Абсорбциометр

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУОпубликовано 07.06.82. Бюллетень 21Дата опубликования описания 07.06.82 ев делен изобретений и еткрнтий(72) Авторы изобретения Всесоюзный заочный институт текстильной и легк " пройКЙВенщоети(54) АБСОРБЦИОМЕТР 1Изобретение 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 11.Существенным недостатком данного 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 уп 2равления, 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 соединенно.му с устройствг; управления, которое соединено также со счетчиком 121.Недостатком известного устройства является ограниченное быстродействие.Цель изобретения - повышение быстродействия.Поставленная цель достигается тем, чтов абсорбциометр, содержащий источник модулированного излучения, кювету с механиз мом цикличесого изменения голщины слояанализируемой жидкости, соединенным через блок синхронизации с устройством управ.ления 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 соединенотакже со счетчиком, введены блок формирования тактовых импульсов к блок задержки,а комнараторы выполнены синхронными,причем их синхронизирующие входы черезпоследовательно соединенные блок формирования тактовых импульсов и блок задержкисоединены с источником модулированногоизлучения, а выход второго компаратора дополнительно подключен к устройству управления.На чертеже показана блок-схема устрой Оства.Устройство содержит последовательносоединенные источник 1, питания и источник2 модулированного излучения, кювету 3, механизм 4 циклического изменения толщиныслоя анализируемой жидкости, соединенный 1с блоком 5 синхронизации, последовательносоединенные фотоприемник 6 и усилитель 7,образующие фотон реобразователь, блок 8формирования тактовых импульсовсоединенный с синхронизирующими входами синхронных компараторов 9 и 10, счетчик 11,к которому подключен задающий генератор12, вычислительное устройство 13, устрой-,ство 14 управления и блок 15 задержки.Одно из смотровых окон 16 кюветы 3 вы-,полнено с возможностью перемещения и 25связано с механизмом 4 циклического изменения толщины слоя среды, который содержитходовой винт с ползуном, приводимый в дви-,жение реверсивным синхронным электродвигателем (не показаны), что позволяет осу- зоществить линейное изменение толщиныслоя среды во время цикла измерения.Вычислительное устройство. может бытьвыполнено в аиде встроенного в прибор микропроцессора либо автономным (ЭЦВМ).Блок 8 формирования тактовых импуль- з 5сов 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-,ход второго компаратора 10, который такжесоединен с устройством 14 управления, соединенным с блоком 5 синхронизации, Выходы устройства 14 управления соединены сосчетчиком 11 и с вычислительным устройством 13, с которым также соединен выход 45счетчика 11.Устройство работает следующим образом,Параллельный пучок модулированногомонохроматического излучения проходит от 5 Оисточника 2 через кювету 3 на фотоприемник 6 откуда после усиления усилителем 7поступает на вход синхронных компараторов 9 и 10, имеющих порог срабатывания,соответственно, 13, и Ы. Для срабатываниякомпараторов при значениях сигнала с уси- Ылителя 7 Ы(1) = 3и 1.1(т) = 1 А, необходимоналичие в этот момент на их синхронизирующихвходах тактового импульса (строба)У(1 - Т), который подается от блока 8 формирования, сдвинутым по фазе на время т относительно переднего фронта импульса сигнала 11(1), При этом искажения формы импульса сигнала Б(1) 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 э 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 .11 и 12 срабатывания компараторов кратность ослабления потока излучения, прошедщего кювету при одной и той же концентрации С вещества (с учетом закона Ламберта-Бера), определяется следующим образомцо/11,- ехрйл С 1+А(ф,И (,1)Оо/1 У ехР лС92+А(2)1, й) где У - напряжение на выходе фотопреобразователя в отсутствие поглощения (концентрация вещества,равна нулю);Л,- коэффициент экстинкции красителя;ФВ- соответствующие толщины просвечиваемого слоя;АЬ)- показатель загрязненности оконкювет,ы.Считая, что за время полуцикла измерения (толщина слоя изменяется в одном из направлений - либо увеличивается, либоуменьшается) величины 11 и А(1) изменяются крайне незначительно, получим выражение для концентрации вещества, средней за время измерениясен,ф/н,)с а(ел- с или, учитывая, что за время полуцикла измерения разность толщин слоя М 2=юг -пропорциональна времени между моментами срабатывания пороговых элементов 9, и 101 з= тя - т 1=11 й/1 и (4) где й - число импульсов, сосчитанных счетчиком 11 за время Л 1,2;51- частота заполняющих импульсовот задающего генератора 12, и, объединив постоянные общей константой В, .получим расчетное выражение для концентрации вещества, реализуемое с помощью вычислительного устройства 13С = ВХ (5)Показатель загрязненности смотровых окон кюветы А(1) не вошел в расчетное вы-, ражение, следовательно, на результаты измерения не влияет загрязнение и отпотева-, ние оптических поверхностей кюветы. 1 ОВ 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).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-, зо 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 4 о пиковой мощности излучения в случае применения полупроводниковых источников излучения не влияет на работу предлагаемого 6устройства 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 изобретенияАбсорбциометр, содержащий источник мо. дулированного 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 СССР138390, кл, б 01 1 1/00, опублик.1961.2. Авторское свидетельство .СССР669825, кл. 6 01 1 1/44, опублик. 1979 (прототип),СоставительТехред А. БойТираж 887 ономаренко осударственно м изобретени а, Ж - 35, Ратент, г., Уж 1130 лиал Редактор Н. ПушкеЗаказ 3912/33ВН ИИПИ Г по дела 5, Москв ППП П А. Чурбаковкас Корректор УПодписноео комитета СССРй н открытийушская набд. 4/5ород ул Проектная