Цифровой фотометр

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик р)989334

4 г

Ф (61)Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.0681. (21) .3318856/18-25

Р )М К з

6 01 3 1/44 с присоединением заявки Йо

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 621 ° 383 (088.8) Опубликовано 1501.83. Бюллетень Мо 2

Дата опубликования описания 1 ROL83

Г.Я. Брагин, В.И. Кононович, Э.И. Нест и В.A. Сосенко (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ФОТОМЕТР

Изобретение относится к фотометрическим анализаторам состава веществ, включая атомно-абсорбционные спектрофотометры, и может быть использовано для проведения анализов в химико-аналитических лабораториях, а также в системах автоматического управления процессом химического производства.

Известен цифровой фотометр, содержащий последовательно установленные источник света с регулятором интенсивности, кювету, фотопреобраэователь, аналого-цифровой преобразователь, блок управления и регистратор.

В данном фотометре предусмотрена 15 возможность автоматической калибровки, в процессе которой устанавливается связь между измеряемой величиной поглощения светового потока, прошедшего через калибровочную пробу, и кон-20 центрацией в данной пробе определяемого элемента. При этом интенсивность светового потока, падающего на калибровочную пробу автоматически регулируется таким образом, что уровень сиг-25 ,нала на выходе фотопреобразователя .устанавливается равньм некоторой вели чине, вводимой в прибор оператором (1) .

Однако фотометр характеризуется низкими точностью измерений и надежностью работы. Это обусловлено наличием в нем электромеханической цепи регулирования интенсивности источника света.

Наиболее близким к предлагаемому является цифровой фотометр, содержа щий осветитель, оптически связанный через кюветное отделение с .фотопреоб- разователем, соединенньм через лога„рифмирующий усилитель с аналого-цифровьм преобразователем, к выходу которого подключен блок переключения, первый выход которого подключен ко входу умножителя частоты, выход кото" рого через делитель частоты соединен с Входом счетчика, выход которого со-. единен с цифровык отсчетньм устройством, а также содержит регистр и блок задания кодов, выход которого соединен с вторым входом умножителя частоты (2) .

Недостатком известного фотометра является ограниченные пределы измере" ний, так как если проводится автома" тический анализ ряда проб, в которых концентрация определяемого элемента меняется в широких пределах, данный фотометр не обеспечивает необходимой точности измерений, что обусловлено тем, что связь между измеряемой вели989334 чиной поглощения светового потока, прошедшего через анализируемую пробу, и концентрацией определяемого элемента в этой пробе в общем случае нелинейна. Например, при атомно-абсорбционном спектрофотометрическом акали- 5 зе калибровочная кривая зависимости измеряемой оптической плотности от концентрации состоит из линейного начального отрезка (в области малых концентраций) и нелинейного участка, на щ котором наблюдается большее или меньшее отклонение кривой в сторону оси концентраций. Многие элементы имеют линейный участок калибровочного графика лишь при оптических плотностях

Р»: 0,5.

Цель изобретения — расширение диапазона измерений.

Цель достигается тем, что в цифровой фотометр, содержащий осветитель, оптически связанный через кюветное отделение с фотопреобразователем, соединенным через логарифмирукщий усилитель с аналого-цифровьм преобразователем, к выходу которого подключен блок переключения, первый выход которого подключен ко входу умножителя частоты, выход которого через делитель частоты соединен с входом счет чика, выход которого соединен с цифровым отсчетным устройством, а также 30 регистр и блок задания кодов, выход которого соединен с вторьм входом умножителя частоты, введены реверсивный счетчик, коммутатор, схема сравнения кодов и устройство управления, 35 причем второй выход блока переключения соединен с суммирукщим входом реверсивного счетчика, а третий выход " с вычитающим вхсщом реверсивного счетчика и входом регистра, выходы ревер.40 сивного счетчика и регистра подключены ко входам коммутатора, выход которого соединен с делителем частоты, схема сравнения кодов входами подключена к выходам счетчика и блока зада- 45 иия кодов, а устройство управления соединено с выходом схемы сравнения кодов и управляющими входами блока задания кодов и коммутатора.

