Способ определения концентрации компонента в веществе

 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности к способам измерения концентрации определяемого компонента в анализируемом веществе по результату воздействия анализируемого вещества на вспомогательный оптический сигнал. Цель изобретения - повышение точности измерения при сохранении быстродействия . Способ измерения концентрации компонента ; в веществе включает формирование периодической последовательности вспомогательных оптических импульсов, амплитудную модуляцию вспомогательных импульсов анализируемым веществом, фотоэлектрическое преобразование модулированных импульсов, усреднение мгновенных значений преобразованных импульсов и оценку концентрации по результату усреднения. Перед усреднением мгновенных значений преобразованных модулированных импульсов каждый импульс преобразовывают в последовательность цифровых сигналов о мгновенных значениях величины импульса, вычисляют среднее значение величины импульса, формируют нижний пороговый сигнал меньше вычисленного среднего значения и верхний пороговый сигнал больше вычисленного среднего значения, каждый цифровой сигнал сравнивают с пороговыми сигналами и задерживают сигналы о значениях амплитуд вне даипазона значений, ограниченного пороговыми сигналами, причем величины пороговых сигналов устанавливают в соответствии с соотношением АПОр А(1±о), где А - среднее значение усредняемых мгновенных значений величины модулированного импульса; о - величина, определяемая допустимой погрешностью измерения. Величину определяемую допустимой погрешностью измерения, устанавливают не более предела допустимой погрешности измерения концентрации определяемого компонента вещества. Для цифровых сигналов, прошедших амплитудную селекцию по мгновенному значению величины импульса, повторяют операции вычисления среднего значения, формирования пороговых сигналов, сравнения с ними каждого сигнала, задержки сигналов, пока их число до сравнения станет равным числу сигналов после сравнения. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. Ј СГ С5 оэ о ОО оо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (!!1 (У1)5 G 01 N 21/59

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4620608/25 (22) 14.12.88 (46) 23.03.91. Бюл. Н 11 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт аналитического приборостроения (72) И.П.Ахмедзянов, Б.И.Буряк, lO.Н.Максименко и Л.N.Ìîñåíêèñ (53) 535.24 (088.8) (56) Рудько Б.Ф. и др. Оптичн1 прилади для автоматизац а х м чних виробництв. Киев. Техника, 1968, с.17, рис.6.

Автоматизация анализа химического состава вещества, 1969, вып.IV.

Киев: УкрНИНТИ, с.40. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

КОМПОНЕНТА В ВЕЩЕСТВЕ (57) Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности к способам измерения концентрации оп-. ределяемого компонента в анализируемом веществе по результату воздействия анализируемого вещества на вспомогательный оптический сигнал. Цель изобретения — повышение точности измерения при сохранении быстродействия. Способ измерения концентрации компонента; в веществе включает формирование периодической последовательности вспомогательных оптических импульсов, амплитудную модуляцию вспомогательных импульсов анализируемым веществом, фотоэлектрическое преобразование модулированных импульсов, усреднение мгновенных значений преобразованных импульсов и оценку концентрации по результату усреднения. Перед усреднением мгновенных значений преобразованных моду-. лированных импульсов каждый импульс преобразовывают в последовательность цифровых сигналов о мгновенных значениях величины импульса, вычисляют среднее значение величины импульса, формируют нижний пороговый сигнал меньше вычисленного среднего значения и верхний пороговый сигнал больше вычисленного среднего значения, каждый цифровой сигнал сравниваю" с пороговыми сигналами и задерживают сигналы о значениях амплитуд вне даипаэона значений, ограниченного порого- д выми сигналами, причем величины пороговых сигналов устанавливают в соответствии с соотношением А,7о = пор

= А(14 0 ), где А — среднее значе- С ние усредняемых мгновенных значений величины модулированного импульса;

F — - величина, определяемая допустимой погрешностью измерения. Величину, определяемую допустимой погрешностью измерения, устанавливают не более предела допустимой погрешно тиизмерения концентрации определяемого компонента вещества. Для цифровых сигналов, прошедших амплитудную селекцию по мгновенному значению величины импульса, повторяют операции вычисления среднего значения, формирования пороговых сигналов, сравнения с ними каждого сигнала, задержки сигналов, пока их число до сравнения д, станет равным числу сигналов после сравнения. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1636738

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности к способам измерения концентрациИ определяемого компонента в анализируемом веществе по результату воздейст" вия анализируемого вещества на вспомогательный оптический сигнал.

Цель изобретения — повышение точности измерения при сохранении быстро-10 действия.

