входами первого 9, второго 10 и третьего 11 амплитудно-временных преобразователей. Устройство содержит также первое 12 и второе 13 пороговые устройства, первую 14, вторую 15 и третью

16 схемы И, счетчик 17 импульсов, генератор 18 импульсов, дешифратор 19, блок 20 памяти, дополнительный ключ 21, управляющий вход которого соединен с выходом дополнительного счетчика 22 импульсов с самоблокировкой, вход сброса которого соединен с выходом блока 23 начальной установки и с входами блока 4 управления и блока 24 временной задержки. Вход дополнительного ключа соединен с блоком питания (на фиг. 1 отсутствует), а выход — с источником 2 питания камеры, соединенным непосредственно с камерой 1, которая соединена с одним из входов ключа 3, другой вход которого соединен с счетным входом дополнительного счетчика 22 и с одним из выходов блока 4 управления, другой выход которого соединен с входами счетчика 17 импульсов и блока 20 памяти. Каждый из выходов амплитудно-временных преобразователей 9 — 11 подсоединен соответственно к соответствующим входам схем И 14 — 16, вход каждой из которых соединен с соответствующим входом счетчика 17 импульсов. Другой вход каждой из схем И 14 — 16 соединен с выходом генератора 18 импульсов. Вход первого амплитудно-временного преобразователя 9 соединен через первое пороговое устройство 12 с соответствующим входом блока 20 памяти. Вход второ1165968

3 го амплитудно-временного преобразователя

10 соединен через второе пороговое устройство 13 с соответствующим входом блока

20 памяти, выходы которого соединены с дешифратором 19. Выходы дешифратора

19 соединены соответственно с соответствую- 5 щим входом схем И 14 — 16. Выход блока

24 временной вадержки соединен с камерой 1.

Устройство работает следующим образом. 1О

В исходном состоянии после включения напряжения питания блок начальной установки вырабатывает импульс сброса (фиг. 2а1, приводящий счетчик 22 и блок 4 управления в исходное состояние, и запускающий блок 24 временной задержки. С выхода счетчика 22 поступает нулевой сигнал, закрывающий ключ 21. На выходе источника 2 питания камеры напряжение питания отсутствует. Сигнал блока 24 временной задержки отключает двигатель воздуходувки аспирационной камеры. Это необхо- . димо для того, чтобы в режиме калибровки на работу всего устройства не влиял ионный состав исследуемого воздуха. Затем с момента времени t с выхода блока 4 управления (фиг. 2в) начинают поступать импульсы, длительность которых Тн и которые соответствуют разомкнутому состоянию ключа 3. Время М =t<-t, желательно выбрать таким, чтобы к моменту t< окончились во всем устройстве переходные процессы. Затем в момент времени t блок 4 управления вырабатывает импульс сброса (фиг. 2е), устанавливающий счетчик 17 импульсов и блок 20 памяти в нулевое состояние, и замыкается ключ 3, в результате окончания поступающего на него импульса Тн. Так з5 как за время t -t, =Т„, изменение потенциалов на электродах аспирационной камеры не произошло (напряжение питания камеры равно нулю, ионы в камеру не поступают, переходные процессы во всем устройстве кончились), на выходе усилителя 40

5 в. момент t импульса не образуется и счетчик 17 импульсов останется в нулевом состоянии. Нулевые показания сохраняются и в следующий цикл измерения — интервал времени t+ - t, =Тц, Период времени 4 работы всего устройства до момента времени t+ соответствует периоду проверки нулевых показаний. Появление за этот период импульсов в счетчике 17 импульсов свидетельствует о неработоспособности устройства. В момент времени t< на выходе So счетчика 22 импульсов появляется единичный сигнал, который сохраняется благодаря самоблокировке до окончания работы всего устройства. Ключ 21 замыкается и на выходе источника 2 питания камеры начинает нарастать напряжение (фиг. 2 г). 15

Для калибровки устройства на всех диапазонах необходимо, чтобы это напряжение нарастало до максимального значения за несколько циклов измерения и приращение напряжения на выходе источника 2 питания камеры за одинаковые промежутки времени последовательно уменьшались. Это достигается, например, наличием на выходе источника 2 питания камеры интегрирующей емкости достаточно большого номинала. Начиная с момента времени t< происходит увеличение напряжения между электродами аспирационной камеры 1 за счет заряда образуемой ими емкости через ключ

