Фотометрический анализатор

 

Изобретение касается физикохимических измерений и позволяет повысить точность измерения концентрации одного из компонентов раствора за счет введения в основной блок обработки (ОБО) 6 усилителя разностного сигнала рабочего канала и включения регулируемого делителя 8 ОБО между синхронным детектором 7 и куль органом 9 ОБО. Сканирование свето ,2 фильтров 2 по двум проходяпхим чер ез кюветы 3 и 4 лучам от источника 1 создает на приемнике 5 четыре сигнала . Два из них (рабочий канал) подвергаются обработке по методу элекрической компенсации в ОБО, два других (сравнительный канал) - в дополнительном блоке 11 обработки. Происходит исключение влияния изменений характеристик источника излучения, светофильтров и приемника за счет компенсаций, вызванных этим влияни ем изменений выходного сигнала в соответствии с выражением статической характеристики устройства W K(V,,V7,:)/(V, - 1. где ккоэффициент пропорциональности, VPP, VPJ, - сигналы рабочего канала от рабочей и сравнительной кювет соответственно , Vj.p , Vcc - то же, для сравнительного канала. 1 ил. i (Л tsD 00 00 ел о со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 G 01 J 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И AST0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3950898/24-25 (22) 06.09.85 (46) 07.02.87. Бюл. 1р 5 (72) И.В.Кораблев, А.И.Поляков, С.П.Свиргун и А,И,Шевчук (53) 535.242(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 989332, кл. С 01 J 1/44, 1983.

Авторское свидетельство СССР

В 842424, кл, G 01 J 1/44, 1981, (54) ФОТОМЕТРИЧЕСЙП1 АНАЛИЗАТОР (57) Изобретение касается физикохимических измерений и позволяет повысить точность измерения концентрации одного из компонентов раствора за счет введения в основной блок обработки (ОБО) 6 усилителя разностного сигнала рабочего канала и включения регулируемого делителя 8 ОБО между синхронным детектором 7 и нульорганом 9 ОБО. Сканирование свето„„SU„„1288509 А1 фильтров 2 по двум проходящим через кюветы 3 и 4 лучам от источника 1 создает на приемнике 5 четыре сигнала. Два иэ них (рабочий канал) подвергаются обработке по методу элекрической компенсации в ОБО, два других (сравнительный канал) — в дополнительном блоке 11 обработки. Происходит исключение влияния изменений характеристик источника излучения, светофильтров и приемника за счет компенсаций, вызванных этим влиянием изменений выходного сигнала в соответствии с выражением статической характеристики устройства M =

= K(V V )/(V U ) — 1 ° где К— коэффициент пропорциональности, 7рр, V — сигналы рабочего канала от рабочей и сравнительной кювет соответственно, V, V„- то же, для сравнительного канала. 1 ил.

09 2 иэлучение источника I одним иэ светофильтров, например рабочим, а в другие два момента времени — другим светофильтром, например сравнительным. 3a полный оборот диска на приемнике 5 образуется четыре импульса напряжения сигнала, соответствующие взаимодействию излучений в полосе пропускания каждого иэ светофильтров с образцами в каждой из кювет.

Все сигналы поступают на вход синхронного детектора 7 основного блока 6 обработки. Работа детектора

7 синхронизирована таким образом, что на его выходах выделяются напряжения сигналов U u U, соответае в ствующие вэаимодеиствию с образцом в рабочей кювете излучений, пропускаемых соответственно рабочим и сравнительным светофильтрами.

Одновременно все сигналы поступают в дополнительный блок обработки на вход регулируемого делителя

l2, а с его выхода — на вход синхронного детектора 13. Работа синхронного детектора 13 синхронизирована таким образом, что на его выходах выделяются напряжения сигналов Бр и Б,, соответствующие взаимодействию излучений пропускаемых соответственно рабочим и сравнительным светофильтрами с образцом в сравнительной кювете.

Напряжения сигналов U и U подаются на входы нуль-органа 14, а усиленная разность этих напряжений поступает на управляющий вход регулируемого делителя 12. Таким образом, с помощью нуль-органа 14 и регулируемого делителя 12 поддерживается равенство сигналов U и Uc сравнительного канала (соответствующих пропускаиию сравнительного светофильтра).

Фотометрический анализатор работает следующим образом.

Ось вращения диска электромеханического модулятора расположена отно- у сительно окон кювет 3 и 4 таким образом, что при его вращении в первые два момента времени через рабочую и эталонную кювету пропускается

1 1 2885

Изобретение относится к области физико-химических измерений и может. быть использовано для анализа веществ в различных производствах химической, нефтехимической, пищевой и

1 других отраслей промьппленности.

Цель изобретения — повьппение точности измерений.

