Фотометр

 

ФОТОМЕТР, содержащий опти-ческий блок, установленный перед блоком фотоприемника, выход которого через калибровочный усилитель соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, схему цифрового управления коэффициентом усиления и блок управления, причем выход схемы цифрового управления коэффициентом усиления подключен к управляющему входу калибровочного усилителя , а ее. вход соединен с первым-выходом блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения относительной точнооти .измерения, расширения динамического диапазона и области применения фотометра, аналого-цифровой преобразователь выполнен из компаратора, цифроаналогового преобразователя и источника опорного напряжения, а блок управления выполнен из пяти регистров, процессора, запоминающего устройства, таймера, генератора, цифрового табло, клавиатуры и шины интерфейса, через,которую соединены; друг с другом процессор, запоминающее устройство, таймер и пять регистров , причем цифровое табло сое динено с шиной интерфейса через пер;выйрегистр , а клавиатура - через второй регистр, третий и четвертый /регистры соединены соответственно (Л с первым и вторым выходами блока управления,генератор соединен с входом таймера, выход которого соединен с входом процессора, пятый регистр соединен с выходом компаратора , один вход которого соединен N9 с выходом калибровочного усилителя, а другой вход - с выходом цифроаналогового преобразователя, один вход которого соединен с четвертым реСО N1 гистром, а другой вход - с источником опорного напряжения.. .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

7 А (19) (11) (5)) 4 G 01 J 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3725684/24-25 (22) 13.04.84 (46) 23.12.85;Бюл. М - 47 (72) С.Л.Синельников., Л.А.Лапшин, М.П.Гальперин, В.Е.Панкин, В.М.Соколов, А.Г.Бирюков, Ю.С.Мальчевский, С.Р.Гостев, О.Н.Меламед и В.М,Шилков (53) 535.242(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 445555224488, кл. G 01 J 3/46,,1975-.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1068732, кл. G О! J 3/46, 1982. (54)(57) ФОТОМЕТР, содержащий опти-" ческий блок, установленный перед блоком фотоприемника, выход которого через калибровочный усилитель соединен с входом аналого.-цифрового преобразователя, схему цифрового управления коэффициентом усиления и блок управления, причем выход схемы цифрового управления коэффициентом усиления подключен к управляющему входу калибровочного усилителя, а ее. вход соединен с первым выходом блока управления, о т -л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения относительной точности измерения, расширения динамического диапазона и области применения фотометра, аналого-цифровой преобразователь выполнен из компаратора, цифроаналогового преобразователя и источника опорного напряжения, а блок управления выполнен иэ пяти регистров, процессора, эапоминающего устройства, таймера, генератора, цифрового табло. клавиатуры и шины интерфейса, через, которую соединены друг с другом процессор, запоминающее устройство, таймер и пять регистров, причем цифровое табло соединено с шиной интерфейса через первый регистр, а клавиатура — через второй регистр, третий и четвертый регистры соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления, генератор соединен с входом таймера, выход которого соединен с входом процессора, пятый регистр соединен с выходом компаратора, один вход которого соединен с выходом калибровочного усилителя, а другой вход — с выходом цифроаналогового преобразователя, один вход которого соединен с четвертым регистром, а другой вход — с источником опорного напряжения..

1200137

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в химической, текстильной промышленностях, а также в медицине и оптическом приборостроении, 5 т.е. там, где необходимо измерять коэффициенты пропускания оптических сред, проводить измерение концентрации примесей в растворах и измере". ние активности биологических сред.

Цель изобретения — повышение относительной точности измерения, расширение динамического диапазона и функциональных возможностей фотометра.

На чертеже показана функциональная схема фотометра.

Фотометр содержит оптический блок

1, блок 2 фотоприемников, калибро20 вочный усилитель 3, схему 4 цифров,оro управления коэффициентом усиления, аналого-цифровой преобразователь (AI!II) 5, состоящий из компара- . тора 6 цифроаналогового преобразо3

25 вателя (ЦАП ) 7 и источника 8 опор.ного напряжения, регистры 9-13, цифровое табло 14, клавиатуру 15, процессор 16, запоминающее устройство 17, таймер IS, генератор 19 и шину 20 интерфейса.

3а оптическим блоком последовательно расположены блок 2 фотоприемника и калибровочный усилитель 3, выход которого. соединен с одним из входов компаратора 6, второй вход которого соединен через ЦАП 7 с источником 8 опорного напряжения, а выход через регистр 11 соединен с шиной 20 интерфейса. С шиной 20 интерфейса.через регистры 10 и 9 соединены управ40 ляющие входы, ЦАП 7 и схемы 4 цифрового упр авле ния ко эффициентом усиления соответственно. Выход схемы подключен к управляющему входу калибровочного усилителя 3; Через ре45 гистры 12 и 13 к шине 20 также подключены цифровое табло 14 и клавиатура 15. Процессор 16, запоминающее устройство 17 и таймер 18 подключены непосредственно к шине 20 интерфей50 са. Генератор 19 подключен к одному из входов таймера 18, один из выходов которого соединен с тактирующим входом процессора 16. Совокупность блоков 9-20 представляет собой блок

21 управления.

