Фотометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1497461 А 1 1 1 1/4 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛВСТВУ,вания, трехканальный синхронный коммутатор для измерительного, эталонного и темнового каналов и:.схему регистрации с управляющим выходом для .коррекции дрейфа темнового тока и нуля усилителей, соединенным с управляющим входом фотопреобразователя, двухканальный интегратор, двухканальный синхронный коммутатор, два регу- лируемых делителя напряжения, два дифференциальных усилителя и дешифратор знака. Измерительный и эталон. ный выходы трехканального синхронного коммутатора соединены с входами двухканального интегратора, выходы которого через двухканальный синхронный коммутатор соединены с входом первого делителя и первым входом второго дифференциального усилителя, первый вход первого дифференциального усилителя и вход второго делит я соединены с выходом фотопреобразов теля, выходы делителей соединены с вторыми входами дифференциальных усилителей, выходы которых через дешифратор знака соединены с управляющим входом фотопреобразователя. 1 ил,(21) (22) (46) цов,в во ССС1984 СССР 1981. а- Е зоб На черт ная схема ф Фотомет та, светод оптическиестроени может б вр оя отопреоб оэффицие ем нальныи сиизмеритель ляется повыение быстроваго кана регистрации, управляющий вых ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР 4339794/31-25 08.12.8730.07.89. Бюл.28 (72) А,И.Сирота, Н.Г.хле Н.П.Радаев и В.А.Письмен (53) 621.381 (088.8) (56) Авторское свидетель1093910, кл, С 01 Л 1/Авторское свидетельст827983, кл. С 01 .У 1/4(57) Изобретение относится к приборостроению, а именно к фотометрии, иможет быть использовано для определения состава веществ, а также для фотометрирования изменяющихся во времени поглощающих растворов и светорассеивающих дисперсных систем различной природы. Целью изобретенияявляется повышение точности и увеличение быстродействия фотометра. Фотометр содержит последовательно установленные источник света, светоделительное устройство, оптические тракты, модулятор, фотопреобразователь суправляемым коэффициентом преобразоления состава веществ, а тфотометрирования изменяющихмени поглощающих раствороврассеивающих дисперсных силичной природы,Целью изобретения яв1 пение точности и увеличдействия фотометра. еже представлена структуротометра.содержит источник 1 свелительное устройство 2, тракты 3 и 4, модулятор 5, зователь 6 с управляемым ом преобразования, трехкахронный коммутатор 7 для ого, эталонного и темно- в, соединенный со схемой14974торой соединен с управляющим входомфотопреобразователя. Эталонный и измерительный выходы коммутатора 7 соединены также со входами двухканаль 5ного интегратора 9, выходы которогочерез двухканальный синхронный коммутатор 10 соединен со входом первогорегулируемого делителя 11 и первымвходом второго дифференциального уси лителя 12. Первый вход первого диференциального усилителя 13 и входвторого регулируемого делителя 14соединены с выходом фотопреобразователя, Выходы дифференциальных усилителей 13 и 12 через дешифратор 15знака соединены с управляющим входомфотопреобразователя.Фотометр работает следующим образом. 20Световой поток источника 1 устройством 2 разделяют на два луча,при этом один из лучей проходит через измерительный тракт 3, а другой "через эталонный тракт 4. Световые по токи каждого тракта модулируют модулятором 5 так, что они попадают нафотопреобразователь 6 в разное времяи, кроме того, между ними имеетсятемновая пауза, в которую свет не 30попадает на Фотопреобразователь. Сигналы с выхода преобразователя 6 поступают на коммутатор 7, где разделяются по трем каналам: измерительному,эталонному и темновому. Эталонный иизмерительный сигналы обрабатываютв схеме 8 регистрации, а информацияпо темновому каналу используется длякоррекции дрейфа темнового тока инуля усилителей, через связь управ 40ляющего выхода схемы 8 регистрациис управляющим входом фотопреобраэователя 6,Измерительный и эталонный сигналы 45 интегрируют двухканальным интегратором 9, на выходах которого образуются средние за время интегрирования сигналы Б, и Б .Усредненный сигнал Би йзмерительного канала сИ. С 1 еинтегратора через коммутатор 10 поступает на вход делителя 11 и первый вход дифференциального усилителя 12. Мгновенный сигнал Уизмерительного канала в это же время поступает на вход делителя 14 и на первый вход едифференциального усилителя 13, На вторые входы дифференциальных усилителей 13 и 12 поступают сигналы614 К Б сри К Б (где К(1 - параметр ретулироееиия 1 с делителей 11 и 14 соответственно, Таким образом, на входы дифференциального усилителя 13 подаются сигналы Б и К Б,р, а на входы дифференциального усилителя 12 - БИ. ср иКУ. Если выполняется неравенство1 К Бр (О- Б с,р, то на выходах усилителей образуются раэнополярные напряжения (для определенности "+" на усйлителе 12 и "-" на усилителе 13), которые не пропускаются дешифратором 15 знака. Поэтому мгновенный сигнал П посй тупает на коммутатор,7 неизменным. Если вследствие случайной помехи сиг 1 нал Пд будет больше чем - Бс-той К фР усиленный отрицательный сигнал с выхода дифференциального усилителя 12 пройдет через дешифратор 15 знака и через управляющий вход фотопреобразо" вателя 6 уменьшит коэффициент преоб-, разования таким образом, чтобы раз 1 ность Пц -- У равнялась нулю. Таким образом, сигнал, поступающий на коммутатор; будет ограничен и равен 0 Если, напротив, мгновенный сигнал БдК 1 р, то положительное усиленное напряжение с усилителя 13 через де" шифратор 15 знака и управляющий вход фотопреобразователя 6 увеличит коэффициент преобразования таким образом, чтобы разность Б-К 11 с равнялась нулю, Таким,образом, сигнал, поступающий на коммутатор 7, будет. усилен до величины К-УсрИтак, в зависимости от величины входного сигнала схема коррекции помехи подает на коммутатор ограниченный сигнал; 3 и й если К.