Фотометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 119) 111) 802 51) 4 С 01 3 1/4 ПИСА ОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ о СС СС 19 к измерии к фотозовано в ышленн оптичесгде нты проИзобрете тноситс астност к измерител к фотометовано в хи- мышленности и технике, вм, и может быческой, текст испо но нском и оптическом а такжеприбороходимо в медиц троении ам, где необиенты пропуспроводить изимесей в растности биологит.е.коэфф змерять тически концент измерен.сре ации я ак ания оерение ед. ских Цел личение ско неоднородны изобретенияроведения ана рости сред. Наа функц редставл отометра ертеж альная схе птический ика, кали ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ П(НТ СССР(57) Изобретение относитсятельной технике, в частностметрам, и может быть испольхимической, текстильной прости, а также в медицинскомком приборостроении, т,етнеобходимо измерять коэффиц Устроиство содержит лок 1, блок 2 фотоприепускания оптических сред, проводить измерение концентрации примесей в растворах и измерения активности биологических сред. Целью изобретения является увеличение скорости анализа неоднородных сред, Для этого в известный фотометр введены второй блок памяти,ограничитель длительности импульсов, блок разрешения сдвига, три коммута" тора, шестой регистр, блок задержки. Оптический блок и блок фотоприемника выполнены соответственно в виде матриц источников света и фотоприемников. Опрос элементов матриц осуществляется по соответствующему алгоритму при помощи введенных элементов, фотометр снабжен цифровым выходом управляющей Е информации. 1 ил. ровочный усилитель 3, блок 4 цифровогоуправления коэффициентом усиления,аналого-цифровой преобразователь 5,образованный компаратором 6, цифроаналоговым преобразователем 7 и ис"точником О опорного напряжения, регистры 9 - 14, блок 15 цифровой индикации, блок 16 клавиатуры, процессор 17,блоки 18 и 19 памяти, таймер 20, генератор 21 тактовых импульсов, шину 22интерфейса, коммутаторы 23 - 25, ограничитель 26 длительности импульсов,элемент 27 задержки и блок 28 разрешения сдвига. Оптический блок 1 и блок 2 фотоприемника установлены таким образом, что каждому источнику света матрицы блока1 соответствует фотоприемник матрицыблока 2,Выход блока 2 фотоприемника черезкалибровочный усилитель 3 соединен с5первым входом компаратора 6, второйвход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 7,а выход - с входом регистра 11. Первый и второй входы ЦАП 7 соединены свыходами соответственно источника 8опорного напряжения и регистра 10.Блок 4 цифрового управления коэффициентом усиления входом соединен с выходом регистра 9, а выходом - с управляющим входом калибровочного усилителя 3. Регистры 9 - 13, процессор17, первый блок 18 памяти и таймер 20подключены к шине 22 интерфейса.Первый и второй.,выходы блока 16клавиатуры соединены с входами соответственно регистра 13 и второго блока 19 памяти, а его вход - с выходомкоммутатора 23. Вход ограничителя 26длительности импульсов соединен с одним иэ выходов регистра 14, первый выход - с первым входом второго блока19 памяти, а второй выход - с первымвходом коммутатора 23. Второй входкоммутатора 23 соединен с вторым выходом блока 19 памяти. Первый входи выход элемента 27 задержки соединенысоответственно с вторым выходомтаймера 20 и входом регистра 14. Второй вход элемента 27 задержки черезблок 28 разрешения сдвига соединенс вторым выходом регистра 10. Другиевыходы регистра 14 через соответствующие коммутаторы 24 и 25 подключенысоответственно к оптическому блоку 1 40и блоку 2 Фотоприемника. Блок 15 цифровой индикации подключен через регистр 12 к шине 22 интерфейса.фотометр работает следующим образом.45Исходное состояние фотометра таково, что регистры 9-14 обнулены. Состояние блока 4 цифрового управлениякоэффициентом усиления произвольное,Коммутаторы 24 и 25 находятся всостоянии, при котором включены пер 50вый элемент матрицы оптического блока1 и соответствующий ему первый элемент матрицы блока 2 фотоприемника,В блоке 18 памяти записаны программы, соответствующие выполняемымфункциям прибора: "Калибровка", "Измерение пропускаемости", "Измерениеоптической плотности", "Измерение концентрации, "Измерение активности. В оптическом канале исследуемый образец отсутствует.При нажатии одной из клавиш Калибровка", "Измерение пропускаемости, Измерение оптической плотности", "Измерение концентрации", "Измерение активности блока 16 клавиатуры соответствующий код с него через регистр 13 и шину 22 интерфейса поступает в процессор 17 и второй блок 19 памяти, Процессор 17 по приходу кода с блока 16 клавиатуры переходит к выполнению программы, записанной в блоке 18 памяти.