Способ измерения концентраций и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной технике и может использова.тьизмерения концентраций жидкихи газообразных дисперсных веществ в различных отраслях народного хозййства. Целью изобретения является повышение точности и чувствительности измерения концентраций. В способе измерения концентраций путем облучения исследуемого вещества световым потоком, приема и регистрации прошедшего и опорного световых потоков облучаюгций световой поток модулируют во времени линейно со ступенчатым нарастанием, измеряют и фиксируют число ступеней опорного полученного потока и измеряют число ступеней, прошедшего светового потока в момент равенства его опорному,, а о концентрации вещества судят по логарифму отношения числа ступеней прошедшего и опорного световых потоков. Устройство содержит генератор импульсов, элемент И, схему измерения числа ступеней опорного -полученного светового потока, схему установки нуля, цифро-аналоговый преобразователь, . измеритель отношений, управляемый генератор тока, блок цифровой индикации , приемник опорного светового потока, усилитель опорный, устройство выборки и хранения, приемник измерительного светового потока, усилитель измерительный и компаратор , 2 с.п. ф-лы, 1 ил. ы

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР, ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4105489/31-25 (22) 28.05.86 (46) 07.11.88. Бюл. Ф 41 (71) Физико-механический институт им.Г.В.Карпенко (72) П.M.Ñîïðóíþê, А.А,Пац и В.H.Áà÷åê (53) 535.24(088.8) (56) Гринштейн МаM., Кучикян Л.М.

Фотоэлектрические концентратомеры для автоматического контроля и регулирования. — M.: Машиностроение, 1966, с. 64-73.

Клименко А.П.Методы и приборы для измерения концентрации пыли, M. Химия, 1978, с. 50-55, 156-174 ° (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения концентраций жидких и газообразных дисперсных веществ в различных отраслях нарсдного хозяйства. Целью изобретения является повышение точности и чувствительности измерения концентраций, В способе.ЯО 4З6ОЗ2 (51) 4 С 01 N 21/86 G 01 J 1/44 измерения концентраций путем облучения исследуемого вещества световым потоком, приема и регистрации прошедшего и опорного световых потоков облучающии световой поток модулируют во времени линейно со ступенчатым нарастанием, измеряют и фиксируют число ступеней опорного полученного потока и измеряют число ступеней, прошедшего светсвогс потока в момент равенства его опорному. а о концентрации вещества судят по логарифму отношения числа ступеней прошедшего и опорного световых потоков. Устройство содержит генератор импульсов, . элемент И, схему измерения числа .ступеней опорного -полученного световогс потока, схему установки нуля, цвбро-авапоговыа преобравоветепь, измеритель отношений, управляемый генератор тока, блок цифровой ин- ф дикации, приемник опорного светового потока, усилитель опорный, устройство выборки и хранения, приемник р@Ь измерительного светового потока, усилитель измерительный и ксмпара- ф тор. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. 4>

1436032 и

f(t) - ЬФ; х (t — t;), i=3 где 2(-t;) — функция Хэвисайда; и — величина изменения светового потока за время

t ° — t ° .

1+ 1 9

n — - число ступеней прошедшего светового потока.

Тогда прошедший через исследуемое вещество световой поток, учитывая закон Бугера Ламберта-Бэра, примет вид и "Рц(й) = Ь<Р ехр(— чС1), 7(t-t;), i где р — коэффициент поглощения иссле дуемого вещества; длина оптического пути; концентрация. за опорный световой поток величину

С—

Если принять

Ф,(t) = m- Ь Р, где ш — целое положительное число ступеней опорного. светового потока, причем ш и, Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения концентраций жидких и газообразных дисперсных веществ в различных отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения — повышение точности и чувствительности измерения.

На чертеже представлена структур- 10 ная схема устройства для реализации способа измерения концентрации.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, элемент И 2, схему 3 измерения числа ступеней опорного све- l5 тового потока, схему 4 установки нуля, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 5, измеритель 6 отношения, управляемый генератор 7 тока (УГТ), блок 8 цифровой индикации (БЦИ), приемник 9 20 опорного светового потока, источник

10 светового потока, усилитель 11 опорный, исследуемое вещество 12, устройство 13 выборки и хранения (УВХ), приемник 14 измерительного 25 светового потока, усилитель 15 измерительный и компаратор 16, Сущность изобретения поясняется следующим образом.

Исследуемое вещество облучается 30 световым потоком то при получают

Так как и ) Х(е-t ) )= и, то

1 и

С = -- 1п 1 m

Устройство работает следующим образом.

