Фотометр

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii >939957 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12. 09. 80 (21) 2982091/18-25 с присоединением заявки № (23) П риорнтет (51)M. Кл.

G 01 J 1/44

Ва7даратасеых каанттат

CCCP вю аалам кзабратених н атхрытни (53) УД6 535. 242 (088.8) Опубликовано 30.06.82. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 02.07.82

С.П. Багровский, В.Г. Поваренкин, Н.В. Бабкин и В.A. Бахмутов

E

1 с

j (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) ФОтОМЕтР

1о

Изобретение относится к технике фотометрии и может быть использовано в Фотометрах и рефрактометрах отражения.

Известен фотометр, содержащий источник излучения с модулятором, све5 товые потоки которого через сравнительную и рабочую кюветы направлены на фотометрический блок, включающий в себя последовательно соединенные фотоприемник и синхронный дискриминатор. Фотометр имеет в своем составе модулятор световых потоков, приводимый в действие электродвигателем, компенсатор, управляемый реверсивным электродвигателем (1).

Наличие электродвигателей и механически перемещающихся частей усложняет конструкцию, снижает ее надежность и точность измерений. гс

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фотометр, содержащий источник опорного напряжения, источник излучения с модулятором, оптически связанный через сравнительную кювету с фотометрическим блоком, включающим в себя последовательно соединенные фотоприемник, синхронный детектор и инвертирующий интегратор, второй источник излучения со вторым модулятором; оптически связанный через рабочую кювету с фотометрическим блоком, генератор импульсов со схемой НЕ, выход которого соединен с цепями управления синхронного детектора и первого модулятора и через схему НŠ— с цепью управления второго модулятора, и регистратор (2).

Измерения фотометра зависят от стабильности параметров применяемых источников излучения, которые изменяются под влиянием температуры окружающей среды и с течением времени, что предопределяет недостаточную точность измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

93995

Для достижения указанной цели в фотометр., содержащий источник опорного напряжения, источник излучения с модулятором, оптически связанный через сравнительную кювету с фотометрическим блоком, включающим в себя последовательно соединенные фотоприемник, синхронный детектор и инвертирующий интегратор, второй источник излучения с вторым модулятором, оптически связанный через рабочую кювету с фотометрическим блоком, генератор импульсов с схемой НЕ, выход которого соединен с цепями управления синхронно -о детектора и первого модулятора и через схему НŠ— с цепью управления второго модулятора, и регистратор, введены два светодели:еля, дополни— тельный фотометрический блок, цепь угравления синхронным детектором которо,-о соединена с выхоцом схемы HF, два ключа, две схемы выборки-хранения и блок управления, выходы которого соединены с соответствующими цепями управления ключей и схем выборкихранения, причем светоделители установлены соответственно перед сравнительной и рабочей кюветами и оптически связаны с входом дополнительного фотометрического блока, выход которого последовательно через первую схему выборки-хранения и второй модуля1ор соединен с входом второго источника излучения, выход основного фотометрического блока через вторую схему выборки-хранения соединен с регистратором и последовательно через первый ключ и первый модулятор — с входом первого источника излучения, источник опорного напряжения через второй ключ с входом первого модулятора.

На фиг. 1 изображена блок-схема фотометра; на фиг. 2 — диаграммы импульсов напряжения соответствующих выходным цепям блока управления. фотометр содержит источник 1 опорного напряжения, источник 2 излучения с модулятором 3, световой поток которого через сравнительную кювету 4 направлен на вход фотометрического блока 5, включающего в себя последовательно соединенные фотоприемник 6, синхронный детектор 7 и инвертирующий интегратор 8, второй источник 9 излучения с вторым модулятором 1О, световой поток которого через рабочую кювету 11 также направ"

35 ю

7 ф лен. на вход фотометрического блока 5, генератор 12 импульсов с схемой HE 13, выход которого соединен с цепями управления синхронного детектора 7 и первого модулятора 3, и через схему НЕ 13 — с цепью управления второго модулятора 10, и регистратор 14, два светоделителя 15 и 16, дополнительный фотометрический блок 17, включающий в себя последовательно соединенные фотоприемник 18, синхронный детектор 19, с цепью управления кото- рого через схему НЕ 13 соединен выход генератора импульсов 12, и инвертирующий интегратор 20, два ключа 21 и 22, две схемы 23 и 24 выборки-хранения и блок 25 управления, выходы которого соединены с соответствующими ц елями управления ключей 21 и 22 и схем 23 и 24 выборки-хранения, причем светоделители 15 и 16 установлены соответственно перед сравнительной и ! рабочей кюветами 4 и 11 и оптически связаны с входом дополнительного фотометрического блока 17, выход которого последовательно через первую схему 23 выборки-хранения и. второй модулятор 10 соединен с входом второго источника 9 излучения, выход основного фотометрического блока 5 через вторую схему выборки-хранения 24 соединен с регистратором 14 и последовательно через первый ключ 21 и первый модулятор 3 с входом первого источника 2 излучения, с которым также последовательно через второй ключ 22 и первый модулятор 3 соединен выход упомянутого источника 1 опорного напряжения.