На фиг. 1 представлена структурная 0 схема устройства; на фиг. 2 - калибровочный график.

Цифровой фотометр содержит последовательно установленные осветитель

1, кюветное отделение 2 и фотопреобра- 5 эователь 3, соединенный через логаряф мирухнций усилитель 4 с аналого-цифро"; выл преобразователем 5, а также блок

6 переключения, выход которого подключен к выходу аналого-цифрового пере" 60 ключателя 5, а первый выход — ко входу умножителя 7 частоты, делитель 8 частоты, вход которого подключен к выходу умножителя 7 частоты„ а выходко входу счетчика 9, выход которого 65 соединен с цифровым отсчетньм устройством 10, блок 11 задания кодов, соединенный с вторьм входом умножителя частоты 7, и регистр 12, а также реверсивный счетчик 13, коммутатор 14, схему 15 сравнения кодов и устройство 16 управления, причем второй выход блока 6 переключения соединен с суммирукицим входом реверсивного счетчика 13, а третий выход — с вычитающим входом реверсивного счетчика 13 и входом регистра 12, выходы реверсивного счетчика 13 н регистра 12 подключены ко входам коммутатора 14, выход которого соединен с делителем 8 частоты, схема 15 сравнения кодов входами подключена к выходам счетчика 9 и блока 11 задания кодов, а устройство

16 управления соединено с выходом схемы 15 сравнения кбдов и управляющими входами блока 11 задания кодов и коммутатора 14.

Устройство работает следующим образом.

В режиме Калибровка 1 блок 6 переключения устанавливается в положение, обеспечивающее соединение выхода аналого-цифрового преобразователя 5 с входом регистра 12 и вычитающим входом реверсивного счетчика 13.

В кюветное отделение 2 устанавливается первая калибровочная проба с известной концентрацией определяемого элемента, соответствукщей концу ли" нейного участка зависимости оптической плотности от концентрации для определяемого элемента. В блок. 11 задания кодов оператором вводится численное значение К(этой концентрации в выбранных единицах измерения.

Световой поток осветителя 1, проходящий через первую калибровочную пробу в кюветном отделении 2, воспринимается фотопреобраэователем 3. Выходной сигнал фотопреобразователя усиливается логарифмирующим усилителем

4 и поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 5. Информация с выхода аналого-цифрового преобразователя в последовательном коде поступает через блок 6 переключения на вход регистра 12 и на вычитающий вход реверсивного счетчика 13. По окончании режима в регистре 12 окажется эаписанньм двоичный код некоторого числа L, пропорционального измеренной оптической плотности первой калибровочной пробы, а в реверсивном счетчике 13 дополнительный двоичный код этого числа.

В режиме Калибровка 2 блок 6 переключения устанавливается в положение 2, обеспечивающее соединение выхода аналого-цифрового преобраэояателя 5 с суммирующим входом реверсивного счетчика 13. В кюветное отделение

2 устанавливается вторая калибровоч989334

Формула изобретения ная проба с известной концентрацией определяемого элемента, равной максимально возможному содержанию этого элемента в пробах, подлежащих анализу. В блок 11 задания кодов операто- .. ром вводится численное значение К

5 этой концентрации.

Информация с выхода аналого-цифро-. вого преобразователя 5 в виде числа импульсов L, пропорционального опти-ческой плотности второй калибровочной !О пробы, поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 13.

По окончании режима второй калибровки в счетчике 13 окажется записаннни число, равное разности (2 — Lg) 15 оптических плотностей первой и второй калибровочных проб.

В режиме Измерение выход аналого-циФрового преобразователя 5 с помощью блока 6 переключения подклю- 2О чается на вход умножителя 7 частоты.

По команде устройства 16 управления блок ll задания кодов выдает код записанного в нем числа К на входы схемы 15 сравнения кодов н управляющие входы умножителя 7 частоты, в результате чего коэффициент умножения последнего становится равным К4. Одновременно коммутатор 14 подключает выходы регистра 12 к управляющим входам делителя 8 частоты, при этом коэффициент деления последнего становится равньм числу Ь„, записанному в регистре.

