Фотометр для вимірювання концентрації речовин з використанням індикаторних смужок

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к фотометрии Целью изобретения является расширение вида используемых индикаторных полос за счет возможности непосредственной настройки на определенный вид индикатор ных полос при одновременном упрощении конструкции. Фотометр содержит оптический блок, источник света с заданной длиной волны, фотоприемник, усилитель, устройства установки коэффициентов аппроксимации, источник опорного напряжения, аналоговый сумматор аналого-цифровой преобразователь, устройство отображения информации. После калибровки фотометра в оптический блок вводится прореагировавшая индикаторная полоска, на выходе усилителя устанавливается напряжение, пропорциональное коэффициенту отражения данной полоски Аналсго-цифровой преобразователь совместно с аналоге вым сумматором и устройствами установки коэффициентов производят одновременно преобразование в и^Фоовой код ІЛ аппроксимацию напряжения полученного на выходе усилителя. 1 ил Изобретение относится к измерительной технике, в частности к фотометрии. Целью изобретения является расширение области применения за счет увеличения видов используемых индукторных полос путем возможности непосредственно настройки на определенный вид индикаторных полос при одновременном упрощении конструкции. Изобретение поясняется чертежом, где представлена структурная схема фотометра. Фотометр для измерения концентрации вещества с использованием индикаторных полос состоит из оптического блока 1, источника 1 света с заданной длиной волны, фотоприемника 3, усилителя 4, устройства 5 установки коэффициента К. t. устройства 6 установки коэффициента «2 источника 7 опорного напряжения, аналоговою сумматора 8, аналого-цифрового преобразователя 9 и устройства 10 отображения информации Оптический блок 1 выполнен в виде интегрирующей сферы, имеющей окна и приспособления для крепленіп источника 2 света, фогоприемника 3, а также зажим для фиксации индикаторной полосы возде специального измерительного окна в интегрирующей форме Источник 2 света, в качестве которого монет быть использован светодиод, имеющий узкий спектр излучения г; явно выраженным максимумом освещает внутреннюю поверхность интегрирующей сфе I 1695142 ры, где за счет многократного диффузного отражения образуется равномерное свечение Оот свет через окно в интегрирующей сфере освещает индикаторную полоску, от которой диффузно отражается (или сквозь 5 которую проходит) и попадает ча фотоприемник 3. Такая конструкция оптического блока обеспечивает высокую точность преобразования количества света, отраженного от индикаторной полоски (или 10 прошедшего через нее), о электрический сигнал Фотоприемник 3 соединен с входом усилителя 4, выполненного по схеме М-ДМусилителя, за счет чего полностью устраняются погрешности фотометра, вызванные 15 изменением напряжения смещения и температурным дрейфом разности в/одных токов усилителя Аналоговый сумматор 8 построен на операционном усилителе по схеме дифференциального сумматора с не- 20 зззисммой регулировкой коэффициента усиления по каждому из входов При этом устройство 5 установки коэффициента Кі, в качестве которого используется многооборотный переменный резистор в реостатном 25 включении, одним концом подключено к выходу усилителя 4, а другим к инвертирующему входу операционного усилителя аналогового сумматорэл8 К неинвертирующему входу этого усилителя подключен вы- 30 вод устгюйст&а 6 установки коэффициента Кг, выполненного Зсіалогично устройству коэффициента К і Вход устройства 6 установки коэффициента Yz соединен с выходом источника 7 опорного напряжения Выход 35 аналогового сумматора 8 подключен к входу 11 аналого-цифрового преобразователя 9, предназначенному для подачи входного напряжения К входу 12 предназначенному для подачи на АЦП опорного напряжения, 40 подключен выход усилителя 4 Аналого-цифровой преобразователь 9 выполнен на микросхеме функционально законченного АЦП, имеющей выход непосседственно на жидкокристаллический цифровой индикатор, 45 который используется в фотометре в качестве устройства 10 отображения информации. Напряжение, подаваемое