Устройство для эмиссионной фотометрии пламени

 

Изобретение относится к пламенным эмиссионным фотометрам, используемым для проведения физико-химического анализа. Целью изобретения является расширение диапазона измерений и повышение надежности устройства при одновременном упрощении конструкции. Цель изобретения достигается применением в качестве приемника оптического излучения фотоэлектронного умножителя, питающегося от управляемого источника высокого напряжения, управление которым через цифроаналоговый преобразователь осуществляет микропроцессор. Микропроцессор также осуществляет изменение динамических характеристик составных частей аналого-цифрового преобразователя в зависимости от интенсивности входного сигнала, что расширяет диапазон измеряемых концентраций. Оптический канал содержит систему интерференционных оптических светофильтров, приводимую в движение шаговым двигателем, который управляется микропроцессором. Наличие источника контрольного излучения позволяет проводить автоматическую диагностику устройства и коррекцию параметров. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4738546/25 (22) 04.08.89 (46) 07.07.91. Бюл. пя 25 (71) Винницкий завод газоанализаторов и

Инженерно-конструкторский кооператив

"Символ" (72) А.И.Гоноровский, Д.И.Захаров, А.Б.Та. тарчук, А.Х;Цесис, С.В.Швец и А.И.Явный (53) 535.24 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 661257, кл. G 01 3 1/04, 1977.

Пламенный фотометр Flapho — 40. Йнструкция пользователя, ГДР, "Карл Цейсс ,Йена", каталог М 32 С639 — ОЕ. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭМИССИОННОЙ

ФОТОМЕТРИИ ПЛАМЕНИ . (57) Изобретение относится к пламенным эмиссионным фотометрам, используемым для проведения физико-химического анализа, Целью изобретения является расширение диапазона измерений и повышение

Изобретение относится к пламенным эмиссионным фотометрам, используемым для проведения физико-химического анализа.

Цель изобретения — расширение диапазона измеряемых.концентраций и повышение надежности устройства при одновременном упрощении конструкции.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 — блок-схема оптического канала; на фиг.3 — блок-схема аналого-цифрового преобразователя.

1661587 А1 (я)5 G 01 J 1/44

2 надежности устройства при одновременном упрощении, конструкции. Цель изобретения достигается применением в качестве приемника оптического излучения фотоэлектронного умножителя, питающегося от управляемого источника высокого напряжения, управление которым через цифроаналоговый преобразователь осуществляет микропроцессор, Микропроцессор также осуществляет изменение динамических характеристик составных частей аналого-цифрового преобразователя в зависимости от интенсивности входного сигнала, что расширяет диапазон измеряемых концентраций. Оптический канал содержит систему интерференционных оптических свотофильтров, приводимую вдвижение шаговым двигателем, который управляется микропроцессором. Наличие источника контрольного излучения позволяет проводить автоматиче. скую диагностику устройства и коррекцию параметров. 1 э.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство (фиг.1) содержит источник 1 горючих газов, источник 2 окислителя, измеритель 3 расхода газов, блок 4 автоматического поджига газов, блок 5 распыления и сгорания, оптический канал 6, источник 7 контрольного излучения, микропроцессор

8, цифро-аналоговый преобразователь 9, источник 10 управляемого высокого напряжения, фотоприемник 11, управляемый аналого-цифровой преобразователь 12, блок 13 цифровой индикации результатов и блок 14 цифровой обработки данных, 1661587

Оптический канал (фиг.2) содержит концентратор 15 излучения, систему 16 подвижных оптических интерференционных светофильтров, блок 17 датчиков положения системы светофильтров, прецизионный управляемый шаговый двигатель 18, Управляемый аналого-цифровой преобразователь (фиг.3) содержит преобразователь 19 ток — напряжение, преобразователь

20 напряжение — частота, источник 21 опорной частоты (генератор), формирователь 22 измерительного интервала, счетчик 23 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Горючие газы от источника 1 горючих газов и окислитель, например воздух, от источника 2 окислителя проходят через измеритель 3 расхода газов и поступают в блок

4 автоматического поджига газа, где по команде, поступающей от микропроцессора 8, происходит поджиг газа.

