Способ определения концентрации компонента в веществе

.Буря енкис нализа химическог1969, вып.1740,атизациявеществарНИНТИ,составКиев: ци чины импу вычислени повторяют опердиего значения,рми ва пороговыими каждо сигналов сравнезадержки сравнения ов после л. о сигнал ния ов, пока и равным чи ния. 1 з.п сигн стан срав числ лу си ф-лы,д а ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИКОМПОНЕНТА В ВЕЩЕСТВЕ(57) Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частностик способам измерения концентрации определяемого компонента в анализируемом веществе по результату воздействия анализируемого вещества на вспомогательный оптический сигнал. Цельизобретения - повышение точности измерения при сохранении быстродействия. Способ измерения концентрациикомпонента; в веществе включает формирование периодической последовательности вспомогательных оптическихимпульсов, амплитудную модуляциювспомогательных импульсов анализируемым веществом, фотоэлектрическое преобразование модулированных импульсов, усреднение мгновенныхзначений преобразованных импульсов и оценку концентрации по результатуусреднения. Перед усреднением мгновенных значений преобразованных модулированных импульсов каждый импульспреобразовывают в последовательностьцифровых сигналов о мгновенных значениях величины импульса, вычисляютсреднее значение величины импульса,формируют нижний пороговый сигналменьше вычисленного среднего значенияи верхний пороговый сигнал больше вычисленного среднего значения, каждый цифровой сигнал сравниваю" с пороговыми сигналами и задерживают сигналы о значениях амплитуд вне даипаэона значений, ограниченного пороговыми сигналами, причем величины пороговых сигналов устанавливают в соответствии с соотношением Аро =пор = А(1 ф 0 ), где А - среднее значение усредняемых мгновенных значений величины модулированного импульса; Г - величина, определяемая допустимой погрешностью измерения. Величину определяемую допустимой погрешностью измерения, устанавливают не более предела допустимой погрешно.ти. измерения концентрации определяемого компонента вещества, Для цифровых сигналов, прошедших амплитудную селекцию по мгновенному значению вели 1636738Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности к способам измерения концентраций определяемого компонента в анализируемом веществе по результату воздейст" вия анализируемого вещества на вспомогательный оптический сигнал.Цель изобретения - повышение точности измерения при сохранении быстроО действия.На чертеже представлено устройство, реализующее способ,Способ осуществляют следующим образом. 15Исследуемое вещество освещают периодической последовательностью световых импульсов и регистрируют прошедшее излучение с,помощью фотоэлектрического преобразователя. 20 Получаемые электрические импульсы преобразовывают в последовательность цифровых сигналов, соответствующих мгновенным значениям амплитуды импульсов, вычисляют среднее за время 25 импульса значение амплитуды и сравнивают это значение с предварительно сформированным верхним и нижним пороговыми уровнями. Величины пороговых сигналов выбнрают в соответствии с 30 соотношением А= А (1+3)где А - среднее значение амплитудыв серии импульсов,- величина, определяемая допустимой погрешностью измерений.Сигналы, не попадающие в интервал 4 Означений между верхним и нижним порогами, исключаются из дальнейшей обработки, для остальных сигналоввновь вычисляют среднее для сериизначение, после чего среднюю амплитуду в каждом импульсе сравниваютс новыми пороговыми значениями, соответствующими новому среднему значениюдля серий импульсов.После этого вновь исключают сигналы, выходящие за интервал междупороговыми значениями. Цикл повторяют до тех пор, пока числа импульсов до и после сравнения с пороговыми значениями не оказываются равны"ми. Для выделенной таким образомпоследовательности сигналов определяют среднее значение и считают егосоответствующим действительной концентрации исследуемого компонента. ввеществе.Устройство для реализации способа представляет собой оптическийдвухволновой анализатор,Анализатор содержит генератор 1оптических импульсов в виде последовательно установленных источника оптического излучения и обтюратора,кювету 2 с анализируемым веществом,йотоэлектрический преобразователь3, дополнительный фотоэлектрический преобразователь 4 синхронизирующих оптических импульсов,электронные ключи 5 и 6, блок 7усреднения импульсных сигналов 1-гоканала, блок 8 усреднения импульсныхсигналов 2-го канала, блок 9 обработки усредненных сигналов, выходнойизмерительный прибор 10.Каждый канал между электронным ключом и блоком усреднения импульсныхсигналов канала содержит соответственно блоки 11 и 12 дополнительногопреобразования модулированных поамплитуде импульсов, в состав которого входят аналого-цифровой преобразователь 13, устройство 14 усредне ния мгновенных значений импульса,масштабные преобразователи 15 и 16,двухуровневый дискриминатор 17 мгновенных значений в виде цифровогофильтра, блоки 18 и 19 памяти, счетчики 20 и 21 импульсов, элемент 22сравнения, ключи 23 и 24,устройство 25 управления.Анализатор работает следующим образом,Генератор 1 формирует периодическую последовательность оптчческих импульсов, которая представляет собойсуперпозицию последовательности импульсов на длине волны в области пог -лощения определяемым компонентом(импульсы первого вида) и последовательности импульсов на длине волнывне названной области (импульсы вто-.рого вида). Одновременно генератор1 Формирует периодическую последовательность оптических импульсов синхронизации.Вспомогательные импульсы подаются на кювету 2 с анализируемьм веществом. При прохождении через кюветуони модулируются по амплитуде анализируемым веществом, что обусловленопоглощением части световой энергиивеществом. Модулированные оптические5 163 импульсы поступают на фотоэлектричес 1 кий преобразователь 3 и преобразовываются последним в последовательность электрических импульсов, модулированных по амплитуде анализируемым веществом.