Диаграмма 26 (фиг. 2) соответствует выходной цепи блока 25 управления, которая соединена с цепью управления второго ключа 22, диаграмма 27 — с цепью управления первой схемы 23 выборки-хранения, диаграмма 28 — с цепью управления первого ключа 21, диаграмма 29 — с цепью управления второй схемы выборки-хранения 24. Ось абсцисс представляет собой ось времени t, на ней отмечены интервалы времени задержки и опережения фронтов импульсов напряжения относительно друг друга, и интервалы времени периодических циклов Т1, Т, Т, Т, Т5, Устройство работает следующим образом.

На определенный интервал времени в период цикла Т. второй ключ 22 и

I первая схема 23 выборки-хранения от9399 крыты, первый ключ ?i и вторая схема выборки-хранения 24 закрыты. Стабильное положительное напряжение от источника 1 опорного напряжения последовательно через второй ключ 22 и пер- вый модулятор 3 поступает на вход первого .источника 2 излучения, преобразуется при этом первым модулятором 3 в импульсный сигнал напряжения О.> и затем первым источником 2 излучения о в импульсный сигнал светового потока, который поступает на светоделитель 15, часть светового потока Ф от второго оптического выхода светоделителя 15 поступает на вход дополнительного Фо- 1 тометрического блока 17, преобразуется фотоприемником 18 в сигнал переменного напряжения, который затем синхронным детектором 19 преобразуется в сигнал отрицательного постоянно-2О го напряжения, который инвертирующим интегратором 20 преобразуется в положительный сигнал напряжения, который затем последовательно через первую схему 23 выборки-хранения и второй модулятор 10 поступает на вход второ го источника 9 излучения, преобразу- ется при этом вторым модулятором 10 в импульсный сигнал напряжения U<, с фазностью противоположной Фазности

30 напряжения U, и затем вторым источником 9 излучения в импульсный сигнал светового потока, который поступает на светоделитель 16, часть светового потока Ф2, с фазностью противоположной фазности светового потока Ф>, от второго оптического. выхода светоделителя 16 совместно со световым потоком Ф„ поступает на вход дополнительного фотометрического блока 17, который разность импульсных сигналов световых потоков Ф и Ф, поступающих в противофазе, преобразует в сигнал положительного постоянного напряжения, который через цепь, включающую первую схему выбор- 45 ки-хранения 23, второй модулятор 10 и второй источник 9 излучения, выравнивает сигналы световых потоков Ф1 и

Ф, поступающих от вторых оптических выходов светоделителей 15 и 16 на вход дополнительного фотометрического блока 17 °

На момент равенства световых потоков ф„и Ф можно записать

К < <<<5

0 0 К10 KgK46

57 6 где У - выходной сигнал положительо ного напряжения первой схемы выборки-хранения 23;

Чо — выходное стабильное напряжение источника 1 опорного напряжения;

К; — коэффициенты преобразования соответствующих индексу weментов блок-схемы;

К 5, К„„ - коэффициенты преобРазования ,> 51 вторых оптических выходов светоделителей 15 и 16 (например, коэффициенты отражения плоско-параллельных пластин из стекла, которые можно применить в качестве светоделителей).

Через определенный интервал времени, короче по длительности цикла Т на некоторое время д1 (диаграмма 27), блок 25 управления закрывает первую схему 23 выборки-хранения, сигнал напряжения Чо, образованный на ней, запоминается и хранится.

В начале цикла Т и (диаграмма 26 и 28 ) блок 25 управления открывает первый ключ 21 и закрывает второй ключ 22, Поло>хительное напряжение Мо

I с выхода первой схемы 29 выборки-хранения через второй модулятор 10 поступает на вход второго источника 9 излучения, преобразуется при этом вторым модулятором 1П о импульсный сигнал напри>хения U и затем вторым: источником 9 излучения — в импульс-, ный сигнал светового потока, который поступает на светоделитель 16, часть светового потока Ф>, от первого оптического выхода светоделителя 16 через рабочую кювету 11 поступает на вход основного Фотометрического блока 5, преобразуется фотоприемником 6 в сигнал переменного напряжения, который далее синхронным детектором 7 преобразуется в сигнал отрицательного постоянного напряжения, который инвертирующим интегратором 8 преобразуется в сигнал поло>хительного напряжения, который затем последовательно через первый ключ 21 и первый модулятор 3 поступает на вход первого источника 2 излучения, преобразуется при этом первым модулятором 3 в импульсный сигнал напряжения Ц4, с фазностью противоположной фазности напряжения 0, и затем первым источником 2 излучения — в импульсный сигнал светового потока, который поступает на светоделитель 15, часть свекювету 4 совместно со световым потоком Ф поступает на вход,основного фотометрического блока 5, который разность импульсных сигналов световых потоков ф и Ф, поступающих в противофазе, преобразует в сигнал положительного постоянного напряжения, который через цепь, включающую первый ключ 22, первый модулятор 3 и первый источник 2 излучения, выравнивает сигналы световых потоков ф и

