Оптический анализатор

 

1. ОПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР, содержащий последовательно установленные и оптически связанные источник излучения, модулятор, рабочую кювету, светофильтр и приемник излучения, соединенный с ре истрирующим устройством, а также зталон|Ную кювету, оптически связанную с источником излучения через модулятор и с приемником излучения через светофильтр, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он дополнительно снабжен второй зталонной кюветой, оптически связанной с источником излучения через модулятор и с приемником излучения через светофильтр, причем первая эталонная кювета заполнена анализируемым веществом с концентрацией , соответствующей нижнему пределу диапазона изменений концентрации анализируемого вещества, вторая эталонная кювета - анализируемым веществом с концентрацией , соответствующей верхнему пределу диапазона изменения концентрации анализируемого вещества, а регистрирующее устройство выполнено в виде дифференциальномасагтабирующего усилителя, неинвертируi ющий вход которого соединен с приемником излучения, а выход через аналогоцифровой преобразователь - с входом вычислительно-управляющего устройства, при этом первая группа выходов вычислительно-управляющего устройства соединена через цифроаналоговый преобразователь с инвертирующим входом дифференциально-мас щтабируюц1 его усилителя, а вторая гругша выходов - с входами управления дифференциально-масштабирующего усилителя. CD 00 САЭ 00 W,,i/,, 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51) 4 С 01 3 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1» к Авторскому свидетельстВу . g»:;, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 3677363/24 — 25 (22) 22,12.83 (46) 15.12.85. Бюл. Р. 46 (71) Научно- исследовательский институт автоматизации производственных процессов в промышленности (72) Т. А. Гвердцители, Л, А. Надирадзе, И. В. Кикадэе, Г.. А. Тевзадзе и Е. Б. Асланиди (53) 535.24 (088.8) (56) Вечкасов И, А. и др. Приборы и методы анализа в ближней инфракрасной области. М.: Химия, 1977. с 74.

Авторское свидетельство СССР У 890082, кл, 0 01 1 1/44, 1981. (54) (57) 1. ОПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР, содержащий последовательно установленные и оптически связанные источник излучения, модулятор, рабочую кювету, светофильтр и приемник излучения, соединенный с регистрирующим устройством, а также эталон;ную кювету, оптически связанную с источником излучения через модулятор и с приемником излучения через светофильтр, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он дополнительно снабжен второй эталонной кюветой, оптически связанной с источни.ком излучения через модулятор и с приемником излучения через светофильтр, причем первая эталонная кювета заполнена анализируемым веществом с концентрацией, соответствующей нижнему пределу диапазона изменений концентрации анализируемого вещества, вторая эталонная кювета анализируемым вегцеством с концентрацией, соответствующей верхнему пределу диапазона изменения концентрации анализируемого вещества, а регистрирующее устройст во выполнено в виде дифференциальномасштабирующего усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с приемником иэлучения, а выход через аналогоцифровой преобразователь — с входом вычислительно-управляющего устройства, при этом первая группа выходов вычислительно-управляющего устройства соединена через цифроаналоговый преобразователь с инвертирующим входом дифференциально-масштабируюшего усилителя, а вторая группа выходов — с входами управления дифференциально- масштабирую щего усилителя. ю

2. Оптический анализатор по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что дифференциально-масштабируюший усилитель выполнен в виде операционного усилителя, инверсный вход которого соединен с цепочкой резисторов с управляемыми аналоговыми ключами, вход цепочки резисторов с управляемыми аналоговыми ключами является неинвертирующим входом дифференциально-масштабирующего усилителя, пря !198388 мой вход операционного усилителя является инвертирующим входом дифференциально-масштабирующего усилителя, а выход операционного усилителя является выходом дифференциально- масштабируюшего усилителя и соединен с инверсным входом через резистор обратной связи, а входы управляемых аналоговых ключей являются входами управления дифференциально-масштабируюшего усилителя.

Изобретение относится к фотоэлектрическим устройствам, основанным на измерении изменения интенсивности излучения при прохождении через анализируемое вещество, и может быть использовано для построения фотоэлектрических концентратомеров.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — один из возможных вариантов дифференциально-масштабирующего усилителя.

