Пристрій для вимірювання коефіцієнта пропускання рідини у видимій області оптичного спектру

УКРАЇНА UA (и) 34852 (із) А (51) 7G01J3/30, G01J3/42 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ {НАУКИ УКРАЇНИ ОПИС ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ДО ДЕКЛАРАЦІЙНОГО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД видається під відповідальність власника патенту (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ КОЕФІЦІЄНТА ПРОПУСКАННЯ РІДИНИ У ВИДИМІЙ ОБЛАСТІ ОПТИЧНОГО СПЕКТРУ (21)99074002 (22)13.07.1999 (24)15.03.2001 (46) 15.03 2001, Бюл. № 2, 2001 р. -* . (72) Буняк Андроній Мусійович, Борисенков Андрій Анатолійович (73) ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ЇМ ІВАНА ПУЛЮЯ (57) Пристрій для вимірювання коефіцієнта пропускання рідини у видимій області оптичного спектру, який містить випромінювач, монохроматор, скляну кювету Із досліджуваною рідиною, вимірювальний і компенсаційний канали, який відрізняється тим, що компенсаційний канал містить фотоелектричний перетворювач, регулятор з пристроєм керування та регульований блок живлення випромінювача, вимірювальний канал обладнано фотоелектричним перетворювачем, масштабним підсилювачем та вторинним приладом, вхід регульованого блока живлення випромінювача з'єднаний з виходом регулятора, а вихід - із випромінювачем, один вхід регулятора з'єднаний із виходом пристрою керування, а другий вхід регулятора з'єднаний Із фотоелектричним перетворювачем компенсаційного каналу, вихід фотоелектричного перетворювача вимірювального каналу через масштабний підсилювач під'єднаний до входу вторинного приладу. Винахід відноситься до технології контролю якості напівпродуктів переробних виробництв І є незамінним у цукровій промисловості (виробництво рафінаду), де визначальним параметром є оптичний коефіцієнт пропускання рідких напівпродуктів виробництва Ох забарвленість). Відомий пристрій для вимірювання коефіцієнта пропускання в лабораторних умовах - фотоелектрокопориметр типу ФЕК-56. В процесі роботи такого пристрою при вимірюваннях виникає суттєва похибка, оскільки вирівнювання світлових потоків вимірювального І компенсаційного каналів відбувається вручну, за допомогою механічного верньєру, а індикатором балансу є індикаторна лампа, яка є нечутливою до малих напруг (див, Бугаенко И.Ф. Технохимический контроль сахарного производства". - М.:Агропромиздат, 1989, с. 142). Крім цього, він не придатний для безпосереднього промислового використання, Найближчим до заявленого винаходу с спектрофотометр, який містить випромінювач, монохроматор, скляну кювету із досліджуваною рідиною, вимірювальний і компенсаційний канали (див. а.с. СССР Na 1511602 5G01J3/42, "Спектрофотометр", опубліковане в Б.И № 36, 1989 p.). Робота цього пристрою базується на суб'єктивній оцінці коефіцієнта пропускання досліджуваного об'єкту, що пов'язана із візуальною оцінкою рівності світлових потоків вимірювального І ком пенсаційного каналів, І саме по собі не може забезпечити високої точності вимірювань. В основу винаходу покладено задачу підвищення точності вимірювань оптичного коефіцієнта пропускання рідини у видимій обпасті оптичного спектру. Ця мета досягається шляхом введення в компенсаційний канал фотоелектричного перетворювача, регулятора э пристроєм керування та регульованого блоку живлення випромінювача; обладнання вимірювального каналу фотоелектрич-' ним перетворювачем, масштабним підсилювачем та вторинним приладом. При цьому вхід регульованого блоку живлення випромінювача з'єднаний з виходом регулятора, а вихід - Із випромінювачем, один вхід регулятора з'єднаний із виходом пристрою керування, а другий вхід регулятора з'єднаний Із фотоелектричним перетворювачем компенсаційного каналу; вихід фотоелектричного перетворювача вимірювального каналу через масштабний підсилювач під'єднаний до входу вторинного приладу. Функціональна схема пристрою