Если например, нажата клавиша "Калибровка", в блоке 19 памяти запоминается состояние блока 16 клавиатуры, процессор 17 переходит к выполнению программы "Калибровка".При этом под воздействием излучения с оптического блока 1 блок 2 фотоприемника вырабатывает напряжениесоответствующее 1004-му пропусканию. Сначала процессор 17 производит масштабирование напряжения следующим образом.Процессор 17 через шину 22 интерфейса и регистр 10 подает на цифровые входы ЦАП 7 код Ицдп, И цп =2", где и - число разрядов.По приходу кода ЦАП 7 подает на второй вход компаратора 6 напряжениеопцап акоп2" 2где 0- напряжение на выходе источника 8 опорного напряжения.Затем через регистр 9 и шину 22интерфейса процессор подает на цифровые входы блока 4 цифрового управления коэффициентом усиления кодИ =0, по приходу которого калибросвочный усилитель 3 устанавливает коэффициент усиления К ,=2 =1. Напрямк,сжение Бк, поступающее с первого элемента матрицы блока 2 фотоприемника,преобразуется калибровочным усилителем 3 в напряжение О поступающеена первый вход компаратора 6, причем1=Ока,. Компаратор 6 сравниваетнапряжение 1 и 11 и выдает в регистр 11 код "0" в случае, если 0с( 11 или код "1", если 31 0.регистра 1 через шину 22 интерфейсаэтот код поступает в процессор 17,где анализируется, В случае кода "0"последовательно через регистр 9 пос(2) 5 15 тупает в блок цифрового управления коэффициентом усиления код М =1н, - 2 и т,д. до тех пор, пока не уст новится код И,=И такой, что соответствующий ему К , обеспечит выполнение неравенства О 1) 11, т.е. в результате масштабирования напряжения У процессор 17 подбирает такой код(и такой К калибровочного усили теля 3), чтои,причем 1.1, =1 2Затем процессор 17 с помощью ЦАП 7, компаратора 6 и источника 8 опорного напряжения выполняет аналогоцифровое преобразование напряжения Б, в результате чего процессор вырабатывает код М такой, что Одновременно с регистра 1 О наблок 28 разрешения сдвига поступаеткод, после чего блок 28 вырабатываетимпульс, поступающий на вход элемента27 задержки. Затем на основании соотношений (1) и (2) процессор рассчитывает величинуХ2 ии запоминает его в качестве калибровочного числа в блоке 18 памяти. Формирование временных интервалов для проведения вычислительных функций процессора 17, а также тактирования всех регистров осуществляется таймером 20, который формирует необходимые интервалы от задающего генератора 21 тактовых импульсов. По окончании вычисления Х элемент 27 задержки прибавляет к содержимому регистра 14 единицу, на единицу изменяется управляющий код, поступающий с регистра 14 на коммутаторы 24 и 2, а те включают в работу следующую пару из матриц оптического блока 1 и блока 2 фотоприемников соответственно. Одновременно измененный на единицу управляющий код с регистра 14 через ограничитель 26 длительности импульсов поступает на первый вход коммутатора 23, который кратковременно замыкает контакты блока 16 клавиатуры, соответствующие информации, записанной в блоке 19 памяти, управляющий сигнал 6802 6блока 19 памяти поступает на второйвход коммутатора 23.Далее цикл повторяется до тех пор,пока не будут замерены калибровочныезначения для всех пар.После выдачи регистром 14 сигналаоб отсутствии свободных оптопар ограничителем 26 вырабатывается короткийимпульс, которым стирается содержимоеЬлока 19 памяти, одновременно с этимблок 19 памяти подает на коммутатор23 импульс для кратковременного замыкания контактов клавиши "Сброс" блока16 клавиатуры.Контроль окончания программы измерений осуществляется следующим образом: при отсутствии свободной оптронной пары регистр 14 вырабатывает сиг нал, по переднему фронту которого ограничитель 26 формирует короткий импульс, поступающий в блок 19 памяти,где происходит стирание ранее записанной информации.25 Блок 19 памяти подает на коммутатор 23 импульс для кратковременногозамыкания контактов клавиши "Сброс"блока 16 клавиатуры. Блок 16 клавиатуры вырабатывает соответствующий З 0 код, который через регистр 13 и шину22 интерфейса поступает в процессор17. Процессор 17 по приходу кода сблока 16 клавиатуры через шину 22 интерфейса и регистр 12 убирает информацию с блока 15 цифровой индикации.