Электронный блок фотометрического детектора

 

Изобретение относится к области высокоэффективной жидкостной хроматографии. Сущность: электронный блок фотометрического детектора содержит фотоприемник, преобразователь тока фотоприемника в напряжение, умножающий цифроаналоговый преобразователь, аналого-цифровой преобразователь и микроконтроллер. Входы/выходы первого порта микроконтроллера поразрядно соединены с цифровыми входами/выходами аналого-цифрового преобразователя, аналоговый вход которого соединен с выходом умножающего цифроаналогового преобразователя, цифровые входы которого поразрядно соединены с выходами второго порта микроконтроллера, а аналоговый вход соединен с выходом преобразователя тока фотоприемника в напряжение, вход которого соединен с выходом фотоприемника. Технический результат - уменьшение уровня шумов при сохранении малых значений погрешности и дрейфа. 1 ил.

Изобретение относится к области высокоэффективной жидкостной хроматографии.

Известен электронный блок фотометрического детектора [1], содержащий рабочий фотоприемник, опорный фотоприемник, преобразователь тока рабочего фотоприемника в напряжение, преобразователь тока опорного фотоприемника в напряжение, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь и микроконтроллер.

Его недостатками являются высокий уровень погрешности и дрейфа, обусловленные невозможностью идеального согласования характеристик рабочего и опорного фотоприемников.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа электронный блок фотометрического детектора [2], содержащий фотоприемник, преобразователь тока фотоприемника в напряжение, аналого-цифровой преобразователь и микроконтроллер, причем выход фотоприемника соединен со входом преобразователя тока фотоприемника в напряжение, выход которого соединен с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя, цифровые входы/выходы которого поразрядно соединены со входами/выходами первого порта микроконтроллера.

Данный электронный блок отличается малыми значениями погрешности и дрейфа, так как и рабочий, и опорный световой поток поочередно подаются на один и тот же фотоприемник. Однако его недостатком является слабое подавление низкочастотных шумов фотоприемника, обусловленное тем, что частоты среза преобразователя тока фотоприемника в напряжение и аналоговой части аналого-цифрового преобразователя должны быть существенно выше частоты модуляции светового потока (типовое значение которой равно 12,5 Гц).

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в снижении уровня шумов при сохранении малых значений погрешности и дрейфа.

Это достигается тем, что электронный блок фотометрического детектора, содержащий фотоприемник, преобразователь тока фотоприемника в напряжение, аналого-цифровой преобразователь и микроконтроллер, причем выход фотоприемника соединен со входом преобразователя тока фотоприемника в напряжение, а цифровые входы/выходы аналогоцифрового преобразователя поразрядно соединены со входами/выходами первого порта микроконтроллера, снабжен умножающим цифроаналоговым преобразователем, аналоговый вход которого соединен с выходом преобразователя тока в напряжение, цифровые входы поразрядно соединены с выходами второго порта микроконтроллера, а выход соединен с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя.

Сущность изобретения поясняется чертежем, на котором приведена структурная схема электронного блока фотометрического детектора. Устройство содержит фотоприемник 1, преобразователь тока фотоприемника в напряжение 2, умножающий цифроаналоговый преобразователь 3, аналого-цифровой преобразователь 4 и микроконтроллер 5, входы/выходы первого порта которого поразрядно соединены с цифровыми входами/выходами аналого-цифрового преобразователя 4, аналоговый вход которого соединен с выходом умножающего цифроаналогового преобразователя 3, цифровые входы которого поразрядно соединены с выходами второго порта микроконтроллера 5, а аналоговый вход соединен с выходом преобразователя тока фотоприемника в напряжение 2, вход которого соединен с выходом фотоприемника 1.

Электронный блок фотометрического детектора работает следующим образом. С помощью оптико-механического блока детектора (не показан) на фотоприемник 1 поочередно подаются рабочий и опорный световые потоки. Он преобразует их интенсивности в электрический ток. Преобразователь тока фотоприемника в напряжение 2 преобразует этот ток в электрическое напряжение, которое через умножающий цифроаналоговый преобразователь 3 поступает на аналого-цифровой преобразователь 4. Посредством умножающего цифроаналогового преобразователя 3 осуществляется умножение подлежащего аналого-цифровому преобразованию напряжения на ступенчатую помехоподавляющую весовую функцию (ВФ) в соответствии с выражением

где U2(t), U3(t) - выходные напряжения соответственно преобразователя тока фотоприемника в напряжение 2 и умножающего цифроаналогового преобразователя 3;

n - количество ступеней ВФ;

i(t) - единичная функция, равная 1 при (i-1)Т<tiT и 0 в противном случае;

wi - весовые коэффициенты, равные значениям ВФ в моменты времени iT (где Т - длительность ее ступени).