Оптические импульсы синхронизации преобразовываются дополнительным фотоэлектрическим преобразователем 4. Модулированные по амплитуде импульсы поступают на электронные ключи 5 и б, управляемые импульсами синхронизации от дополнительного преобразователя 4. При отсутствии импульса синхронизации на управляющих входах ключи 5 и б закрыты. При наличии на управляющем входе импульса синхронизации ключ 5 пропускает импульсы первого вида, а ключ б - импульсы второго вида, Модулированные по амплитуде импульсы соответствующего вида поступают соответственно в блоки 11 и 12 дополнительного преобразования.Каждый импульс, поступающий на вход блока дополнительного преобра - зования преобразуется следующим образом.Аналого-цифровой преобразователь 13 поступающий на его вход импульс равномерно квантует по времени и преобразовывает мгновенные значения А величины импульса в последовательность цифровых сигналов. Цифровые сигналы поступают в блок 18 памяти и устройство 14 усреднения. Среднее значение А мгновенных значений А, в цифровой Форме масштабируется масштабным преобразователем 15 в величину А(1+0) и масштабним преобразователем16 в величину А(1 - 3), где 1 равна пределу допустимой относительной погрешности измерения концентрации определяемого компонента в веществе. Значения А(1+о) и Х(1-3) поступают на управляющие входы дискриминатора 17 в качестве верхнего и нижнего пороговых сигналовПо командному сигналу устройства 25 блок 18 памяти выдает на вход дискриминатора 17 и счетчика 20 импульсов набор цифровых сигналов о значениях А. Каждый цифровой сигнал сравнивается в дискриминаторе 17 с пороговыми сигналами. Цифровые сигналы о мгновенных значениях величины импульса вне диапазона значений, ограниченного пороговыми сигналами,6738 6задерживаются. С выхода дискриминатора 17 на входы счетчика 21 импульсови блока 19 памяти поступает набор 5цифровых сигналов о значениях А;,удовлетворяющих соотношению 10 Число этих сигналов на выходедискриминатора 17 может быть меньне числа сигналов на его входе.Счетчик 20 считает число сигналов,поступивших на вход дискриминатора 17.15 Счетчик 21 считает число сигналов,прошедших дискриминатор 17,Если эти числа, сравниваемые вустройстве 22, равны, устройство 22запускает устройство 25 управленияи открывает ключ 24. С устройства 25управления на вход блока 19 памятипоступает управляющий сигнал. Серияцифровых сигналов, прошедших черездискриминатор, подается на выход блока дополнительного преобразования ипоступает в блок 7 усреднения.Если сравниваемые в устройстве 22числа сигналов не равны, устройство22 открывает ключ 23, а блок 19 памя 30 ти по сигналу устройства 25 вьщаетчерезключ 23 серию цифровых сигналов,пронедших через дискриминатор. Этисигналы поступают на входы блока 18памяти и устройства 14 усреднения.Они преобразовываются аналогично сигналам, поступившим в первом цикле дополнительного преобразования с выходааналого-цифрового преобразователя 13. 40 Циклы преобразования сигналов,прошедших дискриминатор 17, повторяются, пока их число в текущем цикле до сравнения станет равным числу сигналов после сравнения. По мере повто" 45 рения циклов лпераций преобразования количество преобразуемых сигналов уменьшается. Дополнительно преобразованные серии цифровых сигналов поступают соответственно в блоки 7 и 8 усреднения сигналов. Вьходные сигналы блоков 7 и 8 поступают для дальнейней обработки в блок 9. Результирующий выходной сигнал блока обработки усредненных сиг- налов 9 поступает на выходной измерительньп прибор 10. отградуированный в единицах концентрации определяемогокомпонента анализируемого вещества.Применение способа позволяет по- высить точность при неизменной длительности цикла измерения.5формула изобретения 1, Способ определения концентрации компонента в веществе, включающий Формирование периодической после довательности оптических импульсов, Фотоэлектрическую регистрацию импульсов, прошедших через анализируемое вещество, усреднения мгновенных значений за серию зарегистрированных 15 импульсов и оценку концентрации по результату усреднения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повьг нения точности при сохранении быстродействия, перед усреднением мгновен ных значений за серию зарегистрированных импульсов, каждый импульс преобразовывают в последовательность цифровых сигналов о мгновенных значениях:величины импульса, вычисляют среднее значение величины импульса, Формируют нижний пороговый сигнал меньше вычисленного среднего значения и верхний пороговый сигнал больше вычисленного среднего значения, каж- ЗО дый цифровой сигнал сравнивают с пороговыми сигналами и осуществляют амплитудную селекцию путем задержания сигналов со значениями амплитуд вне диапазона значений, ограниченного пороговыми сигналами, причем величины пороговых сигналов устанавливают в соответствии с соотношениемА, = Х (16),где А - среднее значение для средних величин импульсов за серию;- величина, не превышающаяпредел," допустимой погрешности определения концентрациикомпонента в веществе, а усредняют мгновенные значения импуль" сов, прошедших амплитудную селекцию.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что; для цифровых сигналов, прошедших амплитудную селекцию по мгновенному значению величины импульса, повторяют операции вычисления среднего значения А, формирования пороговых сигналов, сравнения с ними каждого сигнала, задержки сигналов до равенства их числа до сравнения и после сравнения.1636738 Составитель А, ехред М.Дидык ин ктор А.Обручар дактор Л.Зайцев ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгоро Гагарина,аказ 811 Тираж 409 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5