Двухлучевой фотометр
827982
Союз Советских
Социалистических
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Реснтблик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.06.79 (21) 2777703/18-25 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень ¹ 17 (45) Дата опубликования описания 11.06.81 (51) М.Кл.з G 01 J 1/44
Государственный коыитет ао делам изобретений и открытий (53) УДК G21 383 9 (088.8}
1
И. М. Борисов, В. Я. Шиян и Н. П. Борисова
Коммунарский горно-металлургический институт,Министерства высшего и среднего специального образования Украинской ССР (72) Авторы иэо.бр етен и я (71) Заявитель (54) ДВУХЛУЧЕВОЙ ФОТОМЕТР
Изобретение относится к области приборостроения, а именно к фотометрии, и может быть использовано в оптических спектроанализаторах, например, для определения химического состава вещества.
Известен двухлучевой фотометр, содержащий источник света, оптический тракт, модулятор, фотопреобразователь и регистратор (11.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является двухплечий фотометр, содержащий последовательно установленные источник света, светоделительное устройство, оптические тракты, модулятор, фотопреобразователь с регулируемым коэффициентом усиления, электрический коммутатор, дифференциальный у силитель, выход которого соединен с регулятором коэффициента усиления фотопреобразователя, а один вход — с источником опорного напряжения, и регистрирующее устройство (21
Однако известные устройства имеют низкую точность, вследствие влияния на результат измерений темнового тока фотопреобразователя и смещения нуля усилительных элементов измерительного тракта.
Цель изобретения — повышение точности работы.
Поставленная цель достигается тем, что в двухлучевом фотометре, содержащем последовательно установленные источник света, светоделительное устройство, оптичес5 кие тракты. модулятор, фотопреобразователь с регулируемым коэффициентом усиления, электрический коммутатор, дифференциальный усилитель, выход которого соединен с регулятором коэффициента усиления фотопреобразователя, а один вход— с источником опорного напряжения, и регистрирующее устройство, электрический коммутатор выполнен трехканальным, причем выход его третьего канала подключен через источник опорного напряжения ко второму входу дифференциального усилителя.
На чертеже показана схема двухлучевого фотометра.
Он содержит источник 1 света, светоделптельное устройство 2, оптические тракты
8 и 4, фотопреобразователь 5 с регулируемым коэффициентом усиления, модулятор б, трехканальный электронный коммутатор
25 7, один выход которого соединен с первым входом дифференциального усилителя 8.
Один канал коммутатора 7 соединен с первым входом усилителя 8, а второй канал подключен через источник 9 опорного наЗ0 пряжения ко второму входу вычитающего
827982 устройства и через регистрирующее устрой ство 10 к третьему каналу коммутатора 7.
Устройство работает следующим образом.
Световой поток источника 1 устройством 2 разделяется на два луча, один из которых проходит через оптический тракт 8, в котором взаимодействует с анализируемой пробой и попадает на фотопреобразователь 5, второй проходит оптический тракт
4, в котором взаимодействует с эталонной пробой и также попадает на фотопреобразователь 5.
Световые потоки каждого луча модулируются модулятором б таким образом, что они попадают на фотопреобразователь 5 в разные промежутки времени и, кроме того, между ними имеются промежутки, в которые свет от источника 1 не попадает на фотопреобразователь 5.
Сигналы с выхода фотопреобразователя
5 поступают на коммутатор 7, где разделяются по трем каналам. Сигналы на выходе коммутатора 7, полученные в моменты освещения фотопреобразователя, кроме составляющих, вызванных световыми потоками, имеют постоянную составляющую, обусловленную темновым током фотоприемника и смещением нуля усилителя.
