Фотоколориметрический газоанали-затор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

>8!Ш2

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.01.79 (21) 2717322/18-25 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 10.03.81 (51) М.Кл.з 6 01 N 21/01

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 535.343.4 (088.8) (54) ФОТОКОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к устройствам для исследования материалов с помощью колориметрических измерений, в частности к фотоколориметрическим газоанализаторам.

Известен фотоколориметрический газоанализатор, в котором с,помощью фотоколориметрической схемы измеряется .изменение коэффициента пропусканптя индикаторного раствора, завися щего от концентрации определяемого компонента 11).

Недостатком его является значительная зависимость нулевого уровня и чувствительности от старения фотоприемника, от ,изменения температуры и других факторов внешней среды, что существенно ухудшает эксплуатацию характеристики прибора.

Наиболее близким из известных является фотоколориметрический газоанализатор, содержащий фоголриемник с нагрузкой, за,поминающее устройство, связанное с источником света и через командоалпарат с усилителем, измерительное устройство и источник опорного сигнала, связанный с одним из входов усилителя. При этом измерительное устройство, выполненное в виде контактного миллиамперметра, одновременно выполняет функции нагрузки фотоприемника и усилителя, а,положение стрелки, соответствующее заданной величине тока, определяет уровень опорного сигнала (фотопрнемник может быть выполнен регулируемым). В этом газоанализаторе устранены и нестабильность нуля и нестабильность чувствительности (2).

Недостатком устройства является регулирование светового потока путем изменения тока накала источника света, что увеличивает громоздкость измерительной схемы и снижает долговечность источника света, тем более, что в нем для,регулирования используется малонадежный шаговый реостат со своей схемой литания и управления.

Кроме того, источник света в известном газоанализаторе используется в неоптимальном режиме работы, со временем его надежность значительно снижается, так как по мере старения источника света и снижения его светового потока приходится форси ровать ток накала, что сокращает

20 срок его службы.

Целью изобретения является повышение надежности работы фотоколориметрического газоанализатора и упрощение его консгрукции.

25 Указанная цель достигается тем, что в фотоколориметрическом газоанализаторе выход запоминающего устройства подключен к управляющему входу регулируемого фотоприемника, а .измерительное устройстз0 во подключено между выходом .источника

811112 (5) Е =E o. (1) 45 опорного сигнала и,нагрузкой регулируемого фотоприемника.

Такое выполнение позволяет мспользовать источник света в оптимальном режиме, повысить надежность устройства и улучшить эксплуатационные качества.

На фиг. 1 изображена блок-схема фотоколориметрического ленточного газоанализатора; на фиг. 2 — график зависимости напряжения на нагрузке фотоприемника от 10 коэффициента оптического отражения индикаторной ленты.

Газоанализатор содержит регул ируемый фотоп риемник 1 с нагрузкой 2, реакционную камеру 8, источник света 4, запоминающее устройство 5, выход которого связан с управляющим входом .ретулируемого фотоприемника 1, вход через, командоаппарат б — с выходом усилителя 7, один их входов которого соединен с нагрузкой 2 фотолриемника 1, друггой — с выходом источника,-опорного сигнала 8, и измерительное устройспво 9, подключенное между выходом источника опорного сигнала 8 и нагрузкой 2 фотоприемника 1. Источник питания на чертеже не показан.

Газоанализатор,работает следующим образом.

Источник света 4 создает на индикатор30 ной ленте в реакционной камере 3 освещенность Е заданного спектрального состава. Световой поток, отражаясь от ленты, создает на фотоприемни|ке 1 освещенность Еь величина кото|рой зависит от величины коэффициента отражения о. Вел ичина о определяется плотностью окрашенного пятна на ленте и служит мерой концентрации С определяемого компонента. 40

При отсутствии определяемого компонента о = оо, а при его наличии — o = а (С).

При этом

При выполнении условия R„ Р4„ток

f4, цепи нагрузки 2 определяется чувствительностью $ фотоприемника 1 и его освещенностью E Эту за висимость можно 50 представить в виде

14,= SE, ", (2)

) где а — коэффициент, определяющий ха- 55 рактер зависимости фототока от оовещенноспи. Для фотодиода в фотодиодном режиме а = 1, для фоторезисторов — а = 0,5+ 1.