В блоке 5 распыления и сгорания происходит сгорание исследуемого раствора.

Источник поступления исследуемого раствора не показан. Излучение, образующееся при сгорании, поступает в оптический канал 6, Далее информационный сигнал из оптического канала поступает на фотоприемник 11, где происходит преобразование энергии в электрический сигнал и усиление электрического сигнала. Фотоприемник 11 может иметь, например. один или несколь о фотоумножителей, имеющих различные амплитудно-частотные характеристики.

Расширение диапазона измеряемых концентраций в сторону больших концентраций достигается изменением коэффициента усиления фооэлектронного умножителя 11 путем изменения питающего высокого напряжения, поступающего от управляемого источника 10 высокого напряжения.

Управление источником 10 высокого напряжения осуществляется автоматически микропроцессором 8 через цифроаналоговый преобразователь 9. Кроме того, использование в: предлагаемом устройстве управляемого источника высокого напряжения для питания фотоэлектронного умножителя позволяет предотвратить насыщение последнего, что повышает надежность и время безотказной работы как фотоумножителя, так и всего устройства в целом, Аналого-цифровой преобразователь 12 преобразует аналоговый сигнал от фотоприемника 11 в цифровой код, В зависимости от заданного или автоматически определенного диапазона измерений с помощью микропроцессора 8 происходит автоматическое изменение параметров аналого-цифрового преобразователя 12, В блоке 14 цифровой обработки данных происходит под управлением микропроцессора 8 накопление измерительной информации, хранение промежуточных результатов обработки полученных данных.

Блок 14 цифровой обработки данных содержит оперативное запоминающее устройство или, например, регистры для хранения обрабатываемой информации, а также постоянное запоминающее устройство для хранения программ работы устройства в различных режимах и необходимые табличные данные. Блок 14 цифровой обработки данных также содержит органы управления устройством, с помощью которых оператор задает режим работы, единицу представления измеряемой величины, диапазон изме20 рений. Результаты измерений в выбранной оператором единице измерений представляются в блоке 13 цифровой индикации результатов, Все блоки, связанные с микропроцессором 8, представляют по от25 ношению к нему устройства ввода-вывода или ячейки внешнего запоминающего устройства. Связь микропроцессора 8 с блока-, ми в устройстве осуществляется с помощью системного интерфейса (не показан), вклю30 чающего шины данных, адреса, управления и протокол обмена.

В устройстве имеется также источник 7 контрольного излучения, представляющий собой, например, нетепловой источник из35 лучения, имеющий полосу излучения и интенсивность, близкую к измеряемым. Перед каждым измерением либо с выбраной оператором периодичностью происходит автоматическое измерение интенсивности

40 излучения источника 7 контрольного излучения, включаемого по сигналу от микропроцессора 8. При этом в памяти устройства хранятся эталонные данные, которые должны быть на выходе прибора при измерении

45 интенсивности контрольного излучения и при исправном оптико-электронном канале.

В результате сравнения эталонных данных и данных контрольного измерения микропроцессор либо выдает сигнал о работоспо50 собности устройства, либо проводит коррекцию измерительного канала, например коррекцию коэффициента усиления фотоумножителя, либо выдает сигнал о нарушении работоспособности устройства

55 с указанием кода возможной неисправности.

Оптический канал работает следующим образом, Излучение, образуемое в результате. сгорания исследуемого вещества, концентрируется в световом потоке с помощью

1661587

10

20

30

50

55 концентратора 15 излучения, На пути светового потока располагается система 16 подвижных оптических интерференционных светофильтров, причем количество фильтров определяется количеством диагностируемых элементов. Система 16 подвижных оптических светофильтров механически связана с прецизионным шаговым двигателем 18, управляемым с помощью микропроцессора 8 так,что на пути светового потока автоматически устанавливается требуемый по алгоритму работы устройства светофильтр. Установка требуемого светофильтра на пути светового потока фиксируется блоком 17 датчиков положения системы светофильтров, который выдает сигнал на микропроцессор 8 для остановки шагового двигателя 18. Автоматическая смена оптических интерференционных светофильтров позволяет за один измерительный цикл определять концентрацию нескольких веществ, находящихся в исследуемом растворе, использовать один из светофильтров для контроля за пламенем с соответствующей коррекцией результатов измерений, вводить внутренний стандарт.