Световой поток осветителя 1, прошедший через анализируемую пробу, вос-З принимается фотопреобразователем 3.

Выходной сигнал последнего усиливается логарифмирукщим усилителем 4 и поступает на аналого-цифровой преобразователь 5. его выходные импульсы, чис- 40 ло которых И пропорционально оптической плотности пробы, подаются через последовательно включенные умножитель 7 частоты и делитель 8 частоты на вход счетчика 9. В случае, если 45 концентрация определяемого элемента в анализируемой пробе оказывается в пределах линейного участка калибровочного графика (меньше концентрации К1 первой калибровочной пробы), то коли- () чество поступивших за время измерения на счетчик 9 импульсов определяется как Х.К /Ь и соответствует концентрации пробй в выбранных единицах измерения. Результат, зафиксированный в счетчике 9, отображается цифровьм отсчетньм устройством 10.

Если же концентрация анализируемой пробы оказывается больше чем первой калибровочной, то в момент времени, когда число поступивших в процессе измерения на счетчик 9 импульсов становится равнич К4, на выходе схемы 15 сравнения кодов появляется сигнал равенства. При этом по команде устройст-бэ ва 16 управления блок 11- задания кодов выдает код разности записанных в нем чисел (К - К) на управляющие входы умножнтеля 7 частоты, чем определяет коэффициент умножения последнего. Одновременно коммутатор l4 подключает на управляющие входы делителя

8 частоты выходы реверсивного счетчика 13. В результате коэффициент деле ния делителя 8 частоты становится равньм числу (Ь - L<), записанному в реверсивном счетчике 13. Количество им" пульсов, поступивших на счетчик 9 с момента описанных переключений и до ркончания режима измерения, определю тся как N(- К /(Ьц- Ь1) . Общее количество импульсов, поступивших иа счетчик 9 эа все время измерения, соответствует концентрации анализируемой пробы и отображается цифровьм отсчетным устройством 10.

Ф

Данное изобретение эа счет введения автоматической калибровки в двух точках -шкалы обеспечивает измерения . с постоянной точностью в более широком (чем прототип) диапазоне. В случае атомно-абсорбционных измерений для большого числа определяемых эле,ментов обеспечиваются измерения при оптических плотностях до 1,5 ед. оп .тической плотности (против 0,5 ед. у прототипа). Одновременно уменьшается время подготовки проб к анализу и сок. вращается потребность в раэбавителях.

Цифровой фотометр, содержащий осветитель, оптически связанный через кюветное отделение с фотопреобразова" телем, соединенньм через логарифмирую" щий усилитель с аналого-цифровьм преобразователем, к выходу которого подключен блок переключения, первый выход которого подключен ко входу умно» жителя частоты, выход которого через делитель частоты соединен с входом счетчика, выход которого соединен с цифровьм отсчетньм устройством, а также регистр и блок задания кодов, выход которого соединен с вторьм входом умножителя частоты, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, в него вве-. дены реверсивный счетчик, коммутатор, схема сравнения кодов и устройство управления, причем второй выход блока переключения соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, (а третий выход — с вычитакщим входом реверсивного счетчика н входом регистра), выходы реверсивного счетчика и регистра подключены ко входам коммутатора, выход которого соединен с делителем частоты, схема сравнения коов входами подключена к выходам счетика и блока задания кодов, а устрой989334

1. Авторское свидетельство СССР

Ю 535469, кл. 0 Ol 7 1/44, 1976.

lip

0нщацесщр тенесяь

А). f

Составитель С. Чурбаков

Редактор Н. Киштулинец Техред М.Гергель КорректорГ. Решетняк

Заказ 11107/57 Тираи 87.1 Подп ис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ство управления соединено с вйходом схемы сравнения кодов и управлякщими входами блока задания кодов и коммутатора.

Источники информация, принятые во внимание при экспертизе

2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2838563, кл. G 01 > 1/44, 20.05.1980 (прототип) .