Способ определения степени плотности веществ путем преобразования световых сигналов в интервал времени

О ft С А Н - И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

405101

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 10Х.1972 (№ 1778001/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 22.Х.1973. Бюллетень ¹ 44

Дата опубликования описания 8.IV.1974

М. Кл. G 041 9/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий

УДК 531.761:621. .34 "78" (088.8) Авторы изобретения

Д. И. Агейкин, М. Р. Барбанель и В. А. Рылов

Московский горный институт

Заявитель

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ПЛОТНОСТИ ВЕЩЕСТВ

ПУТЕМ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СВЕТОВЫХ СИГНАЛОВ В

ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ

Изобретение относится к области приборостроения я.

Известны способы определения степени плотности веществ, основанные на использовании обтюратора, с помощью которого световой поток от источника излучения пропускают на приемник поочередно через измерительную и сравнительную кюветы. Переменная составляющая сигнала, получаемого от фотоприемника, пропорциональна разности интенсивностей световых потоков и служит мерой разности оптических плотностей сред в кюветах.

Однако этому способу присущи нелинейность характеристик и зависимость показаний от интенсивности излучения источника световой энергии и старения фотоприемника.

По предложенному способу импульсы напряжения, получаемые от фотоприемника, подают поочередно на два запоминающих конденсатора, интервал времени заполняют с момента окончания импульса большей амплитуды до момента сравнения напряжений на конденсаторах тактовыми импульсами, поступающими на счетчик.

Благодаря этому возможно повышение точности измерения и получение линейной характеристики.

Для обеспечения анализа концентрации несколько компонентов вещества ком мутируют избирательные источники излучения, например помещенные в высокочастотное электрическое поле ампулы, заполненные анализируемыми компонентами, и одновременно переключают ячейки буферной памяти.

5 На фиг. 1 показана структурная схема устройства для осуществления способа; на фиг.

2 — временная диаграмма.

Излучение от источника 1 раздваивают и полученные два луча пропускают через моду10 ляторы 2 и 3 и две кюветы 4 и 5 с анализируемым и сравнительным веществами соответственно. По выходе из камеч лучи собирают и подают на приемник 6 излучения. Модуляторы осуществляют поочередное пропускание

15 лучей через кюветы и могут управляться любым способом, например, от мультивибратора.

Синхронно с модуляторами открываются ключи 8 и 9, с помощью которых импульсы

20 напряжения от приемника 6, усиленные усилителем 10, подают на запоминающие конденсаторы 11 и 12. Конденсатор 12,,получающий импульсы большей амплитуды, шунтируют разрядным резистором 13. Напряжения на

25 конденсаторах сравнивают с помощью нуль-органа 14. Для получения цифрового выхода используют генератор 15 стандартной частоты, соединенный со счетчиком 16 через ключ

17, открываемый синхронно с ключом 8 и за30 крываемый импульсом от нуль-органа 14. Для

4 115 1 1) 3.

3 удобства считывания показаний способ предусматривает блок 18 буферной памяти.

Измерения по предложенному способу проводят следующим образом.

При открывании ключей 8 и 9 синхронно с модуляторами заряжаются конденсаторы 11 и

12 до напряжений U p и U» (фиг. 2), пропорциональных интенсивностям потоков излучений Ф и Ф, прошедших соответственно через кюветы 4 и 5. 10

U„=K.S Ф„У„=К S.Ô,.

В период, когда ключ 9 (фиг. 1) разомкнут, а ключ 8 замкнут, напряжение на конденсаторе 12 спадает по экспоненциальному зако- I3 ну за счет разряда через резистор 13

,= .. е где т=С R — постоянная времени разряда; 20

t — время разряда.

Через время t.„ïîñëå закрытия ключа 9 напряжение U» на конденсаторе 12, спадая, сравнивается с напряжением Ugp на конденсаторе 11 25 ряда конденсатора 12. Через время /„ импульс нуль-органа 14 закрывает ключ 17. 3а время

4 на счетчике накапливается число N=ft, пропорциональное измеряемой величине р,— ц,-, где / — частота следования импульсов генератора 15. Это число удерживается в счетчике 16 до момента закрытия ключа 8 и открытия ключа 9. В этот момент осуществляют перенос числа в блок буферной;памяти и сброс на «0» счетчика 16.

В следующие циклы переключения модуляторов процесс измерения повторяется в той же последовательности.

По предложенному способу возможно поочередное цифровое измерение концентрации разных компонентов анализируемого вещества.

Для этого используют переключаемые источники излучения, обладающие заданными спектральными характеристиками, например, сгеклянные ампулы, заполненные парами или газами, вводимые в высокочастотное электрическое поле. При переключении источников излучения одновременно переключают ячейку буферной памяти.

КЯФ, = К5 Ф,е

Учитывая, что потоки Ф и Ф связаны с коэффициентами поглощения р, и p„веществ, 30 заполняющих кюветы, соотношениями

Ф, = Ф,е "; Ф, = Ф,е, получаем

35 откуда, логарифмируя, имеем соотношение, определяющее закон преобразования величины р,, в интервал времени t, 40

,= (.— г*).

Из этого выражения следует, что 4 однозначно и линейно определяется разностью коэффициентов поглощения веществ в кюветах. 45

Такие факторы, как колебания интенсивности излучения источника чувствительности приемника и коэффициента усиления усилителя, пе оказывают влияния на точность преобразования. Цифровой выходной сигнал получают на- 30 коплепиом импульсов OT генератора 15 на счетчике 16. Ключ 17 открывается в момент закрытия ключа 9, т. е. в момент начала разПредмет изобретения

1. Способ определения степени плотности веществ путем преобразования световых сигналов в интервал времени, основанный на измерении их коэффициента поглощения поочередным пропусканием излучения через кюветы с анализируемым и сравнительным веществами от источника излучения к приемнику излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, получения линейной характеристики, импульсы напряжения, получаемые от фотоприемника, подают поочередно на два запоминающих конденсатора, интервал времени заполняют с момента окончания импульса большей амплитуды до момента сравнения напряжений на конденсаторах тактовыми импульсами, поступающими на счетчик.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения анализа концентрации нескольких компонентов вещества, коммутируют избирательные источники излучения, например помещенные в высокочастотное электрическое поле ампулы, заполненные анализи руемыми компонентами, и одновременно переключают ячейки буферной памяти. фиг 1

Ф" г Составитель Б. Коншин

Техред Л. Богданова

Редактор T. Рыбалова

Корректор T. Гревцова

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 779/15 Изд, № 2085 Тира>к 496

LII-!ИИПИ Государственного комитета Совета Мингистров CCCP по делам изобретений,н открытий

Москва, 5I(-35, Раушская наб., д. 4/5