При невыполнении условия Ио ((Рф„ нарушается характер за висимости фотото,ка от освещенности и появляется дополнительная погрешность измерения от изменения соотношения величин Ро и R,ф..

Напряжение на нагрузке 2 имеет с учетом выражения (2) величину

U, = 1@R., =- SR„E ". (3) Цикл работы устройства состоит из двух операций — операции настройки и операции измерения. Настройка производится до подачи .на индикаторную ленту определяемого ком понента.

Так как о.=ао, то из выражений (1) и (3) получим

На входы I и П усилителя 7 подаются напряжение U> и U,„.

Выходной сигнал усилителя 7 устанавливает необходимый уровень сигнала запоминающего устройства 5, вход которого при этой операции подключен к выходу усилителя 7. Выходной сигнал запоминающего устройства 5 управляет чу1вствитель :îñòüю 5 фотоприемника 1 таким образом, что U, устанавливается равным U,„.

При этом U„,„,, = О, а

Далее вход устройства 5 отключается от выхода усилителя 7 и произ водится операция измерения..В зависимости от концентрации определяемого компонента коэффициент отражения достигает какой-то вел|ичины о. При этом из выражений (4) и (5) U„„„. =.. U,„1 — — — = — U„„f(c).

Отсюда видно, что выходной сигнал не зависит от нестабильности величины R,, S.и Е.

В качестве регулируемых фотоприемников могут, в частности, использоваться фоторезисторы и фотоэлектронные умножители (ФЭУ) . Чувствительность фоторезисторов можно .изменять путем изменения- напряжения питания. Чувствительность ФЭУ можно регулировать как путем изменения питающего напряжения, так и rio управляющему электроду (сетке), В устройстве измеряется:изменение величины коэффициента отражения ленты по отношению к его начальной величине. Имеются две реперные точки (фиг. 2): в точке

«а» коэффициент отражения равен, нулю, а выходное напряжение,ра вно опорному напряжению U,„,, выходное напряжение равно нулю. Для исключения влияния тем811112

Формула изобретения

1—

Pvz. Г

gvz. l

Составитель И. Панитков

Техред О. Павлова

Редактор О. Филиппова

Корректор С. Файн

Заказ 221/224 Изд. № 216 Тираж 915 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тпп. Харьк. фил. пред. «Патент» нового тока 1Ф фотоприемника в,рабочем диапазоне измерений должно выполняться условие: /ф )) /„что выполняется практически всегда.

Аналогичным образом, работает устройство при использовании ленты на просвет в ленточных приборах, а также в жидкостных газоанализаторах. При этом величина о характеризует коэффициент пропускания окрашенного пятна или индикаторного реактива.

Наличие регулируемого фотоприемника позволяет использовать:источник света в оптимальном, режиме, позволяя этим существенно повысить н адежность р а боты устройства. При этом также.исключаются громоздкие устройства регулирования освещенности фотоприемника с низкой надежностью. Оно позволяет реализовать,на практике фотоколориметрические газоанализаторы с весьма длительным (1 мес. и более) интервалом времени между очередным обслуживанием. 25

Фотоколориметрический газоанализатор, содержащий регулируемый фотолриемник с нагрузкой, запоминающее устройство, связанное через командоапларат с усилителем, измерительное устройство и источник опорного сигнала, своим выходом связанный с одним из входов усилителя, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью ловышения надежности и упрощения конструкции, выход запоминающего устройспва подключен к управляющему входу;регулируемого фотоприемника, а измерительное устройство подключено между выходом источника опорного сигнала и нагрузкой регулируемого фотоприемника.

Источники информации, принятые во внимание при экспвртизе:

1. Газоанализатор ФЖС1.6. Техническое описание и инструкция по эксплуатации

541 550.014 ТО.

2. Патент Великобритании № 1.100.810, кл. G 01 N 21/00, 1970.