Двухканальный фотометр

 

О П" И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (И) 600400

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свнд-ву (22) Заявлено 1112.74 (21) 2062402/18-25 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет (43) Опубликовано З00З,78.Бюллетень Эй 12 (61) М. Кл.

&01 J 1/04

Геоударотеееиыр оовотет

Соеета Мееоотрае CCCP во делая еоооротеией о открытое (3) УДК 53 5 . 8 (088.8) (46) Дата опубликования описания 0З.O4,7v (72) вторы оозобретения

А. И. Шевчук, И. А. Бечкасов, E. Ф. Трудов и С. П. Свиргун (7l) Заявитель (54) дВухкАНАлытый ФОтОметР

-кд „tc

Изобретение относится к автоматическим спектроабсорбционным фотометрам и анализаторам, предназначенным для определения состава веществ в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известны двухканальные однолучевые. фотометры, содержащие источник и приемник излучения, оптическую систему формирования двух световых потоков, модуляторт который выполнен в виде диска с светофильтрами, логарифмический усилитель (1 )

Выходной сигнал анализатора снимается с логарифмического усилителя и может быть выражен следующим уравнением:

1)ср

Ььм 4 КЦ = — Д1

P где „- выходной сигнал анализаторат

;Тф — коэффициент пропускания ср сравнительйого и рабочего светофильтров соответственно;

-к тс, -к ос ,т, р — коэффициенты пропускания анализируемого образца соответственно на рабочей и сравнительной длине волны в соответствии с законом Ламберта-Бугер-Бэра;

Х, > K q — показатель поглощения

4тналиэируемого образца на сравнительной и рабочей длине волны соотвеоственно, толщина образца; с — концентрация образца; — коэффициент, характеризующий неселективные загрязнения кюветы, сор,С1р - с пект раль иа я чув с тв итель30 ность приемника излучения на сравни600400 тельной и рабочей длине волны, соответственно.

Подставив выражения (2) и (3) в выражение (1), получим значение выходного сигнала в функции от параметров элементов фотометра а

6ь к g

P РР Р

Недостаток таких устройств состоит в невысокой точности измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является двухканальный фотометр, содержащий источник и приемник излучения, оптическую систему формирования двух световых потоков, модулятор, рабочую заслонку, компенсационную заслонку с исполнительным механизмом, усилители, распределительное и логометрическое устройства j2 )

Недостаток указанного устройства также заключается в невысокой точности и надежности измерений.

В этом фотометре применена оптическая компенсация в рабочем канале чем обеспечивается на приемнике излучения равенство электрических сигналов рабочего (U ) и сравнительного (U „,) каналов, Ц = Ц (5)

Выразив UeP и U через параметры элементов оптической схемы по каждому из каналов, аналогично уравнениям (2) и 3) получим

v =ф е "" " (>

-к Е с, ср сР Фср ксР сР где С„, ср,Т„ — коэффициенты, характеризующие неселективные загрязнения соответственно сравнительной и рабочей кюветы, ср g 1р — длина кюветы сравнительной и рабочей соответственно; сcp ср — концентрация анализируемого образца соответственно в сравнительной и рабочей кювете; — коэффициент пропускания рабочей заслонки в функции от ее угла поворота.

Остальные обозначения величин, входящих в уравнения (6) и (7), соответствуют обозначениям уравнений (2) и (3) . Подставив выра, кения (6), и (7) в выражение (5) и решив полученное уравнение относительно Т., получим (с сР 6 " -Р "c -P Я> P Т E At „с1

Р СРР

Такич образом пропускание рабочей заслонки является. мерой концентрации веществ, а угол поворота рабочей заслонки — выходным сигналом фотометра, т.е.

6ь х

5 где К вЂ” коэффициент преобразования пропускания заслонки в угол поворота.

Подставив выражение (8) в выраже ние (9) получим!

О

-к t -к — — —

Her ф т

Р с

АсР ср с к *

ФР Р P (10)

Цель изобретения — повышение точности и надежности измерений.

)5 Это достигается тем, что модулятор снабжен двумя светофильтрами, а ось вращения его смещена относительно плоскости, проходящей через оси световых потоков, на половину расстояния

90 между ними и равноудалена от них и центров светофильтров .

На фиг. 1 представлена оптическая схема предложенного фотометра; на фиг. 2 — разрез А-A на фиг. 1.

25 Фотометр содержит отражающие поверхности 1 — 4, в фокусах которых распо. ложены излучатель 5 и приемник 6 излучения, кюветы — рабочую 7 и сравни. тельную 8, модулятор 9 с установлен

30 ными на Нем светофильтрами — рабочим

10 и сравнительным 11, компенсационную

12 и нулевую 13 заслонки.

