Оптический анализатор

 

Изобретение касается конструкций фотометрических устройств. Цель изобретения - повышение точности измерений . После выполнения измерений на аналитической и эталонных длинах волн перед фотоприемником дополнит тельно вводятся поочередно два.светофильтра из одинакового материала, но неровной толщины. Обработка результатов измерений с учетом приращений сигнала, вызванных введением светофильтров , позволяет скомпенсировать медленно менякяцуюся систематическую погрешность и в -5 раз повысить точность измерений.Величины коэффициентов поглощения дополнительных светофильтров подбираются, исходя из соотношений , приведенных в формуле изобретения . 1 ил. г С/)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ Ц

РЕСПУБЛИК (1% (И) А1 (SDg С 01 J 1 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3792930/24-25 (22) 20.09.84 (46) 23 05.87. Бюл. У 19 (71) Научно-исследовательский институт автоматизации производственных процессов в промышленности (72) Т.А. Гвердцители, И.В. Кикадзе, Г.В; Шуглиашвили, Н.Г. Чаруев, И.С. Маградэе, Л.А. Надирадзе и И.М. Иосебашвили (53) 535.24(088.8) (56) Вечкасов И.А. и др. Приборы и методы анализа в блккней инфракрасной области. М.: Химия, 1977, с.149. .Анализатор влажности "Анакон106", 1979, Промышленный каталог

ГПНТБ фК 3225-79. (54) ОПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР (57) Изобретение касается конструкций фотометрических устройств. Цель изобретения — повышение точности измерений. После выполнения измерений на аналитической и эталонных длинах волн перед фотоприемником дополни-. тельно вводятся поочередно два светофильтра из одинакового материала, но неровной толщины. Обработка результатов измерений с учетом приращений сигнала, вызванных введением светофильтров, позволяет скомпенсировать медленно меняющуюся систематическую погрешность и в 3-5 раз повысить точность измерений. Величины коэффициентов поглощения дополнительных светофильтров подбираются, исходя из соотношений, приведенных в формуле изобретения, 1 ил.

1 13

Изобретение относится к фотоэлект. рическим устройствам, основанным на измерении интенсивности отраженного от анализируемого вещества или прошедшего через него излучения и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, пищевой, химической и других отраслях промышленности, где требуется определение содержания воды или других химических соединений в твердых и жидких средах.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет уменьшения систематической и медленно меняющейся погрешности (коррелированной погрешности).

На чертеже представлена блок-схема оптического анализатора.

Оптический анализатор содержит источник 1 излучения с устройством формирования потока, преобразователь

2, светофильтры 3 и 4 неравной толщины (иэ одинакового материала),электромагнитный механизм 5, приемник 6 излучения, выполненный с усилителем, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7, управляюще-вычислительное устройство (УВУ) 8, индикатор 9. При этом УВУ имеет выход 10 на управляющий элемент, например ЭВМ. Первичный преобразователь 2 может быть выполнен различным образом.

Предлагаемый анализатор содержит также модулятор 11, селективный светофильтр 12, пропускающий поток света с анализируемой длиной волны поглощения определяемым компонентом, селективный светофильтр 13 с длиной волны, не поглощаемой определяЕмым компонентом, объектив 14, отражающее анализируемое вещество в держателе

15. Возможно выполнение преобразова.теля с держателем в виде кюветы с анализируемым веществом, работающим на пропускание светового потока от источника 1 излучения.

Оптический анализатор работает следующим образом.

Источник 1 излучения направляет сформированный поток излучения на анализируемое вещество 15. Отраженное от анализируемого вещества излучение проходит через объектив 14 и поочередно светофильтры 13 и 12, установленные на вращающемся диске модулятора 11, преобразуется в световые импульсы и также поочередно попадает.на приемник излучения (при обесточенных электромагнитных механизмах

12400 2

5. Усиленное импульсное напряжение приемника Ь, соответствующее отражающей способности анализируемого вещества на длинах волны пропускания светофильтров 12 и 13, поступает через

АЦП 7 на УВУ 8, вычисляющее отношение q интенсивностей отраженной от анализируемого вещества на волнах 7, и 9 пропускания светофильтров

10 12 и t3 и параметр р = 1 — q как более удобный для расчетов.

Нелинейная градуировочная кривая, построенная с соблюдением всех требований метрологии, в УВУ аппфоксимируется кусочно-квадратичной зависимостью

Р =а +b ъ

1 I \ Ъ

20 где w — концентрация определяемого компонента; а Ь; — коэффициенты градуировочной

1 кривой;

i=1,2,...,n — число участков аппрок25 симации.

Коэффициенты а„, b, не постоянны во времени и в общем случае являются случайными функциями времени.

Однако за короткий промежуток време30 ни их можно считать постоянными и вычислить с помощью УВУ на основании результатов дополнительных измерений Р, и Р, проводимых при введении поочередно (по командам УВУ) светофильтров 3 и 4 неравной толщины.

Введение в общем канале измерений дополнительных светофильтров 3 и 4 неравной толщины вызывает дополнительные постоянные, эталонные изменения параметра Р, соответствующие эталонным изменениям концентрации bW

УВУ получает два дополнительных сигнала Р, Р, которые равны

P, = а;+ b (w+bw ) .

P = а;+ b. (w + gw )

50 Решая эту систему уравнений относительно коэффициентов а; и Ь; получим искомую концентрацию w:

Где

1312400

За счет постоянного и частного определения значений коэффициентов а; и b; достигается автокоррекция сквозных градуировочных характеристик всего измерительного тракта и значитель- 5 ное уменьшение систематической имедленно изменяющейся (коррелированной) погрешности.

Толщины светофильтров 3 и 4 подбираются таким образом, чтобы поглоще- 10 ния йР, ЬР соответствовали 1/5-1/б изменения поглощения измеряемого компонента по диапазону. В противном случае либо изменения 6 Р,, b Р не различаются в пределах погрешности 15 измерения, либо попадают на различные участки аппроксимации. По этой же причине различие в коэффициентах пропускания светофильтров Т, и Т должно превышать по крайней мере в Л1 три раза погрешности их аттестации. формула изобретения

Оптический анализатор, содержащий 25 источник излучения с устройством формирования светового потока, оптически связанный с приемником излучения через преобразователь, включающий держатель анализируемого объекта и 30 механизм, обеспечивающий попеременное поступление на приемник излучения световых потоков с аналитической длиной волны, поглощаемой анализируемым объектом, и эталонной длиной волны, при этом приемник излучения выполнен с усилителем и соединен с индикатором через аналого- цифровой преобразователь и управляюще-вычислительное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он дополнительно содержит два светофильтра неравной толщины из одинакового материала, расположенные между преобразователем и приемником излучения, и электромагнитный механизм, соединенный со светофильтрами для обеспечения попеременного ввода светофильтров в световой поток с анализируемой длиной волны и соединенный с управляюще-вычислительным устройством, причем коэффициенты поглощения Т; (i=1,2) каждого светофильтра выбирают таким образом, чтобы величина составила от 1/5 до 1/6 от величины где q — отношение интенсивностей на аналитической и эталонной длинах волн; (1) (2) значения. параметра q соответствующее началу и концу диапазона измерений, при этом различие в коэффициентах поглощения светофильтров превышает по крайней мере в три раза погрешности значений величин Т; .

1312400

Составитель В. Калечиц

ТекредЛ.Сердюкова Корректор M. Пожо

Редактор А. Сабо

Заказ 1962/39 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4