Фотометр

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 939957(51)М. Кл. 0 01 1 1/44 Ва 33 аратюаыВ каанттат СССР вю ладам кзабратених я атхрытнкОпубликовано 30.06.82. Бюллетень24 Дата опубликования описания 02 . 07. 82(54) ф 010 НЕР 1 о 1Изобретение относится к техникефотометрии и может быть использованов фотометрах и рефрактометрах отражения,Известен фотометр, содержащий источник излучения с модулятором, све 5товые потоки которого через сравнительную и рабочую кюветы направленына фотометрический блок, включающийв себя последовательно соединенныефотоприемник и синхронный дискриминатор, фотометр имеет в своем составе модулятор световых потоков, приводимый в действие электродвигателем,компенсатор, управляемый реверсивнымэлектродвигателем 13.Наличие электродвигателей и механически перемещающихся частей усложняет конструкцию, снижает ее надежность и точность измерений. гоНаиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является фотометр, содержащий источник опорногонапряжения, источник излучения с модулятором, оптически связанный черезсравнительную кювету с фотометрическим блоком, включающим в себя последовательно соединенные фотоприемник,синхронный детектор и инвертирующийинтегратор, второй источник излучения со вторым модулятором; оптическисвязанный через рабочую кювету с фотометрическим блоком, генератор импульсов со схемой НЕ, выход которогосоединен с цепями управления синхронного детектора и первого модулятораи через схему НЕ - с цепью управлениявторого модулятора, и регистратор 21,Измерения фотометра зависят от стабильности параметров применяемых источников излучения, которые изменяются под влиянием температуры окружающей среды и с течением времени, что предопределяет недостаточную точность измерений.Цель изобретения - повышение точности измерений.Для достижения указанной цели в фотометр., содержащий источник опорного напряжения, источник излучения с модулятором, оптически связанный через сравнительную кювету с фотометрическим блоком, включающим в себя последовательно соединенные Фотоприемник, синхронный детектор и инвертирующий интегратор, второй источник излучения с вторым модулятором, оптически связанный через рабочую кювету с фотометрическим блоком, генератор импульсов с схемой НЕ, выход которого 15 20 25 30 35 ю Фотометр содержит источник 1 опорного напряжения, источник 2 излучения с модулятором 3, световой поток которого через сравнительную кювету 4 направлен на вход Фотометрического блока 5, включающего в себя последовательно соединенные Фотоприемник 6, синхронный детектор 7 и инвертирующий интегратор 8, второй источник 9 излучения с вторым модулятором 1 О, световой поток которого через рабочую кювету 11 также направ" соединен с цепями управления синхронного детектора и первого модулятора и через схему НЕ - с цепью управления второго модулятора, и регистратор, введены два светодели;еля, дополни - тельный Фотометрический блок, цепь управления синхронным детектором которого соединена с выхоцом схемы НЕ, два ключа, две схемы выборки-хранения и блок управления, выходы которого соединены с соответствующими цепями управления ключей и схем выборки- хранения, причем светоделители установлены соответственно перед соавнительной и рабочей кюветами и оптически связаны с входом дополнительного фотометрического блока, выход которого последовательно через первую схему выборки-хранения и второй модулятор соединен с входом второго источника излучения, выход основного фотометрического блока через вторую схему выборки-хранения соединен с регистратором и последовательно через первый ключ и первый модулятор - с входом первого источника излучения, источник опорного напряжения через второй ключ с входом первого модулятора.На фиг, 1 изображена блок-схема фотометра; на фиг, 2 - диаграммы импульсов напряжениясоответствующих выходным цепям блока управления,7 флен. на вход фотометрического блока 5,генератор 12 импульсов с схемой НЕ 13,выход которого соединен с цепями управления синхронного детектора 7 ипервого модулятора 3, и через схему НЕ 13 - с цепью управления второго модулятора 10, и регистратор 14,два светоделителя 15 и 16, дополнительный фотометрический блок 17, включающий в себя последовательно соединенные Фотоприемник 18, синхронныйдетектор 19, с цепью управления кото-рого через схему НЕ 13 соединен выходгенератора импульсов 12, и инвертирующий интегратор 20, два ключа 21и 22, две схемы 23 и 24 выборки-хранения и блок 25 управления, выходыкоторого соединены с соответствующимицелями управления ключей 21 и 22 исхем 23 и 24 выборки-хранения, причем светоделители 15 и 16 установленысоответственно перед сравнительной ирабочей кюветами 4 и 11 и оптическисвязаны с входом дополнительного фотометрического блока 17, выход которого