3 и входное сопротивление буферного усилителя 5. В момент времени t ключ 3 размыкается. Это приводит к прекращению заряда емкости, образуемой электродами аспирационной камеры. В момент времени t ключ 3 вновь замыкается. Так .как в течение времени 1 -t< — — T„, напряжение на выходе источника 2 питания камеры увеличивается на величину aU<., а напряжение между электродами аспирационной камеры не изменяется, в момент t6 на выходном сопротивлении усилителя 6 появляется импульс напряжения амплитудной ьU . его длительность определяется емкостью между электродами аспирационной камеры 1 и входным сопротивлением усилителя 6 и меньше времени между импульсами, соответствующими разомкнутому состоянию ключа 3. Поэтому к моменту времени последующего размыкания ключа 3 напряжение между электродами аспирационной камеры практически равно напряжению на выходе источника 2 питания камеры.

Сформировавшийся на входе усилителя 6 импульс поступает через усилители 6 — 8 на соответствующие входы амплитудновременных преобразователей 9 — 11, где они преобразуются в импульсы прямоугольной формы с длительностью, пропорциональной амплитуде входных сигналов, и на соответствующие входы пороговых блоков 12 и 13. Так как обычно U (фиг. 2 г) достаточно велико, то нетрудно сделать hU< таким, чтобы сработали оба пороговых блока

12 и 13. Сигналы с этих блоков через блок

20 памяти поступают на дешифратор 19, который дает сигнал на открывание схемы

И 16. В течение длительности импульса, поступившего с амплитудно-временного преобразователя 11, схема И 16 открыта и количество импульсов, поступивших на счетчик 17 импульсов, пропорционально

nUi. В последующем цикле измерения tz-1 показания счетчика 17 пропорциональнй аЦ и т.д. Так как LU

t г

Фиг. Р

Составитель Е. Березов

Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Г. Волкова

Заказ 4303)37

11

5 меры, соответствовать цифрам, записанным в паспорте прибора, и стремиться к нулю.

После того, как напряжение на выходе источника 2 питания камеры достигнет своего максимального значения Ц, на счетчике 17 импульсов будут нулевые показания.

В момент времени t (фиг. 2 д) устройство

24 временной задержки выдает сигнал на включение воздуходувки аспирационной камеры 1 и устройство для счета ионов перейдет в режим измерения. В этом режиме при размыкании ключа 3 также происходит изменение напряжения .между электродами аспирационной камеры 1, но уже не за счет изменения напряжения на выходе источника

2 питания, а за счет разряда емкости, образованной электродами камеры, в результате оседания на них ионой, поступающих вместе с исследуемым воздухом. Если же в период калибровки прокачивается воздух через аспирационную камеру, то показания

5 устройства для счета ионов не пропорциональны приращениям напряжения А13, что свидетельствует о неисправной работе устройства и соответственно отсутствии достаточной достоверности результатов измерения.

10 Таким образом, в предлагаемом устройстве для счета ионов автоматически, при каждом его включении, предварительно осуществляется проверка правильности его функционирования, что позволяет повысить достоверность получаемых результатов измерения.

Устройство для счета ионов Устройство для счета ионов Устройство для счета ионов Устройство для счета ионов 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к способам анализа примесей веществ в газе, основанным на ионной подвижности

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к способам анализа примесей в газе, основанным на ионной подвижности

Изобретение относится к газоаналитическим приборам непрерывного действия и может быть использовано в системах контроля технологической атмосферы в различных отраслях промышленности

Изобретение относится к области газового анализа и может быть использовано для обнаружения микропримесей веществ в газовых смесях, в частности, в атмосферном воздухе

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано при анализе природных и технологических вод, биопроб, геологических проб и воздуха

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и, в частности, к конструкциям детектора для газовых хроматографов

Изобретение относится к гиперболоидной масс-спектрометрии и может быть использовано при разработке приборов данного вида с высокой чувствительностью и разрешающей способностью

 

Наверх