Устройство для определения концентрации многокомпонентных растворов

(19) 1103150 С 01 Б 21/5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОБРЕТЕНИ ПИСАНИ щ Н АВТОРСКОМ ИДЕ 5(54) (57) 1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПР НИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ИНОГОКОМПОН РАСТВОРОВ, содержащее источи та и расположенные последова по ходу излучения измеритель вету, диспергирующнй элемент лятор и два Фотоприемника, к из которых подключен к измер ному каналу, включающему усил логарифмический усилитель, а измерительных каналов включает вычи-,тающее устройство, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью. повышения точности измерения концентрациирастворов, содержащих компоненты сперекрывающимися спектрами поглощения, модулятор выполнен в виде по-,следовательно расположенных обтюратора и четырехщелевой диафрагмы, вустройство дополнительно введен аттенюатор, подключенный между измерительными каналами с коэффициентом.передачи, соответствующим соотноше "нию максимумов сигналов на входе вычитающего устройства 0,05-0,2.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что аттенюатор выполнен в виде двух последовательно соединенных резисторов,один из которых подстроечный и подключен параллельно выходу логарифмического усилителя одного из измери 1тельных каналов,Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности к устройствам для одновременногоопределения концентрации двух веществ с перекрывающимися спектрамипоглощения в многокомпонентпых тех. нологических растворах, и может бытьиспользовано в химической и медицинской отраслях промьппленности.Известно устройство для определения концентрации многокомпонентныхрастворов, содержащее излучатель,модулятор, фотоприемник, логарифмический усилитель, усилитель и аттенюатор 1,13.Недостатком этого устройства яв-.ляется невозможность определенияконцентрации многокомпонентных растворов с перекрывающимися, спектрамипоглощения, вследствие отсутствиядвух каналов измерения.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство для определения концентрации многокомпонентных растворов, содержащее источник света и расположенные последовательно по ходу излучения измерительную кювету, диспергирующий элемент, модулятор и двафотоприемника, каждый из которых подключен к измерительному каналу, включающему усилитель, логарифмическийусилитель, а один из измерительныхканалов - вычитающее устройство 1,21.Недостатками известного устройства являются большая относительнаяпогрешность измерения 1,35-40 Ж) концентрации миогокомпонентных растворов и низкая чувствительность измерения концентрации многокомпоиентиыхрастворов.Указанные недостатки обусловленытем, что примесями вносится большаяпогрешность при измерении оптичес"кой плотности определяемого вещества.Целью изобретения является повышение точности измерения концентрации растворов, содержащих компонентыс перекрывающимися спектрами погло"щения,Указанная цель достигается тем,что в устройстве для определенияконцентраций многокомпонентных растворов, содержащем источник света ирасположенные последовательно по ходу излучения измерительную кювету,диспергирующий элемент, модулятори два фотоприемника, каждый из которых подключен к измерительному каналу, включающему усилитель, логарифмический усилитель, а один из изме"рительных каналов включает вычитающее устройство модулятор выполненв виде последовательно расположенных обтюратора и четырехщелевой диафрагмы, в устройство дополнительно.введен аттенюатор, подключенный меж 10 ду измерительными каналами с коэффициентом передачи, соответствующимсоотношению максимумов сигналов навходе вычитающего устройства 0,050,2.15 Кроме того, аттенюатор может бытьвыполнен в виде двух последовательно соединенных резисторов, один иэкоторых подстроечный и подключен параллельно выходу логарифмического20 усилителя одного из каналов измерения.На чертеже показана схема устройства,Устройство для определения кон 25 центрации многокомпонентных растворов состоит из оптической части, содержащей источник 1 света, входнующель 2, измерительную кювету 3, каллиматорный объектив 4, диспергирующий элемент 5, камерный объектив 6,обтюратор 7, четырехщелевую диафрагму 8, линзы 9, фотоприемники 1 О идва измерительных канала 11 и 12,каждый из которых содержит истоковыйповторитель 13, логарифмический усилитель 4, усилитель 15, усилитель16 мощности, выпрямитель 17, регистрирующйй прибор 18. В одном из каналов имеется вычитающее устройство 9,Иежду собой каналы измерения связаны с помощью аттенюатора 20.