При этом весовые коэффициенты wi подаются на цифровые входы умножающего цифроаналогового преобразователя 3 с выходов второго порта микроконтроллера 5.

Аналого-цифровой преобразователь 4 осуществляет преобразование в цифровой код среднего за интервал времени nТ значения напряжения U3(t). Числовой эквивалент его выходного кода описывается следующим выражением:

где К - постоянный коэффициент;

w(t) - ВФ, формируемая посредством умножающего цифроаналогового преобразователя 3.

Управление процессом аналого-цифрового преобразования осуществляется посредством микроконтроллера 5. Он также синхронизирует начала циклов формирования ВФ и аналого-цифрового преобразования с моментами переключения светового потока. Таким образом, числовой эквивалент выходного кода аналого-цифрового преобразователя 4 прямо пропорционален интенсивности светового потока, поступавшего на фотоприемник 1 во время текущего цикла преобразования.

Результаты аналого-цифрового преобразования интенсивностей рабочего и опорного световых потоков поступают в микроконтроллер, посредством которого вычисляется оптическая плотность.

Весовое усреднение преобразуемого сигнала в соответствии с выражениями (1) и (2) при использовании оптимальной помехоподавляющей ВФ [3] позволяет подавить шумы фотоприемника 1 в несколько тысяч раз в диапазоне частот от (2...3)/ТП до бесконечности (где Тп - длительность интервала подачи рабочего или опорного светового потока на вход фотоприемника 1). Аналогичное подавление в отсутствие весового усреднения за счет фильтрующих свойств преобразователя тока фотоприемника в напряжение 2 и аналого-цифрового преобразователя 4 возможно лишь в диапазоне частот от (30...40)/ТП.

Таким образом, данное устройство позволяет обеспечить существенное снижение уровня шумов при сохранении возможности модуляции светового потока, а следовательно, малых значений погрешности и дрейфа.

Формула изобретения

Электронный блок фотометрического детектора, содержащий фотоприемник, преобразователь тока фотоприемника в напряжение, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, входы/выходы первого порта которого поразрядно соединены с цифровыми входами/выходами аналого-цифрового преобразователя, выход фотоприемника соединен со входом преобразователя тока фотоприемника в напряжение, отличающийся тем, что он снабжен умножающим цифроаналоговым преобразователем, аналоговый вход которого соединен с выходом преобразователя тока в напряжение, цифровые входы поразрядно соединены с выходами второго порта микроконтроллера, а выход соединен с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к хроматографии и может быть использовано для идентификации индивидуальных соединений или отдельных компонентов сложных смесей в различных отраслях народного хозяйства: химической, нефтяной, газовой, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, металлургии, медицине, биологии, экологии и др

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано как метод контроля загрязнения природной среды полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ)

Изобретение относится к газовой хроматографии и может быть использовано при обработке информации, поступающей от хроматографа , для осуществления анализа с.меси веществ в случае неполного разделения хро.матографических зон

Изобретение относится к фотометрии

Изобретение относится к области фотометрии и пирометрии и может быть использовано для измерения световых потоков ИК, видимого и ультрафиолетового диапазонов, а также может быть использовано в качестве датчиков пламени и температуры

Изобретение относится к области фотометрии и может быть использовано в оптико-электронных приборах с фотодиодными преобразователями излучений

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к фотоприемным устройствам, и может быть использовано, в частности, при измерении температуры нагретых изделий в различных отраслях промышленности

Изобретение относится к технике регистрации слабых световых сигналов и может быть использовано в астрофизике, биофизике, сцинтилляционной технике, светолокации и т.п

Изобретение относится к области измерения интенсивности УФ-излучения и может быть использовано для измерения и контроля интенсивности излучения источников УФ бактерицидного диапазона, применяемых в установках для обеззараживания и дезинфекции жидкостей

Изобретение относится к области контроля оптической плотности сред, частично поглощающих или рассеивающих оптическое излучение, а также контроля величин, однозначно связанных с оптической плотностью

Изобретение относится к технике регистрации слабых световых сигналов и может быть использовано в светолокации, оптической связи, астрофизике, биофизике, ядерной физике, сцинтилляционной технике и т.п

Изобретение относится к полупроводниковой оптоэлектронике, в частности к конструированию приемников светового излучения
Наверх