на вход, предназначенный для подачи опорного напряжения, для этой микросхемы не должно 50 превышать 1 В Исходя из этого усилитель фотометра настраивается таким образом, чтобы напряжение на выходе усилителя соответствовало коэффициенту отражения образца, вводимого ь оптический блок При 55 этом необходимо отметить, что такая регулировка усилителянеобязательна Главное требование которое обеспечивает точность * измерений - это сохранение пропорциональной зависимостм между коэффициен том отражения и напряжением на выходе усилителя Фотометр предназначен для измерения концентрации веществ с использованием специальных индикаторных полос путем аппроксимации значений коэффициента отражения прореагировавших индикаторных полос уравнением имеющим вид (1) где Y - значения концентрации, отображаемые на устройстве отображения, Т - коэффициент отражения индикаторной полоски, Кі и Кг - коэффициенты уравнения аппроксимации. Известно что аналого-цифровой преобразователь по принципу работы является устройством сравнения, В нем сравнивается входное напряжение с так называемым "опорные" и результат этого сравнения преобразуется в цифровую форму Это сравнение осуществляется путем деления входного напряжения на некоторое постоянное опорное напряжение. В общем виде это выглядит следующим образом. (2) N =К где N выходной код АЦП; UBX - напряжение, подаваемое на измерительный вход АЦП, Uon - напряжение, подаваемое на вход опорного напряжения АЦП, К - коэффициент пропорциональности, зависящий от типа АЦП. Обычно АЦП работают в режиме, когда нз измерительной вход подключают измеряемый сигнал, э на вход подачи опорного напряжения - стабильное установленное с высокой точностью напряжение, осуществляющее согласно уравнению (2) масштабирование зависимости между входным сигналом и выходным кодом АЦП При этом выражение (2) может быть записано следующим образом: = A -X, A = U, где X - изменяющееся напряжение, которое на АЦП преобразуется в цифровую форму Если согласно выражению (2) напряжение UBX поддерживать постоянным, а вход предназначенный для подачи опорного на 695142 построения функционально (ибким. а фотометр - легко и в широких пределах перестраиваемым При этом все вепичины, участвующие в (4) 5 формировании выходного кода АЦП - Uox. Ki и Кг - поступают на вход АЦП одновременно, что позволяет наблюдать на цифрогде А = К * UPXвом индикаторе изменение любой из них В В этом случае выхэдной *од АЦП N свячастности, при настройке фотометра для разан с входным сигналом гиперболической 10 боты с данным конкретным видом индикафункцией с одним коэффициентом А . торных полос достаточно иметь две Напряжения на обз Входа АЦП подаюткалибровочные полоски, например, "тест 1" ся нестандартно, а именно: на вход, преди 'тест 2". коэффициент отражения которых назначенный для подачи входного (Т) эквивалентен концентрации иссле/'.у^монапряжения, поступает напряжение, рав15 го компонента соответственно Yi и Y^, если ное сумме напряжений, одно из которых Ті > Гг. то Yi \ и ч а ю щ ивзаимным влиянием, делает такой способ й с я тем, что, с целью расширения области применения за СЧРТ уноли^чіия нидов испряжения, подавать изменяющееся напряжение, то выражение (2} примет вид 1695142 пользуемых индикаторных полос путем возможности непосредственной настройки на определенный вид индикаторных полос при одновременном упрощении конструкции, в фотометр введен аналоговый сумматор, при этом выход усилителя соединен с опорным входом аналого-цифрового преобразователя и с входом устройства установки коэффициента Кі уравнения аппроксимации, выход которого подключен к первому 10 входу аналогового сумматора, выход источника опорного напряжения соединен с входом устройства установки коэффициента Кг ураьнения аппроксимации, выход которого подключен к второму аходу аналогового сумматора, выход суммгтора соединен с информационным входом аналого-цифрового, преобразователя, выход которого подключен к аходу устройства отображения информации. 12 -Ь 11 s я? fn 8 Редактор Н.Коляда Составитель А.Ястребов Техред М.Моргентал Корректор М Демчик Заказ 4155 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патеад^'^Ькгврод; ул.Гагарина, 101 4 {•