Абсорбциометр

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

„,Я34241

Сотоэ Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт..свид-ву— (22) Заявлено 08.08.80 (21) 2976475/18-25 (51) М Кл з с присоединением заявки №вЂ”

G01 J 1/44

Геаудеретеенннй кемнтет (23) Приоритет—

СССР (53) УДК 621.38 (088.8 ) Опубликовано 07.06.82. Бюллетень №21

Дата опубликования описания 07.06.82 лв делан изобретений и еткрнтий

Н. М. Башкиров, Н. А. Кобляков иЛ. К. Таточфко (72) Авторы изобретения Д

Всесоюзный заочный институт текстильной и легк " пройКййЩщоети (71) Заявитель

Г (54) АБСОРБЦИОМЕТР

Изобретение относится к фотометрии, а именно к фотометрическим приборам для количественного анализа веществ по оптической плотности жидкой среды, и может быть использовано в текстильной, химической, пищевой промышленности.

Известен абсорбциометр, содержащий источник излучения, кювету с механизмом изменения толщины слоя анализируемой жидкости, соединенным с блоком синхронизации и фотопреобразователь (1).

Существенным недостатком aàííîãî уст-. ройства является ограниченный динамический диапазон измерения, так как концентрация вещества определяется по значению кратности ослабления светового потока в среде. Это вынуждает использовать фотопреобразователи и усилители с большим динамическим диапазоном, например логарифмические, которые имеют ограниченную точность.

Наиболее близким к изобретению является абсорбциометр, содержащий источник модулированного излучения, кювету с механизмом циклического изменения толщины слоя анализируемой жидкости, соединенным через блок синхронизации с устройством уп2 равления, фотопреобразователь, выход которого через первый компаратор соединен с запускающим входом счетчика, а через второй компаратор — с останавливающим входом счетчика, счетный вход которого подключен к задающему генератору, а выход— к вычислительному устройству,. соединенному с устройство; управления, которое соединено также со счетчиком (2).

Недостатком известного устройства является ограниченное быстродействие.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в абсорбциометр, содержащий источник модулированного излучения, кювету с механиз)s мом цикличесого изменения голщины слоя анализируемой жидкости, соединенным через блок синхронизации с устройством управления,. фотопреобразователь, выход которого через первый компаратор соединен с запускающим входом счетчика, а через второй компаратор — с останавливающим входом счетчика, счетный вход которого подключен. к задающему генератору, а выход — к вы-. числительному устройству,. соединенному с устройством управления, которое соединено 934241 также со счетчиком, введены блок формирования тактовых импульсов к блок задержки, а комв выполнены синхронными, причем их синхронизирующие входы через последовательно соединенные блок формирования тактовых импульсов и блок задержки соединены с источником модулированного излучения, а выход второго компаратора дополнительно подключен к устройству управления.

На чертеже показана блок-схема устрой- ð ства.

Устройство содержит последовательно соединенные источник 1, питания и источник

2 модулированного излучения, кювету 3, механизм 4 циклического изменения толщины слоя анализируемой жидкости, соединенный 1 с блоком 5 синхронизации, последовательно соединенные фотоприемник 6 и усилитель 7, образующие фотопреобразователь, блок 8 формирования тактовых импульсов, .соединенный с синхронизирующими входами син- 2р хронных компараторов 9 и 10, счетчик 11, к которому подключен задающий генератор

12, вычислительное устройство 13, устрой-, ство 14 управления и блок 15 задержки.

Одно из смотровых окон 16 кюветы 3 вы-. полнено с возможностью . перемещения и 25 .связано с механизмом 4 циклического изменения толщины слоя среды, который содержит ходовой винт с ползуном, приводимый в дви-. жение реверсивным синхронным электродвигателем (не показаны), что позволяет осу- 3о ществить линейное изменение толщины слоя среды во время цикла измерения.

Вычислительное устройство, может быть выполнено в виде встроенного в прибор микропроцессора либо автономным (ЭЦВМ).

Блок 8 формирования тактовых импуль- з5 сов через блок 15 задержки соединен с источником 2 модулированного излучения. Вы.ход первого компаратора 9 соединен с запускающим входом счетчика 11, с останавливающим входом которого соединен вы-. 4О ход второго компаратора 10, который также соединен с устройством 14 управления, соединенным с блоком 5 синхронизации. Выходы устройства 14 управления соединены со счетчиком 11 и с вычислительным устройством 13, с которым также соединен выход 45 счетчика 11.

Устройство работает следующим образом.

Параллельный пучок модулированного монохроматического излучения проходит от 5О источника 2 через кювету 3 на фотоприемник 6>откуда после усиления усилителем 7 поступает на вход синхронных компараторов 9 и 10, имеющих порог срабатывания, соответственно, U< и U a. Для срабатывания компараторов при значениях сигнала с уси- 5 лителя 7 U(t) = U < и U(t) = U, необходимо наличие в этот момент на их синхронизирующих входах тактового импульса (строба)

U(t — 7), который подается от блока 8 формирования, сдвинутым по фазе на время относительно переднего фронта импульса сигнала U(t). При этом искажения формы импульса сигнала U(t) не влияют на срабатывание компараторов, так как длительность стробирующего тактового импульса может быть достаточно малой по отношению к длительности импульса сигнала, и операция сравнения осуществляется всегда для одной и той же фазы сигнала (в случае прямоугольного импульса — для одной и той же точки

«крыши» импульса).