зображена на схемі. До складу пристрою входить регульований блок живлення випромінювача 1, випромінювач 2, монохроматор 3, розміщений безпосередньо за випромінювачем, скляна кювета з досліджуваною Рідиною 4, фотоелектричний перетворювач 5 вимі CM ю 00 «зсо en 34852 рювалъного каналу, який розміщений безпосередньо за кюветою із досліджуваною рідиною. Вихід цього фотоелектричного перетворювача під'єднаний до масштабного підсипювам 6, до виходу якого ввімкнений вторинний прилад 7. Безпосередньо за монохроматором розміщується також фотоелектричний перетворювач 8 компенсаційного канапу, вихід якого з'єднаний із першим входом регулятора 9, на другий вхід регупвтора пристроєм керування 10 задається опорний сигнал, значення якого встановпює діапазон регулювання регулятора. Пристрій працює таким чином Випромінювач 2 формує світловий потік, який містить спектр випромінювання з довжинами хвиль видимої області оптичного спектру (400 720 нм). Цей світловий потік проходить через монохроматор 3, який виділяє з нього вузький пучок потрібної довжини хвилі. Після цього монохромний світловий потік поступає на фотоелектричний перетворювач 8 компенсаційного каналу, в якому відбувається перетворення світлової енергії в електричну. Сформований електричний сигнал надходить на регулятор 9, коефіцієнт підсилення якого встановлений пристроєм керування 10 Внаслідок поглинання частини світлового потоку монохроматором відбувається його зменшення на виході мо- . нохроматора. При попаданні світпового потоку на фотоелектричний перетворювач 8, фотострум останнього може бути менший ніж встановлений пристроєм керування 10. В цьому випадку на виході регулятора 9 формується сигнал керування регульованим блоком живлення випромінювача 1, який підвищує напругу живлення останнього. Завдяки цьому збільшується інтенсивність випромінювання і світловий потік встановлюється на заданому рівні. Стабілізований таким чином світловий потік з виходу монохроматора 3 надходить також на фотоелектричний перетворювач 5 вимірювального каналу. Цей фотоелектричний перетворювач формує електричний сигнал, значення якого залежить від коефіцієнта пропускання досліджуваної рідини, цей сигнал поступає на масштабний підсилювач б, і з його виходу - на вторинний прилад 7. Активним епементом зворотного зв'язку в регупяторі 9 є попьовий транзистор, канал якого відіграє роль регульованого опору. Регулювання опору каналу здійснюється напругою фотоелектричного перетворювача 8, яка подається на затвор транзистора. Коефіцієнт підсилення регулятора 9 може змінюватись в межах від 0 до S • Ras, де S крутизна польового транзистора для нупьовоі напруги на його затворі, Иэз - значення регульованого пристроєм керування опору, ввімкненого між виходом і інвертованим входом операційного підсилювача, на якому виконаний регулятор. Як відомо, коефіцієнт пропускання світлового потоку забарвленою рідиною визначається за формулою: Т = J/Jo; де Jo - інтенсивність світлового потоку на вході об'єкта дослідження, J - інтенсивність світпового потоку, який пройшов через об'єкт дослідження, Заявлений пристрій забезпечує однакове значення інтенсивності Jo на вході вимірювального каналу у всій видимій області оптичного спектру (400 720 нм). Це досягається за рахунок зворотного зв'язку за інтенсивністю світлового потоку. Отже, можна записати: Joi = Jon, де Joi - інтенсивність монохромного випромінювання на 1-й ділянці спектру, Jon - інтенсивність на п-й ділянці спектру. Тому Jo = const і коефіцієнт пропускання Т прямо пропорційний до інтенсивності випромінювання J. Таким чином, збільшення точності вимірювань пристрою досягається завдяки введенню в компенсаційний канал регульованого блоку живлення випромінювача, регулятора і пристрою керування. Сформована елементами компенсаційного каналу система зворотного зв'язку забезпечує усунення похибки, яка вноситься монохроматором і випромінювачем. nege»;*