По заднему фронту сигнала об отсутствии свободной оптронной пары регистр14 подключает с помощью коммутаторов24 и 25 первую оптронную пару.40 После этого изменения состояниярегистра 14 не происходит и выполнение программы калибровки заканчивается, Процессор 17 переходит в состояние ожидания поступления с блока 16 45 клаВиатуры НОВОГО кОда нажатой клдвиши. Бсли после этого нажать клавишу"Измерение пропускания", процессор 50 переходит к выполнению программы "Измерение пропускания" (при этом в оптическом блоке 1 должен быть установлен образец).Процессор 17 производит масштаби рование сигнала с выхода фотоприемника ц способом, аналогичным масштабированию при выполнении программы "Калибровка", в результате чего процессор-Б, Ь, . Затем процессор выполняетаналогичное аналого-цифровое преобразование напряжения Ц так же, как5при выполнении программы "Калибровка",В результате вырабатывается такой код11, что Б = - ,;-, 1.,2 о1 ОЗатем процессор 17 рассчитываетвеличину1 й, г.,Х = 212после чего процессор вычисляет пдопускание образца в месте между первым элементом матрицы оптического блока 1 ,и первым элементом матрицы блока 2 фотоприемника. Это значение процессор 17 через шину 22 интерфейса и регистр 20 12 выводит на блок 15 цифровой индикации, Затем аналогично выполнению программы "Калибровка" подключается вторая пара элементов матриц и процесс2 повторяется до тех пор, пока не будут 2 опрошены все элементы матриц, после чего процессор 17 переходит в режим ожидания нового сигнала с блока 16 клавиатуры.Выполнение других программ отлича ется лишь вычислением соответствующей физической величины в зависимости от измеряемого сигнала. Все рассчитанные величины выводятся с блока 15 цифровой индикации как для визуального считывания, так и для использования в качестве управляющих сигналов.1Использование фотометра позволит повысить качество контроля как одно - родных, так и неоднородных оптических сред, таких, как зеркал с изменяющимся коэффициентом пропускания, защитных очков и т.п, Наличие упра вляюще 1 го выхода позволит встраивать фотометр 1- в автоматизированные технологические линии в качестве контрольно-змерительного оборудования, что сократит трудоемкость контроля и соответственно себестоимость продукции, 50формула изобретенияфотометр, содержащий оптическийблок, оптически связанный с блокомфотоприемника, выход которого черезкалибровочный усилитель соединен с первым входом компаратора, второйвход компаратора соединен с выходомцифроаналогового преобразователя,первый вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения,пину интерфейса, соединенную черезпервый регистр с входом блока цифрового управления коэффициентом усиления, выход которого соединен с управляющим входом калибровочного усилителя, шина интерфейса через второй регистр соединена с вторым входом цифроаналогового преобразователя, черезтретий регистр - с выходом компаратора через четвертьй регистр - сблоком циФровой индикации, а ,ерезпятый регистр - с первым выходом блока клавиатуры, к шине интерфей=а подключены также процессор, блок памятии таймер, генератор тактовых импульсов, выход со 1 орого соединен с входомтаймера первый еыход таймер.- соединен с входом процессора, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюувеличения скорости проведения анализа неоднородных сред, в него введенывторой блок памяти, ограничитель длительности импульсов, блок разрешениясдвига, три коммутатора, блок задержки и шестой регистр, а оптическийблок и блок фотоприемника выполненысоответственно в виде матриц источников сеет з и фотоприемных элементов,при этом первый вход блока задержкисоер нем с вторым выходом таймера,второй вход через блок разрешениясдв 1 га соединен с вторым выходом второго регистра, а выход - с входомшестого регистра, первый и второй выходы которого соединены с входамипервого и второго коммутаторов соответственно, а третий выход - с входомограничителя длительности импульсов,первый выход которого соединен с первым входом второго блока памяти, авторой выход - с первым входом третьего коммутатора, второй вход третьегокоммутатора соединен с выходом второго блока памяти, а выход - с входомбпока клавиатуры, второй выход которого соединен с вторым входом второгоблока памяти выходы первого и второго коммутаторов соединены соответственно с управляющими входами оптического блока и блока фотоприемника, аблок цифровой индикации снабжен выходом управляющей информации.1516802Составитель А.Ястребов Редактор Е.Папп Техред А.Кравчук КорректорВ,Кабаций Заказ 6376/40 Тираж 466 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уагород, ул. Гагарина, 101