На чертеже представлено устройство, реализующее способ.

Способ осуществляют следующим образом. 15

Исследуемое вещество освещают периодической последовательностью световых импульсов и регистрируют прошедшее излучение с.помощью фотоэлектрического преобразователя. 20

Получаемые электрические импульсы преобразовывают в последовательность цифровых сигналов, соответствующих мгновенным значениям амплитуды импульсов, вычисляют среднее за время 25 импульса значение амплитуды и сравнивают это значение с предварительно сформированным верхним и нижним пороговыми уровнями. Величины пороговых сигналов выбнрают в соответствии с 30 соотношением

А = А (1 (), где А — среднее значение амплитуды

1в серии импульсов, — величина, определяемая допустимой погрешностью измерений.

Сигналы, не попадающие в интервал 4р значений между верхним и нижним порогами, исключаются из дальнейшей об« работки, для остальных сигналов вновь вычисляют среднее для серии значение, после чего среднюю ампли- 45 туду в каждом импульсе сравнивают с новыми пороговыми значениями, соответствующими новому среднему значению для серий импульсов.

После этого вновь исключают сигналы, выходящие за интервал между пороговыми значениями. Цикл повторяют до тех пор, пока числа импульсов до и после сравнения с пороговыми значениями не оказываются равными. Для выделенной таким образом последовательности сигналов определяют среднее значение и считают его соответствующим действительной концентрации исследуемого компонента. в веществе. устройство для реализации способа представляет собой оптический двухволновой анализатор.

Анализатор содержит генератор 1 оптических импульсов в виде последовательно установленных источника оп» тического излучения и обтюратора, кювету 2 с анализируемым веществом, йотоэлектрический преобразователь

3, дополнительный фотоэлектрический преобразователь 4 синхронизирующих оптических импульсов, электронные ключи 5 и 6, блок 7 усреднения импульсных сигналов 1-ro канала, блок 8 усреднения импульсных сигналов 2-го канала, блок 9 обработки усредненных сигналов, выходной измерительный прибор 10.

Каждый канал между электронным ключом и блоком усреднения импульсных сигналов канала содержит соответственно блоки 11 и 12 дополнительного преобразования модулированных по амплитуде импульсов, в состав которого входят аналого-цифровой преобразователь 13, устройство 14 усредне ния мгновенных значений импульса, масштабные преобразователи 15 и 16, двухуровневый дискриминатор 17 мгновенных значений в виде цифрового фильтра, блоки 18 и 19 памяти, счетчики 20 и 21 импульсов, элемент 22 сравнения, ключи 23 и 24,устройство 25 управления.

Анализатор работает следующим образом.

Генератор 1 формирует периодическую последовательность оптчческих импульсов, которая представляет собой суперпозицию последовательности импульсов на длине волны в области поглощения определяемым компонентом (импульсы первого вида) и последовательности импульсов на длине волны вне названной области (импульсы вто-. рого вида). Одновременно генератор

1 формирует периодическую последовательность оптических импульсов синхронизации.

Вспомогательные импульсы подаются на кювету 2 с анализируемьм веществом. При прохождении через кювету они модулируются по амплитуде анализируемым веществом, что обусловлено поглощением части световой энергии веществом. Модулированные оптические

A(1-о ) « А; (А(1+8) .

5 163 импульсы поступают на фотоэлектричес1 кий преобразователь 3 и преобразовываются последним в последовательность электрических импульсов, модулированных по амплитуде анализируемым веществом.

Оптические импульсы синхронизации преобразовываются дополнительным фотоэлектрическим преобразователем 4.

Модулированные по амплитуде импульсы поступают на электронные ключи 5 и 6, управляемые импульсами синхронизации от дополнительного преобразователя 4.

При отсутствии импульса синхронизации на управляющих входах ключи 5 и 6 закрыты. При наличии на управляющем входе импульса синхронизации ключ 5 пропускает импульсы первого вида, а ключ б — импульсы второго вида. Модулированные по амплитуде импульсы соответствующего вида поступают соответственно в блоки 11 и 12 дополнительного преобразования.

Каждый импульс, поступающий на вход блока дополнительного преобра— зования преобразуется следующим образом.

Аналого-цифровой преобразователь

13 поступающий на его вход импульс равномерно квантует по времени и преобразовывает мгновенные значения

А величины импульса в последова( тельность цифровых сигналов. Цифровые сигналы поступают в блок 18 памяти и устройство 14 усреднения. Среднее значение А мгновенных значений А, в цифровой форме масштабируется масштаб ным преобразователем 15 в величину

A(1i 3) и масштабным преобразователем

16 в величину A(1-о), где h равна пределу допустимой относительной погрешности измерения концентрации определяемого ком— понента в веществе. Значения

А(1+ ) и X(1-3) поступают на управляющие входы дискриминатора 17 в качестве верхнего и нижнего пороговых сигналов.