Фотометр работает следующим образом.

Исходное состояние фотометра таково, что все регистры обнулены, состояние схемы 4 цифрового управления и калибровочного усилителя 3 произвольное, сигнал оптического излучения.с блока l поступает в блок 2 фотоприемника. В запоминающее устройство 17 записаны программы, соответствующие выполняемым функциям прибора "Калибровка", "Измерение пропускания", "Измерение оптической плотности", "Измерение концентрации", "Измерение активности". В оптическом канале исследуемый образец отсутствует.

При нажатии одной из клавиш "Калибровка", "Измерение пропускания", "Измерение оптической плотности", "Измерение активности" клавиатуры

15 вырабатывается соответствующий код, который через регистр 13 вводавывода поступает в процессор 16 через шину 20. Процессор 16 но приходу кода с клавиатуры 15 переходит к выполнению соответствующей программы, записанной в запоминающем устройстве

17. Если "Калибровка", например, нажата, процессор 16 переходит к выполнению программы "Калибровка", при этом под воздействием излучения с оптического блока 1 блок 2 фотоприемников вырабатывает напряжение У,, соответствующее 100Х-ному пропусканию. Сначала процессор 16 производит масштабирование напряжения следующим образом: процессор через регистр 10 ввода-вывода подает на цифровые входы, ЦАП 7 код И „, Нц,,„=

=2 ", по приходу которого и --разрядный ЦАП 7 подает на второй вход компаратора 6 напряжение

Uon мап 11оп

Затем через регистр 9 ввода-вывода процессор 16 подает на цифровые входы схемы 4 цифрового управления коэффициентом усиления код Н„ „ =О, по приходу которого калибровочный усилитель 3 устанавливает коэффициент усиления К, равный К>

=2 ""с =1. Напряжение, поступающее с блока 2 фотоприемников, преобразуется калибровочным усилителем 3 в напряжение Ц,1, поступающее на первый вход компаратора 6, причем

= 4" Кцс

Компаратор 6 сравнивает напряжения

U и Цз и выдает в регистр 11 вводания Б,» способом, аналогичным масштабированию при выполнении программы

Калибровка, в результате чего процессор 16 подбирает такой код

N,, что

U ott

iU» U„n.

Затем процессор 16 выполняет аналого-цифровое преобразование напряже10 ния U способом, аналогичным аналого-цифровому преобразованию при вы11 tt полнении программы Калибровка . В результате вырабатывается код N < .такой, что

»5 fа

"0, Затем процессор рассчитывает величину ! х

20 E 2 "е 2"

После чего процессор 16 рассчитывает пропускание исследуемого образца е NEт

Хк . М2

25 Далее процессор 16 через регистр 12 ввода-вывода выводит рассчитанное значение на цифровое табло 14 и переходит к ожиданию нового сигнала с клавиатуры 15.

Формирование временных интервалов для проведения вычислительных функций процессором 16, а также тактирование всех регистров осуществляется таймером 18, который формирует

M необходимые интервалы от задающего генератора 19.

Фотометр выгодно отличается от .известного устройства, так как обла,дает более высокой точностью от40 носительных измерений, и вследствие того, что измеряемый сигнал и сигнал калибровки практически приводятся к одинаковым значениям, имеет более широкий динамический диапазон работы. Кроме того, предлагаемый фотометр позволяет измерять концентрацию примесей и активность изменения оптических сред, что расширяет

его функциональные возможности.

3 1200137 вывода код 1011 в случае, если П ц

t1 11 г или код l, в случае, если U U

2 Процессор 16 анализирует код, поступивший в регистр 11 ввода-вывода, и в случае, если поступил код "0" (т.е.

U.» с U ), последовательно постунает через регистр ввода-вывода на схему е I

4 "цифрового управления коэффициентом усиления код N 1,2,..., и т.д. до тех пор, пока не подберет код МК11 =N» no приходу которого калибровочный усилитель 3 установит такой К11, что U» станет больше U

Таким образом, в результате масштабирования напряжения U процессор

16 подбирает такой код N (и такой

К, калибровочного усилителя 3), что — " " «П, «U,„ (1) причем U» Пх

Затем процессор 16 с помощью .UAII ? компаратора 6 и источника 8 опорного напряжения выполняет аналого-цифровое преобразование напряжения U», в результате чего процессор вырабатывает код N такой, что (2), Затем на основании соотношений (1) и (2) процессор 16 рассчитывает величину Х„= U«/0

1 N и запоминает ее в качестве калибровочного числа в запоминающем устройстве 1?. На этом выполнение программы "Калибровка" процессором 16 заканчивается, и процессор переходит в состояние ожидания поступле ния с клавиатуры 15 нового кода нажатой клавиши.

Если после этого нажать клавишу

"Измерение пропускания" процессор 16 переходит к выполнению программы

"Измерение пропускания" (при выполнении этой программы в оптическом блоке 1 должен быть установлен исследуемый образец). Процессор 16 производит мастабирование напряже1200137

ДЦП

Составитель А..Чурбанов

Редактор А,Шишкина Техред М,Пароцай. Корректор Л.Пилипенко

Заказ 7857/47 Тираж 89б .. 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