Концентратомер содержит (см, фиг. 1) последовательно установленные источник 1 излучения, модулятор 2, рабочую и эталонньче кюветы 3, 4 и 5 соответственно, светофильтр б, приемник 7 излучения, выход которого подключен к неинвертируюшему входу дифференциально- масштабирующего усилителя 8, и вычислительно-управляющее . устройство. 9, первая и вторая группы вы- . ходов которого соответственно соединены с входами управления и через цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 10 — с инвер. тирующим входом, а входы через аналого.цифровой преобразователь (АЦП) 11 соединены с выходом дифференциально-масштабирующего усилителя 8, в котором (см. фиг, 2) инвертирующий и неинвертирующий входы и выход подключены соответственно через цепочку резисторов 12 с управляемыми аналоговыми ключами 13 к инверсному и прямому входам и выходу операционного усилителя 14 с резистором 15 в цепи отрицательной обратной связи, а управляемые входы коэффициента передачи к управляемым входам аналоговых ключей

13.

Концентратомер работает следующим образом.

1О

Модулятор 2 направляет параллельный пучок излучения от источника 1 одинаковой входной интенсивностью попеременно. через кюветы 5, 3 и 4 и светофильтр б на приемник 7 излучения. Возникшие на

; выходе приемника 7 излучения сигналы на-, пряжений " м„ц, О д,ц„, U х соответствующие интенсивностям излучения pnq >

3„, „,, Зх, прошедших через кюветы

5, 3 и 4 с максимальной, минимальной и искомой концентрациями Смакс i." мин 1 Сх ределяемого компонента, поступают на инвертирующий вход дифференциально- масштабирующего усилителя 8. На его же инвертируюший вход от ЦАП 10 поступает напряжение смещения ц сц . Вычислительно-управляющее устройство 9 управляет ЦАП 10 и аналоговыми ключами 13, устанавливающими коэффициент передачи

К усилителя 8. Выходное напряжение !! приемника 7 излучения, преобразованное в напряжение 0 = k (U - 0 „„) на выходе дифференциально-масштабирующего .усилителя 8, через АЦП 11 поступает в вычисли ToJlbHo.óïðàâëÿþùåñ устройство 9. Информа ция о прохождении потока излучения через кюветы вырабатывается датчиком модуля; тора 2 и поступает в устройство 9.

Определение искомой концентрации С „ происходит в два этапа. На первом этапе устройство 9 задает усилителю 8 через аналоговые ключи 13 коэффициент передачи К, равный 1 (на управляемые входы аналоговых ключей для приведенного на фиг. 2 примера подается двоичный код

00010000), а через ЦАП !0 — напряжение смешения U, 0 и определяет параметры сигналов 0 макс > " мии (средние значения дисперсии и др.). На основе этих данных в конце первого этапа устройство 9 для

Фиг 1

Составитель В. Калечиц

Техред Л. Микеш

Редактор М. Петрова

Корректор Л Патай

Заказ 7712/41

Тираж 896

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб„д, 4/5

Подписное

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

3 1 растягивания интервала (Ц мин, 0 м ) на весь диапазон преобразуемых напряжений

АЦП вычисляет значения коэффициента передачи К и напряжения смещения Осм, приводящее напряжение О„ „ = (0„„„,-11 „) к верхнему пределу преобразуемых напряжений

АЦП 11 а напряжеwe 1мын=К(0,ча -U,„) нижнему пределу преобразуемых АЦП 1l напряжений.

На втором этапе устройство 9 задает рассчитанные значения К и 0 с„дифференциально-масштабирующему усилителю 8, определяет среднее значение сигналов на выходе усилителя 8 вычисляет искомую концентрацию определяемого параметра Су, с учетом заранее введенных в устройство 9 значений концентрации макс, С мин определяемого

С параметра вещества в эталонных кюветах, известных высокой степенью точности.

Вычисленное значение искомой концентрации С„устройство 9 выдает на индикацию во внешней цепи и приступает к повторению всего цикла определения концентрации в слу198388 4 ! чае необходимости получения непрерывной информации.

При линейной аппроксимации функции преобразования интенсивности излучения 1 в выходное напряжение фотоприемника 0 в разомкнутых фотоизмерительных системах, когда U = ц, q q,3 и влияющие факторы воздействуют на измерительный прибор, коэффициенты а, и а, ие остаются по 0 стоянными, меняются во времени случайным образом а„(

В некоторых случаях линейная зависимость межцу напряжением фотодетектора и интенсивностью излучения, прошедшего через кювету, нарушается. В этом случае функцию преобразования оптического анали-. затора аппроксимируют rt кусочно-линеиными участками. Тогда требуется применить и+1 эталонных жидкостей и эталонных. кювет (оптический анализатор получается

n+i-лучевым) и рассмотренную выше процедуру определения концентрации определяемого компонента проводят в roM линейном участке характеристики, куда по предварительным измерениям попадает неизвестная концентрация. (