Ф4, поступающих от первых оптических выходов светоделителей 16 и 15 через рабочую и сравнительную кюветы 11 и 4 на вход основного фотометрического блока 5. го

На момент равенства световых потоков ф и Ф4 можно записать К о я K

ЬЬ Х ОК К К К„ К4

Подставляя в формулу (2) формулу (1),25 после некоторых преобразований получаем

8btx К вЂ” (3) выходной сигнал напряжения основного Фотометрического блока 5, который является одновременно выходным сигналом фотометра; где V

К. коэффициенты преобразования

35 сост нет ст вующих и нде ксу элементов блок-схемы; коэффициенты преобразования первых оптических выходов светоделителей 15 и 16 (на! к15 Kie

4О пример, коэффициенты пропускания плоско-параллельных пластин из стекла, которые можно применять в качестве светоделителей); отношение коэффициентов

Кр Кн

К К4 пропускания рабочей и срав-. нительный кювет 11 и 4 (изA =VOX

X«1(„" К,, "к к к

И 16 16 меряемый параметр); коэффициент связи выходного сигнала фотометра с измеряемым параметром.

Через определенное время М (диаграмма 29 ) блок 25 управления откры55 вает вторую схему 24 выборки-хранения, через которую выходной сигнал напряжения / Ь, фотометра поступает на регистратор 1ч, затем через определен7 9399 тового потока Ф4, с фазностью противоположной Фазности светового потока Ф, от первого оптического выхода светоделителя 15 через сравнительную

57 ное время блок 25 управления закрывает вторую схему 24 выборки-хранения, при этом выходной сигнал напряжения Ч „„запоминается ею. и хранится.

Через определенное время М начинается цикл Т, аналогичный циклу Т, затем цикл Т4 аналогичный циклу т и т,д.

Из Формулы (3) видно, что коэффициент А связи выходного сигнала данного фотометра с измеряемым параметром не входят коэффициенты преобразо. вания источников излучения, т.е. измерения не зависят от параметров применяемых источников излучения, что, соответственно, повышает точность измерения.

Кроме того, фотометр не имеет в своем составе электродвигателей и механически перемещающихся частей, что предопределяет также более высокую точность измерений и надежность конструкции.

Формула изобретения фотометр, содержащий источник опорного напряжения, источник излучения с модулятором, оптически связанный через сравнительную кювету с фотометрическим блоком, включающим в себя последовательно соединенные фотоприемник, синхронный детектор и инвертирующий интегратор, второй источник излучения с вторым модулятором, оптически связанный через рабочую кювету с фотометрическим блоком, генератор импульсов со схемой НЕ, выход которого соединен с цепями управления синхронного детектора и первого модулятора и через схему НЕ— с цепью управления второго модулятора, и регистратор, о т л и н а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены два светоделителя, дополнительный фотометрический блок цепь управления синхронным детектором которого соединена с выходом .схемы НЕ, два ключа, две схемы выборки-храйения и блок управления, выходы которого соединены с соответствующими цепями управления ключей и схем выборки-хранения, причем светоделители установлены соответственно перед сравнительной и рабочей кюветами и оптически связаны с входом дополнительного фотометрического блока, выход которого

9 939957 последовательно через первую схему вы- соединен с входом первого модуля борки-хранения, и второй модулятор со- тора. единен с входом второго источника из- . Источники информации, л чения выход основного фотометри- принятые во внимание при экспертизе

У

Э ческого блока через вторую схему вы- g 1, Патент Швейцарии Г 579268, борки-хранения соединен с регистрато- кл. G 01 J 1/, опублик. 1976.

lI ром ом и последовательно через первый 2. Автоматические газоанализаторы. ключ и первый модулятор — с входом М., ЦИНТИ электротехнической промыыгя 1961

nepeoro источника излучения, источник ленности и приборостроения, 9 опорного напряжения через второй ключ 1о с. 203 (прототип).

939957

44а.2

Составитель А. Чурбаков

Редактор Е. Лушникова ТехредЛ. Пекарь Корректор И. Коста

Заказ 4о53/60 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,