последовательно через первуюсхему 23 выборки-хранения и. второймодулятор 10 соединен с входом второго источника 9 излучения, выход основного Фотометрического блока 5 через вторую схему выборки-хранения 24соединен с регистратором 14 и последовательно через первый ключ 21 ипервый модулятор 3 с входом первогоисточника 2 излучения, с которым также последовательно через второйключ 22 и первый модулятор 3 соединенвыход упомянутого источника 1 опорного напряжения,Диаграмма 26 (Фиг. 2) соответствует выходной цепи блока 25 управления,которая соединена с цепью управлениявторого ключа 22, диаграмма 27 - сцепью управления первой схемы 23 выборки-хранения, диаграмма 28 - с цепью управления первого ключа 21, диаграмма 29 - с цепью управления второй схемы выборки-хранения 24. Осьабсцисс представляет собой ось времени 1, на ней отмечены интервалы времени й 1 задержки и опережения Фронтовимпульсов напряжения относительнодруг друга, и интервалы времени периодических циклов Т 1, Т, Т, Т, Т,Устройство работает следующим образом.На определенный интервал временив период цикла Т.1 второй ключ 22 ипервая схема 23 выборки-хранения открыты, первый ключ 21 и вторая схема выборки-хранения 24 закрыты. Стабильное положительное напряжение от источника 1 опорного напряжения последовательно через второй ключ 22 и первый модулятор 3 поступает на вход первого .источника 2 излучения, преобразуется при этом первым модулятором 3 в импульсный сигнал напряжения О 1 и затем первым источником 2 излучения о в импульсный сигнал светового потока, который поступает на светоделитель 15,часть светового потока Ф 1 от второго оптического выхода светоделителя 15 поступает на вход дополнительного фо тометрического блока 17, преобразуется Фотоприемником 18 в сигнал переменного напряжения, который затем синхронным детектором 19 преобразуется в сигнал отрицательного постоянноО го напряжения, который инвертирующим интегратором 20 преобразуется в положительный сигнал напряжения, который затем последовательно через первую схему 23 выборки-хранения и второй 25 модулятор 10 поступает на вход второго источника 9 излучения, преобразу- ется при этом вторым модулятором 10 в импульсный сигнал напряжения О, с фазностью противоположной Фазности30 напряжения О, и затем вторым источником 9 излучения в импульсный сигнал светового потока, который поступает на светоделитель 16, часть светового потока Ф 2, с фазностью противоположной фазности светового потока Ф, от второго оптического. выхода светоделителя 16 совместно со световым потоком Ф поступает на вход дополнительного Фотометрического блока 17, который разность импульсных сигналов световых потоков Ф и Ф, поступающих в противофазе, преобразует в сигнал положительного постоянного напряжения, который через цепь, включающую первую схему выбор- "5 ки-хранения 23, второй модулятор 10 и второй источник 9 излучения, выравнивает сигналы световых потоков Ф 1 и Ф, поступающих от вторых оптических выходов светоделителей 15 и 16 на вход дополнительного Фотометрического блока 17.На момент равенства световых потоков Фи Ф можно записать55о о К рК 9 57 6где У - выходной сигнал положительоного напряжения первой схемы выборки-хранения 23;Мо - выходное стабильное напряжение источника 1 опорного напряжения;К; - коэффициенты преобразованиясоответствующих индексу элементов блок-схемы;К", К" - коэффициенты преобразования15вторых оптических выходовсветоделителей 15 и 16 (например, коэффициенты отражения плоско-параллельных пластин из стекла, которые можно применить в качестве светоделителей),Через определенный интервал времени, короче по длительности цикла Тна некоторое время 51 ( диаграмма 27,блок 25 управления закрывает первуюсхему 23 выборки-хранения, сигнал напряжения Чо , образованный на ней, за.поминается и хранится.В начале цикла Тдиаграмма 26и 28 ) блок 25 управления открываетпервый ключ 21 и закрывает второйключ 22, Положительное напряжение Мс выхода первой схемы 29 выборки-хранения через второй модулятор 10 поступает на вход второго источника 9излучения, преобразуется при этомвторым модулятором 1 П о импульсныйсигнал напряжения Ои затем вторым:источником 9 излучения - в импульс-,ный сигнал светового потока, которыйпоступает на светоделитель 16, частьсветового потока Ф от первого опти"ческого выхода светоделителя 16 черезрабочую кювету 11 поступает на входосновного Фотометрического блока 5,преобразуется фотоприемником 6 в сигнал переменного напряжения, которыйдалее синхронным детектором 7 преобразуется в сигнал отрицательного постоянного напряжения, который инвертирующим интегратором 8 преобразуется в сигнал положительного напряжения, который затем последовательночерез первый ключ 21 и первый модулятор 3 поступает на вход первого источника 2 излучения, преобразуетсяпри