Импульсы с генератора 1 импульсов поступают на схему 4 установки нуля и через элемент И 2 на схему 3 измерения числа ступеней опорного полученного светового потока и на цифроаналоговый преобразователь 5, который формирует ступенчатое нарастающее напряжение, поступающее на вход управляемого генератора 7 тока, нагруженного на источник 10 светового потока. Промодулированный световой поток принимается приемником 9 опорного светового потока, который преобразует его в ток, а усилитель 11 опорный—, в напряжение, поступающее на устройство. 13 выборки и хранения, управляемое схемой 3 измерения числа ступеней опорного полученного светового потока. С приходом m-ro импульса напряжение на выходе устройства 13 выборки и хранения, поступающее на первый вход компаратора 16, запоминается и хранится до момента прихода импульса со схемы 4 установки нуля.

Прошедший через исследуемое вещество 12 световой поток принимается приемником 14 измерительного светового потока, который преобразует его в ток, а усилитель 15 — измерительный -, в напряжение, поступающее на второй вход компаратора 16. В момент равенства напряжений на обоих входах компаратора 16 на его выходе формируется логический нуль, поступающий на вход элемента И 2 и запрещающий прохождение импульсов с генератора 1 импульсов. После этого в измерителе 6 отношений происходит вычисление значения;

1436032 концентрации, с использованием значений цифровых кодов и и m присутствующих на выходах смехы 3 измерения числа ступеней опорного полученного светового потока и цифроаналогового преобразователя 5, а результат поступает на блок 8 цифровой индикации.

Таким образом, по логарифму отношения цифровых кодов, присутствующих- 10 на выходах схемы измерения числа ступеней опорного полученного светового потока и цифроаналогового преобразователя, можно определить концентрацию исследуемого вещества, при- 15 чем приемник измерительного светового потока регистрирует малые приращения светового потока при отсутствии сильной фоновой засветки, Поэтому предлагаемый способ измерения концентра- 20 ции и устройство для его осуществления .обладают более высокой пороговой чувствительностью, т.е, чувствительностью к измерению малых концентраций. 25

Формула изобретения

1. Способ измерения концентраций, заключающийся в том, что направляют З0 на исследуемое вещество световой поток, регистрируют световой поток, прошедший через вещество, сравнивают его величину с величиной опорного световоГО потока и вычисляют.концент- 35 рацию исследуемого вещества, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, до проведения измерений задают величину опорного светового потока

Ф(t) = ш Р . где m — целое положительное число; 45 г

А Р— величина изменения светового потока за время Ь t=t;+, -t; направляемый на исследуемое вещество световой поток 1Р(t) модулируют во времени линейно со ступенчатым нарас- 50 танием по закону

g) (t) = h Ф; Х(е-t; ), 1-

55 где )((t-t „) — Функция Хэвисайда, а при сравнении потоков фиксируют число ступеней п промодулированного светового потока в момейт равенства величин прошедшего через вещество и опорного светового потоков, при этом концентрацию С исследуемого вещества вычисляют из выражения

1 п

С = -- 1n 11 m где р — коэффициент поглощения исследуемого вещества;

1 — длина оптического пути в исследуемом веществе.

2. Устройство для измерения концентраций, содержащее источник излучения, оптически связанный через ис« следуемое вещество с приемником про- шедшего светового потока, соединенным с измерительным усилителем, и оптически связанный с приемником опорного светового потока, соединенным с опорным усилителем, а также блок регистрации, соединенный с блоком индикации, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повьппения чувствительности и точности измерений, оно дополнительно содержит генератор импульсов, элемент И, схему измерения числа ступеней опорного светового потока, схему установки нуля, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), управляемый генератор тока, устройство выборки и хранения и компаратор, блок регистрации выполнен в виде измерителя отношений, генератор импульсов соединен с первым входом элемента И и схемой установки нуля, выход элемента Й соединен с входами ЦАП и схемой измерения числа ступеней, выходы схемы установки нуля соединены с входом сброса схемы измерения числа ступеней опорного светового потока и входом

ЦАП, цифровые выходы которого и схемы измерения числа ступеней опорного светового потока соединены с входами измерителя отношений, аналоговый выход ЦАП соединен с входом управляемого генератора тока, выход которого соединен с источником светового потока, выход опорного усилителя через устройство выборки и хранения, а также выход измерительного усилителя соединены с входами компаратора, выход которого соединен с вторым входом схемы И, а установочный вход устройства выборки и хранения соединен с цифровым выходом схемы измерения чис-, ла ступеней опорного светового потока.

1436032

Составитель В. Колечиц

Редактор А. Шандор Техред И.Дидык Корректор „Э. Лончакова

Тираж 847 Подписное

BIIHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6409

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