Бср(Пч( К осср 1 - Уср, если Цр) - , Б (Ф)1И К срК Ц,р, если 1314 с КУсВыбирая соответствующим образом коэффициент деления К для делителей 11 и 14 (например К = 0,9, - 1,1), можно ограничивать величину помехи на заданном уровне (например107.).(2) 20 25 Важно отметить, что абсолютный уровень ограничения устанавливается на основе усредненного интегратором 9 значения 11 р, а ограниченная величиа помехи обеспечивает помехоустойчивость этого среднего значения Б р.Аналогичным образом работает схема и для эталонного сигнала.Определим эффективность подавления помех в предложенном фотометре. Пусть усредненный сигнал на интеграторе 9 образуется усреднением по выборке и значений Б; за время интегрирования Дисперсия среднего значения Бдается формулой агю ) = -(З) где 6- дисперсия случайной величины Б,Если, например, помеха равномерно распределена в диапазоне 1 Б; - П(СК, 7 , где К 7 р- амплитуда поср фмехи, С - случайное число, равномерно распределенное на интервале - 0,5; + 0,53 , то расчет даетд (Й ) = К Пср 24 п, (4)При работе схемы амплитудной коррекции амплитуда помехи становится равной (1-К) Б , а дисперсия усредненного ограниченного сигнала г = (1 - К)П( . (5)Таким образом, выигрыш в точности измерений равенг 1-- = ( - .ф) -1-К 24 (6)фгПри значительных импульсных помехах (К) и малом уровне ограничения (К 1, 1-К 1) формула (6) предсказывает квадратичное уменьшение дисперсии и существенный выигрыш в точности. Пример К"-1 (100%-ая помеха), К = 1,1 имеем Б / р 4.Выбор коэффициента деления регулируемых делителей 11 и 12 связан с кинетикой изучаемых процессов. Изменение среднего сигнала на интег аторе 9 за время выборки одного значения(ступень квантования в цифровом интеграторе или время выборки в аналоговом интеграторе) определяется соотндщением 97461 е1 фр ( + "з) 1 ср1 + д "ф 3.(7)Й 1 пУср Отсюда следует, что оптимальный коэффициент деления К регулируемых делителей должен выбираться по за- кону Чем больше скорость изменения сигнала, тем больше должен быть диапазон ограничения входного сигнала.Если оптическая плотность Р на определенном участке времени описывается линейным закономП = П,(1 + Кг), (8) где К г - коэффициент пропорциональ- ности то 1 с 1 П = - (1 + К г.) (9) и коэффициент деления К должен бытьК = Кг Г 0434 (10) Таким образом, оптимальный коэффициент деления регулируемых делителей пропорционален относительнойскорости изменения оптической плот 30 ности.Для переходных процессов с большими скачкообразными скоростями изменения сигналов необходимо отключение схемы регулирования для предварительного накопления информации наинтеграторе 9. В реализованном приборе включение схемы коррекции происходит после 2-4 постоянных времениинтегрирования.40Формула изобретения Фотометр, содержащий последовательно установленные и оптически связан ные источник света, светоделительноеустройство, два оптических тракта,модулятор и фотопреобразователь суправляемым коэффициентом преобразования, выход которого соединен с входом трехканального синхронного коммутатора с выходами измерительного,эталонного и темнового каналов, выходы коммутатора подключены к соответствующим входам схемы регистрации, 55выход которой соединен с управляющимвходом фотопреобразователя, интегратор и два делителя напряжения, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности и увеличенияЛончакова ктор Н.Горв ре Заказ 4431/41 Тираж 466 Подписно ВНИИПИ Государственног 6 комитета по изобретениям и отк113035, Москва, Ж, Раушская наб., д тиям при ГКНТ ССС4/5 оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектна быстродействия, в него введены двухканальный синхронный коммутатор, два дифференциальных усилителя и дешифратор знака, интегратор выполнен двухканальным, а оба делителя напря 5 жения - регулируемыми, при этом выходы измерительного и эталонного каналов трехканального синхронного коммутатора соединены с входами двухканального интегратора, выходы которого через двухканальный синхронный коммутатор соединены с входом первого делителя и первым входом второго диффе" ренциального усилителя, вход второго делителя и первый вход первого дифференциального усилителя подключены к выходу фотопреобразователя, выходы делителей соединены.с вторыми входами соответствукицих дифференциальных усиlлителей, выходы которых через дешифратор знака соединены с управляющим входом фотопреобразователя.