После оптического интерферен ционного светофильтра оптический поток поступает непосредственно на вход фотоэлектронного умножителя 11.

Предлагаемое устройство аналого-цифрового преобразователя 12 позволяет расширить диапазон измеряемых концентраций веществ, особенно в сторону более низких концентраций, т.е. значительно повысить чувствительность устройства

Преобразователь 19 .ток — напряжение преобразует фототок от фотоэлектронного умножителя в напряжение. В качестве такого преобразователя может быть использован операционный усилитель. Далее полученное напряжение, пропорционал ьное фототоку, преобразуется в частоту на и реоб разо в ателе 20 нап ря же ни е — частота.

Полученная на выходе преобразователя частота поступает на вход счетчика 23 импульсов, на выходе которого получают цифровой код. Время счета импульсов задается формирователем 22 измерительного интервала.

При этом длительность сигнала на выходе формирователя зависит от частоты импульсов, поступающих на его вход от источника

21 опорной частоты. Источник 21 опорной частоты и формирователь 22 измерительного интервала соединены с микропроцессором 8,, с помощью которого могут меняться их характеристики. Это позволяет увеличить измерительный интервал при малых частотах на выходе преобразователя 20 напряжение — частота и уменьшать измерительный интервал при больших частотах на выходе преобразователя 20 напряжение-частота, обеспечивая оптимальное заполнение счетчика 23 импульсов во всем диапазоне преобразуемых величин, что позволяет обеспечить высокую точность преобразователя и предлагаемого устройства в целом.

Использование изобретения позволит расширить диапазон измеряемых концентраций за счет автоматического изменения динамических характеристик, входящих в устройство блоков, повысить надежность устройства в работе и срок службы путем введения автоматического контроля и коррекции состояния оптического и электронного измерительных каналов, упростить конструкцию устройства, уменьшить до одного количество оптических каналов при сохранении функциональных возможностей известного устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для эмиссионной фотометрии пламени, содержащее источник горючих газов и источник окислителя, снабженные измерителем расхода, выходная магистраль которого подключена к последовательно установленным блоку поджига газов, управляющий вход которого соединен с первым выходом микропроцессора, и блоку распыления и сгорания, управляющий вход которого соединен с вторым выходом микропроцессора, а выход оптически связан с входом оптического канала, выход которого оптически связан с входом фотоприемника, блок обработки данных, управляющий вход которого соединен с третьим выходом, а выход — с первым входом микропроцессора, а также блок индикации, подключенный к четвертому выходу микропроцессора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений и повышения надежности устройства при одновременном упрощении конструкции, в него введены цифроаналоговый и аналогоцифровой преобразователи, управляемый источник напряжения и источник контрольного излучения, оптически связанный с дополнительным входом оптического канала, выполненного в виде расположенных на одной оптической оси концентратора излучения и блока светофильтров, снабженного приводом и датчиком положения, при этом вход управления приводом подключен к пятому выходу микропроцессора, а выход датчика положения — к второму входу микропроцессора, выход цифроаналогового преобразователя через управляемый источник напряжения подключен к управляющему входу фотоприемника, вы- полненного в виде фотоэлектронного умножителя, выход которого через

1661587 аналого-цифровой преобразователь соединен с входом блока обработки данных, управляющие входы источника контрольного излучения, аналого-цифрового преобразователя и вход цифроаналогового преобразователя подключены к соответствующим выходам микропроцессора.

2. Устройство по п,1, отл и ча ю щеес я тем, что аналого-цифровой преобразователь выполнен в виде последовательно соединенных преобразователя ток — напряжение, преобразователя напряжение — частота и счетчика импульсов, к входу управления которого через формирователь

5 измерительного интервала подключен вы- . ход генератора, при этом управляющие входы генератора и формирователя измерительного интервала являются управляющим входом аналого-цифрового преоб10 разователя, 1661587

Редактор А, Козориз

Заказ 2116 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

mph ум

0nmu

0m блока микропроцессора

СЬМ

Составитель А, Ястребов

Техред М.Моргентал Корректор М, Демчик

Рой ЛФ