%Устройство работает следующим образом,Световой поток от источника све"тачерез входную щель 2 попадает45иа измерительную кювету 3, формируется в параллельный пучок коллиматорным объективом 4 и посылается надиспергирующий элемент 5, Далее излучение попадает на сферическое зеркало камерного объектива 6, котороефокусирует излучение на четырехще"левую диафрагму 8. Обтюратор 7 попарно пропускает световой поток опоеделенных длин волн в каналы измерения 1 и 12, где излучение, пройдя фокусирующие линзы 9, попадаетна фотоприемники 10, на которых про"108845 4концентрации мешающей примеси необходимо выполнение условвя1 И ОФЪ 4ЬЕ:Е -Е = -21оп- оп оп ЕС,п5где Со концентрацця определяемогопооачкта.Следовательно, формула определения концентрации примеси принимает 10 вид 40 3сигнала в электРический сигнал, который через истоковые повторители13 поступает на логарифмические усилители 4, предназначенные для получения линейной зависимости выходного сигнала от концентрации раст.вора,С логарифмических усилителейдвух каналов измерения сигналы поступают на вычитающее устройство 19,причем с одного из логарифмическихусилителей сигнал поступает не только на вычитающее устройство черезаттенюатор 20 с большим входным сопротивлением, но и на усилитель 15.На такой же усилитель 15 поступаетсигнал и с вычитающего устройства19 в первом канале измерения,С усилительных каскадов сигналы .поступают ьа двухтактные усилители 1 б 0мощности, предназначенные для согласования выходного сопротивления усилительных каскадов 15 с входным сопротивлением выпрямителей 17, предназначенных для получения стандартных токовых сигналов, равных 0"5 ИА,Стандартные токовые сигналы поступают на регистрирующие приборы 18,Благодаря применению метода дифференциального измерения концентрации каждого из определяемых веществна двух длинах волн достигается минимальная погрешность измерения концентрации этих веществ в технологическом растворе,Формулу ошибок фотометрическихизмерений по методу отношения про/пусканий на разных длинах волн можно получить дифференцированием выражения отношения пропусканий где К - коэффициент пропорцнональ- яР ности, зависящий от разности экстинкции на длинах волн Л 1 и Л, К - коэффициент пропорциональй ности, зависящий от разности экстинкции определяемого вещества на длинах волн Л, и"Ьд =(А-Дразность оптических плот" ностей раствора на длинах волн Л 1 и Л Таким образом, чтобы уменьшить погрешность измерения концентрации примеси, необходимо руководствоваться следующими условиями при выборе . длин волн для спектрофотометрического анализа раствораЕ "2 О И оп Еоп ЕС)Е 1 Л ИдИР пр Для определения концентрацииопределяемого вещества выбираемдлины волн Л и 71+ таким образом,чтобы выполнялись, следующие условия(11 концентрации определяемого вещества и 45 примеси;коэффициенты молярной экстинции определяемого продукта и примеси на длинах 50волн 11 и 12 1длина оптического пути через анализиру емый раствор,ф 55Приравняв первую производную этого выражения к нулю, получаем, что для повышения точности определения . 3оп ) опПр прКонцентрация определяемого вещества определяется по формулеС фК (Э -Й ) (6 гдето - - разность оптических плоте-ег,фкостей раствора на длинахволн Зз и Л 4Для реализации формул ( 3 1 и 6 1 необходимо произвести три операции . вычитания, две из них реализуются с помощью модулятора светового потока, состоящего из обтюратора и четырехщелевой диафрагмы ка двух фотоприемниках.1087845 вюзи ШШ Патеат Третья операция вычитания выполняется с помощью вычитающего устрой- ства, причем сигнал с одного канала измерения поступает на устройство через аттенюатор, соединяющий каналы измерения между собой с,коэффициентом передачи, обеспечивающим соотношение максимальных сигналов на входе вычитающего устройства 0,2-0,05.При коэффициенте передачи больше .0,2 погрешность измерения определяемого продукта увеличивается за счет погрешности вносимой примесью а при коэффициенте менее 0,05 - эа счет увеличения погрешности спектрофотометрического метода измерения,Для обеспечения меньшей погрешности измерения при обработке элек ВНИИПИ Заказ 2647/3 трического сигнала, пропорционального концентрации веществ, аттенюатор подключен параллельно выходу логарифмического усилителя одного 5 из двух каналов измерения. Выполнение аттенюаторов в видедвух последовательно соединенных резисторов, один из которых подстроечный, позволяет легко регулировать коэффициент его передачи.Использование изобретения позволяет снизить относительную погрешность при измерении концентрации 5 примеси с 50 до 15% с одновременнымувеличением чувствительности и снизить относительную погрешность при измерении концентрации выделяемого продукта с 30 до 7%. ак. 823 Подписноеагород, ул.Проектная, 4