Напряжение, равное сумме 11ocTQRHIHQH составляющей U, и сигнала, пропорционалыного световому и атаку, п рашедшему через оптический тракт 4 подается .на первый вхо1д устройства 8. Сумма постоянной составляющей U„ lè сигнала пропо рцио нального световому потоку, прошедшему через оптический тракт 8, выделяется на выходе второго канала ком мутатора 7. На выход третьего ка нала ком мутато ра,7 поступает сигнал U,, заBIHcHIUIHH от величины темновагo тока фотолр иемлика и смещения,нуля усилительных элементов фотапреобразо вателя. Этот сигнал суммируется Ic напряжением .источника 9, и их сумма поступает на второй вход усилителя 8. На регистр ирующее устройство 10 поступает разность аигIHBJIoiB с выходов второго IH третьего, каналов ко ммутатора 7. Таким образом, на первый вход усилителя 8 пюступает сипнал
U1 — — U —, Ф.,К СЭ I»R на второй его вход поступает сигнал
u2 — — U, -т- Ер, а на регистрирующее устройство — сигнал
u = u, - Ф,к,с.рк,, — u„(i) где ÔI и Ô вЂ” световые, потоки, поступающ ие со ответственно в оптичеакий ка нал 8, в котором установлен а нализи|руемый образец и в оптический канал 4, B котором установлена эталонная проба;
К вЂ” коэффициент, учитывающий колебания интенсивности источнБка 1 IcBQTB;
С„ и С р — соответственно концентра5 ции анализируемого элемента (компонент) в эталоне н пробе;
1» — чувствительность фотопреобразователя;
10 К,, — коэффициент усиления усилителя фотопреобразователя;
U, — постоянная составляющая сигнала,,зааисящая от ве15 л ичи ны темнового то ка и смещения нуля усилителя;
Ер — напряжение источника.
Напряжение Л(! = UI — U2 с выхода вычитающего устройства воздействует на регулятор коэффициента усиления фотопреобразователя 5, устанавливая и поддерживая коэффициент усиления таким, чтобы указанная разность приближалась к нулю, т. е.
UT+ Ф11,С„рК, = UT — Eu1 откуда
r„.
Подставив значение К из выражения (2) в уравнение (1), получим
Г
ФК,C-.,;» Ф,C„
Так как величины Фь Ф2, С „и Ер в уравнени и (3) постоянные, то woHwo записать, Ф,.Е что "=-К, ° и: КС„,.
40 Ф, С„
Таким образом сигнал U, поступающий на perHcTIpHpyIomee устройство, пропорционален концентрацви анализируемого KQM45 понента в пробе IH не зависит от колебаний темновато тока фотаврвемнкка, смещения
IHyJ1H усилителя, а также от колебаний интенсивности изл учеция источника света, чувстнителыности фотоприемника и коэф50 фицнента усиления 1измерителыного тракта.
Изобретение позволяет повысить точность и надежность измерений вследствие того, что исключается влияыие на резуль55 тат измерений темноваго тока фото пр иемн ика и дрейфа нуля уаилительных элементов, Кроме того, снижена себестоимость устройства, так как в предлагаемом фотометре обеспечивается воз мо кность приме60 нения простых усилителей постоянного тока без устройств корректировки нулевого значения сигнала, и упрощена эксплуатация установки, так как отпадает необходиMocTb специального подбора фотоцр иемни65 ков, например ФЭУ, по темновому току.
Ь (о)
Ф.,К, „»
827982
Фо р мула изобретения
1 Ф.4
Составитель А. Чурбаков
Техред А. Камышникова Корректор И. Осиновская
Редактор Л. Утехина
Заказ 577/509 Изд. № 354 Тираж 915 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»
Д вухлучевой фотометр, содержащий последовательно установлеыные источник света, светоделительное |усцройство, оптические тракты, модулятор, фотолреобразователь,с регулируемым коэффициентом усиления, электрический,коммутатор, диффе,ренциальный усили пель, выход которого соединен .с регулятором коэффициента усиления фотопреобрааователя, а одын вход— с источником опорного нацряжения, ы регисврирующее устройство, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью зовышения точности работы, электрический коммутатор выполнен трехканальным, причем выход его третьего канала подключен через источник опорного нааряжения ко второму входу дифференциального уаилителя.
Источники, информации, принятые во ,выима ние при экспертизе:
1. Абрамсон И. С..и др. Фотоэлект1рическая установка для репыстращии спектров комбинационного рассеяния света с повышенной точностью. «Заводская лаборатория», т. XXVIII, 1962, № 7„с. 875.
2. Авторское свидетельство СССР
15 № 630534, кл. G 01 J 1/44, 1977 (прототип).