На чертеже показана схема устройства. tO

Фотометрический анализатор содержит источник 1 излучения, электромеханический модулятор со светофильтрами 2, эталонную 3 и измерительную 4 кюветы, фотоприемник 5 и подключен- 15 ный к его выходу основной блок б обработки, состоящий из последовательно включенных синхронного детектора 7, регулируемого делителя 8, нуль-органа 9 и усилителя 10 напря- 20 жения постоянного тока. Дополнительный блок 11 обработки содержит регулируемый делитель 12, синхронный детектор 13 и нуль-орган 14 . Вход регулируемого делителя 12 соединен с выходом приемника, а его выход— с входом синхронного детектора, первый выход которого соединен с вторым входом нуль-органа 9, а второй выход — с вторым входом нуль-органа 14, 30 с первым входом которого соединен второй выход синхронного детектора

7. Выход нуль-органа 14 соединен с управляющим входом регулируемого делителя 12. Регулирующее устройство 35

15 подключено к выходу усилителя 10.

В качестве регулируемых делителей

8 и 12 может быть использован поле- . вой транзистор с включенным в цепи стока резистором, который служит 40 верхним плечом делителя с подачей управляющего напряжения на затвор, В качестве нуль-органов может быть использован любой операционный усилитель с дифференциальным входом, 45 например, на основе микросхем серий

К140, К553, К544, К551, К574 и др.

На этих же микросхемах может быть выполнен усилитель 10 напряжения постоянного тока. 50

Напряжение сигнала Uð с выхода синхронного детектора 13 подается на один вход нуль-органа 9, а на второй его вход подается с выхода синхронного детектора 7 через регулируемый делитель 8 напряжение сигнала 1/vv Разность напряжений сигналов Ц, и U „с выхода нуль-органа 9 подается через усилитель 10 на управляющйй вход регулируемого делителя

8 и на вход регистрирующего устройства 15, Таким образом, осуществляется электрическая компенсация изменений рабочего сигнала U р, вызван1288509 рактеристики) предлагаемого фотометрического анализатора

U U p — U П

W = рс ар рр сс или

5 W = — —— рс уз 1) . (7)

К„ рр сс

Анализ выражения (7) показывает, что изменения напряжений сигналов, вызванные, спектральными сдвигами, 10 будут компенсироваться.

Формул а из о бр е т е ния

Очевидно, что при электрической компенсации обеспечивается соотношение

1 — SU (2) 20 где U — относительное изменение сигнала Б

В свою очередь, при компенсации

Зи = W(„, (3) где К „— коэффициент (крутизна) пре- 25 образования регулируемого делителя по управляющему входу.

Подставив последовательно (3) в (2) и в (1) и решив относительно W, 30

t получим следующее выражение выходно- го сигнала:

W — - "- - (4) рр ч п

В системах с обратной связью всегда обеспечивается соотношение

U» К К„ >! I, поэтому выражение (4) можно переписать в виде

W = С Ь. ю

U К вЂ” U (5)

U К„

Значение Кд можно определить иэ

1 условия уравновешивания сигналов U и Uðð с помощью нуль-органа 14 и регулируемого делителя !2 рс се Кд 0 °

f откуда К = — — - — — — (б) с

*f U сс

Подставив (б) в (5), получаем окончательное выражение выходного сигнала (уравнение статической хаСоставитель А

Редактор А.Ворович Техред М.Ходан

40

Заказ 7797/38 Тираж 799 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква ° 1(-35 ° Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ных изменениями содержания измеряемого компонента раствора.

Аналитически можно показать, что в фотометрическом анализаторе выходная величина более инвариантна к влияющим факторам и неинформативным параметрам.

Выходной сигнал W можно представить в следующем виде: где К К вЂ” коэффициенты передад р А чи регулируемых делителей

Ь

12 и 8 соответственно;

К вЂ” коэффициенты усиления усилиу теля 10. 55

Фотометрический анализатор, содержащий источник излучения, установленные по ходу излучения электромеханический модулятор со светофильтрами, эталонную и измерительную кюветы и фотоприемник, основной блок обработки, включающий синхронный детектор, регулируемый делитель и нуль-орган, дополнительный блок обработки, включающий последовательно включенные регулируемый делитель, синхронный детектор и нуль-орган, второй вход которого соединен с вторым выходом синхронного детектора основного блока обработки, а второй выход синхронного детектора дополнительного блока обработки соединен с вторым входом нуль-органа основного блока обработки, и регистрирующее устройство, отличающийся тем, что, с целью повьппение точности измерения,-в состав основного блока обработки введен дополнительно усилитель, включенный между выходом нуль-органа основного блока обработки и входом регистрирующего устройства, а регулируемый делитель основного блока обработки включен между первым выходом синхронного детектора и входом нуль-органа основного блока обработки, причем управляющий вход регулируемого делителя соединен с выходом усилителя, а вход синхронного детектора основного блока обработки соединен с входом регу- . лируемого делителя дополнительного блока обработки и с выходом фотоприемника. .Чурбаков ич Корректор А.Тяско