Автономно работающий механизм 4 перемещает смотровое окно 16 кюветы 3 от одного крайнего положения до другого. При этом толщина просвечиваемого слоя среды циклически меняется (по линейному закону), вследствие чего происходит амплитудная модуляция потока излучения, попадающего на фотоприемник 6, глубина которой зависит от концентрации вещества.

Излучение от источника 2 до фотоприемника бпроходит в анализируемой среде разный путь в зависимости от толщины просве-. чиваемого слоя среды; При этом изменяется освещенность фотоприемника и, соответственно, амплитуда электрических импульсов, поступающих на входы компараторов 9. и 10.

В моменты времени .t < и 1е срабатывания компараторов кратность ослабления потока излучения, прошедщего кювету при oaíîé и той же концентрации С вещества (с учетом закона Ламберта-Бера), определяется следующим образом

U,/U*, - exp t л C 1<+ А(t<)) (,1)

1Уо/11 ехр(С <2 А(2)1, й) где У вЂ” напряжение на выходе фотопреобразователя в отсутствие поглощения (концентрация вещества,равна нулю); <.- коэффициент экстинкции красителя;

Ф,, <. - соответствующие толщины просвечиваемого слоя;

A()- показатель загрязненности окон кювет.ы.

Считая, что за время полуцикла измерения (толщина слоя изменяется в одном из направлений — либо увеличивается, либо уменьшается) величины U и A(t) изменяются крайне незначительно, получим выражение для концентрации вещества, средней за время измерения е„<н<" /н, ) (з) с- а (ег с<) или, учитывая, что за время полуцикла измерения разность толщин слоя М< = 4 — E< пропорциональна времени между моментами срабатывания пороговых элементов 9.и 10

6 t < 2 = t g — t < = N<, 934241

5 „- частота заполняющих импульсов от задающего генератора 12, и, объединив постоянные общей константой

В, .получим расчетное выражение для концентрации вещества, реализуемое с помощью вычислительного устройства 13

С = В/Х (5)

Показатель загрязненности смотровых окон кюветы A(t) не вошел в расчетное вы-, ражение, следовательно, на результаты измерения не влияет загрязнение и отпотева-. ние оптических поверхностей кюветы. 1О

В момент срабатывания второго компаратора 10 сигнал с его выхода поступает в устройство управления, осуществляющее блокировку счетчика импульсов по входу на все последующее время цикла (холостой ход); 5

Далее, с задержкой на время переходных процессов в счетчике производится реверс привода механизма 4, чем достигается уменьшение длительности холостого хода, Одновременно по команде устройства 14 управления осуществляется считывание информа- о ции со счетчика,11 и ее ввод в вычислительное устройство 13 — с последующей индика; цией. Затем, в момент окончания холостого хода (полуцикла) происходит реверс приво-. да механизма 4 и через блок 5 синхронизации подается сигнал в устройство 14 управления на сброс показаний счетчика 11 на нуль и снятие блокировки его входов. После этого цикл измерения повторяется.

Изобретение в результате отказа от операции детектирования (для подавления вы-. зв сокочастотной несущей сигнала и выделения его низкочастотной огибающей при изменении толщины слоя жидкости) и замене ее синхронным стробированием модулированного высокочастотного сигнала в момент сравнения с пороговыми уставками комнара- з торов позволяет существенно повысить быстродействие устройства,. которое практически ограничено только частотой следования импульсов излучения. Изменение скважности импульсов, например, для повышения 4о пиковой мощности излучения в случае применения полупроводниковых источников излучения не влияет на работу предлагаемого

6 устройства.. Наряду с этим существенно улучшается помехозащищенность устройства,. так как длительность стробирующего тактового импульса может быть значительно меньше длительности импульса излучения.

Дополнительное повышение быстродействия может быть получено за счет уменьшения длительности холостого полуцикла измерения путем реверсирования привода механизма циклического изменения толщины слоя жидкости сразу по окончании цикла измерения (при срабатывании второго компаратора).

Формула изобретения

Абсорбциометр, содержащий источник модулированного излучения, кювету с механизмом циклического изменения толщины слоя анализируемой жидкости, соединенным через блок синхронизации с устройством управления, фотопреобразователь, выход которого через первый компаратор соединен с запускающим входом счетчика, а через — второй компаратор — с останавливающим входом счетчика, счетный вход которого подключен к задающему генератору, а выход— к вычислительному устройству, соединенному с устройством управления, которое соединено также со счетчиком, отличающийся тем, что, с целью повышения его быстродействия, в него введены блок формирования тактовых импульсов и. блок задержки, компараторы выполнены синхронными, причем их синхронизирующие входы через последова-. тельно соединенные блок формирования тактовых импульсов и. блок задержки соединены с источником модулированного излучения, а выход второго компаратора дополнительно подключен к устройству .управления.

Источники информации, принятые во .внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 138390, кл. G 01 J 1/00, опублик.1961 .

2. Авторское свидетельство .СССР № 669825, кл. G 01 Л 1/44, опублик. 1979 (прототип) .

934241

Г

1 3

Составитель А. Чурбаков

Редактор Н. Пушненкова Техред А. Бойкас Корректор У. Пономаренко

Заказ 3912/33 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб„д. 4/5

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4