По командному сигналу устройства 25 блок 18 памяти выдает на вход дискриминатора 17 и счетчика 20 импульсов набор цифровых сигналов о значениях А. Каждый цифровой сигнал сравнивается в дискриминаторе 17 с пороговыми сигналами. Цифровые сигналы о мгновенных значениях величины импульса вне диапазона значений, ограниченного пороговыми сигналами, 6738 6 задерживаются. С выхода дискриминатора 17 на входы счетчика 21 импульсов и блока 19 памяти поступает набор

5 цифровых сигналов о значениях А; удовлетворяющих соотношению

1ð Число этих сигналов на выходе дискриминатора 17 может быть меньше числа сигналов íà его входе.

Счетчик 20 считает число сигналов, поступивших на вход дискриминатора 17.

Счетчик 21 считает число сигналов, прошедших дискриминатор 17.

Если эти числа, сравниваемые в устройстве 22, равны, устройство 22 запускает устройство 25 управления и открывает ключ 24. С устройства 25 управления на вход блока 19 памяти поступает управляющий сигнал. Серия цифровых сигналов, прошедших через дискриминатор, подается на выход блока дополнительного преобразования и поступает в блок 7 усреднения.

Если сравниваемые в устройстве 22 числа сигналов не равны, устройство

22 открывает ключ 23, а блок 19 памя30 ти по сигналу устройства 25 выдает через ключ 23 серию цифровых сигналов, прошедших через дискриминатор. Эти сигналы поступают на входы блока 18 памяти и устройства 14 усреднения.

Они преобразовываются аналогично сигналам, поступившим в первом цикле дополнительного преобразования с выхода аналого-цифрового преобразователя 13.

40 Циклы преобразования сигналов, прошедших дискриминатор 17, повторяются, пока их число в текущем цикле до сравнения станет равным числу сигналов после сравнения. По мере повто45 рения циклов лпераций преобразования количество преобразуемых сигналов уменьшается.

Дополнительно преобразованные серии цифровых сигналов поступают соответственно в блоки 7 и 8 усреднения сигналов. Выходные сигналы блоков 7 и 8 поступают для дальнейшей обработки в блок 9. Результирующий выходной сигнал блока обработки усредненных сиг- налов 9 поступает на выходной измерительный прибор 10. отградуированный в единицах концентрации определяемого компонента анализируемого вещества.

1636738

Применение способа позволяет по- высить точность при неизменной длительности цикла измерения.

Формула изобретения

1. Способ определения концентрации компонента в веществе, включающий формирование периодической после- 1О довательности оптических импульсов, фотоэлектрическую регистрацию импульсов, прошедших через анализируемое вещество, усреднения мгновенных значений за серию зарегистрированных 15 импульсов и оценку концентрации по результату усреднения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьг нения точности при сохранении быстродействия, перед усреднением мгновен- 20 ных значений за серию зарегистрированных импульсов, каждый импульс преобразовывают в последовательность цифровых сигналов о мгновенных значениях:величины импульса, вычисляют среднее значение величины импульса, формируют нижний пороговый сигнал меньше вычисленного среднего значения и верхний пороговый сигнал больше вычисленного среднего значения, каж- 3О дый цифровой сигнал сравнивают с пороговыми сигналами и осуществляют амплитудную селекцию путем задержания сигналов со значениями амплитуд вне диапазона значений, ограниченного пороговыми сигналами, причем величины пороговых сигналов устанавливают в соответствии с соотношением

Ano = A (1 6), где А — среднее значение для средних величин импульсов за се1PHIO — величина, не превышающая предел," допустимой погрешности определения концентрации компонента в веществе, а усредняют мгновенные значения импульсов, прошедших амплитудную селекцию.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что; для цифровых сигналов, прошедших амплитудную селекцию по мгновенному значению величины импульса, повторяют операции вычисления среднего значения А, формирования пороговых сигналов, сравнения с ними каждого сигнала, задержки сигналов до равенства их числа до сравнения и после сравнения.

1636738

Составитель А.Грузинов

Редактор Л.Зайцева Техред М.Дидык

Корректор А.Обручар

Заказ 811 Тираж 409 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, уЛ. Гагарина, 101