этом первым модулятором 3 в импульсный сигнал напряжения О 4, с фазностью противоположной Фазности напряжения О, и затем первым источником 2 излучения - в импульсный сигнал светового потока, который поступает на светоделитель 15, часть све 1 939957тового потока Ф 4, с фазностью противоположной фазности светового потока Ф, от первого оптического выходасветоделителя 15 через сравнительную кювету 1 совместно со световым потоком Ф поступает на вход основногофотометрического блока 5, которыйразность импульсных сигналов световых потоков ф и ф, поступающих впротивофазе, преобразует в сигналположительного постоянного напряжения, который через цепь, включающуюпервый ключ 22, первый модулятор 3 1 О и первый источник 2 излучения, выравнивает сигналы световых потоков ф и 15 Вьв " к, (3)выходной сигнал напряжения основного Фотометрического блока 5, который является где Чь,30 одновременно выходным сигналом фотометра;коэффициенты преобразования З 5 К,сост нет ст вующих и нде ксу элементов блок-схемы;коэффициенты преобразованияпервых оптических выходовсветоделителей 15 и 16 (наК 1 Р К 1 пример, коэффициенты пропускания плоско-параллельныхпластин из стекла, которыеможно применять в качестве светоделителей);отношение коэффициентов Кр К 11 К, К 4 пропускания рабочей и сравнительный кювет 11 и 11 (измеряемый параметр); коэффициент связи выходногосигнала фотометра с измеряемым параметром. 50 Через определенное время М ( диаграмма 29 ) блок 25 управления откры 15 вает вторую схему 211 выборки-хранения, через которую выходной сигнал напряженияУь, фотометра поступает на регистратор 11, затем через определенФ 4, поступающих от первых оптических выходов светоделителей 16 и 15 через рабочую и сравнительную кюветы 11 и 61 на вход основного Фотометрического блока 5. гоНа момент равенства световых потоков Фи Ф 4 можно записатьК 1 ОКЯ К,Ь 1-К,Р,К К К К 4Подставляя в формулу (2) формулу (1),25 после некоторых преобразований полу- чаем ное время блок 25 управления закрывает вторую схему 2 ч выборки-хранения, при этом выходной сигнал напряжения Ч 1 запоминается ею. и хранится.Через определенное время М начинается цикл Т, аналогичный циклу Т 1, затем цикл Т 4., аналогичный циклу Т и т,д.Из Формулы (3) видно, что коэффициент А связи выходного сигнала данного фотометра с измеряемым параметром не входят коэффициенты преобразо вания источников излучения, т.е. измерения не зависят от параметров применяемых источников излучения, что, соответственно, повышает точность измерения.Кроме того, фотометр не имеет в своем составе электродвигателей и механически перемещающихся частей, что предопределяет также более высокую точность измерений и надежность конструкции. Формула изобретенияФотометр, содержащий источник опорного напряжения, источник излучения с модулятором, оптически связанный через сравнительную кювету с фотометрическим блоком, включающим в себя последовательно соединенные фотоприемник, синхронный детектор и инвертирующий интегратор, второй источник излучения с вторым модулятором, оптически связанный через рабочую кювету с Фотометрическим блоком, генератор импульсов со схемой НЕ, выход которого соединен с цепями управления синхронного детектора и первого модулятора и через схему НЕ - с цепью управления второго модулятора, и регистратор, о т л и н а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены два светоделителя, дополнительный Фотометрический блок цепь управления синхронным детектором которого соединена с выходом .схемы НЕ, два ключа, две схемы выборки-храйения и блок управления, выходы которого соединены с соответствующими цепями управления ключей и схем выборки-хранения, причем светоделители установлены соответственно перед сравнительной и рабочей кюветами и оптически связаны с входом дополнительного фотометрического блока, выход которого109 939957последовательно через первую схему вы соединен с входом первого модуля- борки-хранения, и второй модулятор со- тора.единен с входом второго истоцника из- . Источники информации, л цения выход основного фотометри- принятые во внимание при экспертизе Уческого блока через вторую схему вы-1, Патент Швейцарии Г 579268, борки-хранения соединен с регистрато- кл. С 01 1 1/1, опублик, 1976.1 ромом и последовательно через первый 2. Автоматические газоанализаторы. ключ и первый модулятор - с входом М., ЦИНТИ электротехнической промыщя 1961 первого источника излучения, источник ленности и приборостроения, 9 опорного напряжения через второй клюц 1 о с. 203 (прототип).939957 Фсг,Я Составитель А. ЧурбакоЛушникова ТехредЛ. Пекарь Корректор И. Кос Реда кто Заказ 1 ПодписноеР к 4/5 с илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна 3/60 Тираж 887 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва Ж, Рау