Электрический сигнал с приемника 6

85 поступает на предварительный усилитель 14 и распределительное устройство 15, после которого два сигнала подаются на усилитель 16 мощности, управляющий реверсивным двигателем 1 7, 40 связанным с компенсационной заслонкой, а вторые два сигнала на логометрическое устройство 18, выходное напряжение которого поступает на вторичный прибор 19. Дисковый модулятор 9 проводится во вращение электродвигателем 20 таким образом, что рабочий 10 и сравнительный 11 светофильтры последовательно пересекают рабочий и сравнительный потоки фотометра.

Схема работает следующим образом.

Световой поток от излучателя 5 с помощью отражающих поверхностей 1 и

2 распределяется на два потска. Рабочий световой поток проходит через рабочую кювету 7, через рабочий 10 или

55 сравнительный 11 светофильтр (в зависимости от положения модулятора), компенсационную заслонку 12 и попадает на приемник 6 излучения. Сравнительный световой поток проходит через сравнительную кювету 8, рабочий или сравнительный светофильтр, нулевую заслонку 13 и попадает на приемник излучения.

При поочередном пересечении рабочим

65 и сравнительным светофильтром рабочего

600400 или сравнительного светового потоков на приемнике изучения возникают четыре электрических импульса напряжения ир ир, иср, U.р, вызванр . cp, р, ср ные соответственно следующими потоками .излу ения: рабочим световым потоком, прошедшим через рабочий светофильтр (U ); сравнительным световым потоР ком, прошедшим через рабочий светофильтр (UP "); рабочим световым потоком, прошедшим через сравнительный светофильтр (Цср ); сравнительньм световым потоком, прошедшим через сравнительный светофильтр (Цс ) .

Электрические импульсы усиливаются усилителем 14 и попадают va распределительное устройство 15, представляющее собой синфаэный детектор, управляемый, например, от модулятора 9. Распределительное устройство разделяет эти электрические импульсы таким образом, что два из них (U PР ; 1) Р ) попадают на усилитель мощности для управления через. реверсивный двигатель компенсационной заслонкой, а два других (Ц ср; 11 ср ) направляются на логор, ср метрическое устройство и вторичный прибор.

В данном фотометре с помощью компенсационной заслонки поддерживается равенство первых двух импульсов (30 (11 u U р ), т.е. 1)РР =UpP

ПР р Яр 1 р

Выходной сигнал фотометра снимается с логометрического устройства и определяется отношением двух других импульсов (U p < U р )

P ср

».ср с

1 с че лср р р g клр 1ср Сср

Р

t„.P (20) клер 1ср

Формула изобретения

Двухканальный фотометр, содержащий источник и приемник излучения, оптическую систему формирования днух световых потоков, модулятор, компенсационную заслонку с исполнительным механизмом, усилители, распределительное и логометрическое устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерений, модулятор снабжен днумя светофильтрами, а ось вращения его смещена относительно

50 плоскости, проходящей через оси снетовых потоков, на половину расстояния между ними и равноудалена от них и центров снетофильтрон.

Источники информации, принятые

55 во внимание при экспертизе:

1. Гринштейн М. М. и др. Фотоэлектрические концентратомеры для автомати еского контроля и регулирования

M., Машиностроение . 1968, с. 77-80.

80 2. Авторское свидетельство СССР (р 429290, кл. 601 Т 3/42 1971. ср р . cp

Выразив 11 р, 1У р через параметры элементов оптической схемы аналогично выражениям (?), (3), (6) и (7) получим р -кл Р с

1)р Рр срр р 1 Т с((3>) ср

KÀc С

= сртсрср р ср сР1:кс с1„(16)

Подставив выражения (13) и (14) в выражение {11), а (15) и (16) в выражение (12), получим

e-< e ee e т т — — eie)

Е "Р кср с

° -,;;;;;—

Решая уравнение (17) относительно пропускания компенсационной заслонки

С . получим р ср ср + лспо ср

Подставив значение .» из выражения (19) в уравнение (18), получим

-к Р е р р клрйсрccp

Т

Ьы к или, =е (. K +p- К л ср)1 р С р (Л ср К ee p) ср СР е

Ьь к (2()

Сравнивая выражения выходного сигнала данного фотометра с выходными сигналами известных фотометрон можно сделать следующие выводы.

Получаемый результат не зависит от изменения параметров элементов оптической схемы (излучателя, приемника излучения, загрязнений, старения и т.д.) .

Данный фотометр имеет более высокую избирательность к анализируемому веществу по сравнению с известными.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность и надежность измерений.

Составитель и. рюломова

Техред Н.Андрейчук КорректорН. Ковалева

Редактор О. Пушкин

Заказ 1893/59 Тираж 831 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам иэобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент,.r. Ужгород, Ул. Проектная, 4