Пристрій для вимірювання концентрації речовин

Винахід відноситься до спектрофотометрії, зокрема, до вимірювання концентрації речовин та матеріалів за поглинанням ультрафіолетового випромінювання і може бути використаний для визначення концентрації речовин у те хнологічних розчинах. Відомий однопроменевий багатоканальний аналізатор для вимірювання концентрації, (а. с. Российской Федерации №2012868 G01N21/61 Бюл. № 9, 1994 г.), який містить розташовані на його оптичній вісі джерело випромінювання, кювету для досліджуваної речовини, модулятор з фільтрами робочого і опорного каналів та фотоприймач, що підключений до системи обробки сигналів, обладнаний розташованими послідовно за основною кюветою додатковими кюветами та блоками введення випромінювання, які зв'язані з джерелом випромінювання. У відомому аналізаторі нестабільність параметрів функції перетворення фотоприймача ультрафіолетового випромінювання приводить до недостатньої точності вимірювання. Крім того, відомий пристрій не виключає похибки, обумовленої поглинанням ультрафіолетового випромінювання стінками кювети та елементами оптичного тракту. Відомий пристрій для вимірювання концентрації речовин (а. с. СССР № 1807356 G01N21/85 Бюл. № 13, 1993 г.), який містить послідовно з'єднані між собою джерело монохроматичного випромінювання, електрооптичний модулятор, першу та другу фокусні лінзи, складану кювету з робочою камерою для досліджуваного розчину і камерою порівняння для розчину з відомою концентрацією, фотоприймач, логарифмуючий перетворювач, мілівольтметр, а також генератор електричних високочастотних коливань та цифровий вимірювач частоти, вхід якого з'єднано з входом керування електрооптичного модулятора та підключено до виходу генератора електричних високочастотних коливань. Відомий пристрій для вимірювання концентрації речовин виключає похибку, обумовлену поглинанням ультрафіолетового випромінювання стінками кювети та елементами оптичного тракту, однак він не забезпечує високу точність вимірювання концентрації досліджуваної речовини. Це обумовлено використанням нестабільного керованого джерела ультрафіолетового випромінювання, необхідністю визначення з високою точністю показника частотної дисперсії коефіцієнту поглинання. В відомому пристрої використовується складана кювета, лінійні розміри якої повинні бути визначені з підвищеною точністю. Вплив зовнішніх факторів навколишнього середовища (наприклад, температури) призводить до зміни лінійних розмірів складаної кювети, що являється додатковим джерелом похибок вимірювання концентрації. Крім цього, реалізація операції логарифмування вихідного сигналу фотоприймача за допомогою аналогових логарифматорів не може бути здійснена з високою точністю. Необхідність визначення в процесі калібрування пристрою показника частотної дисперсії коефіцієнту поглинання також приводить до зростання мультиплікативної складової похибки вимірювання концентрації речовин. Відомий також пристрій для вимірювання концентрації речовин (а. с. СССР № 1703992 G01J1/44 Бюл. № 1, 1992 г.), який містить цифровий відліковий пристрій, джерело живлення, оптико-електронний канал, який складається з генератора ультрафіолетового випромінювання, до якого підключено вихід джерела живлення та з яким оптично з'єднані послідовно розташовані перша фокусуюча лінза, робоча кювета і кювета порівняння, друга фокусуюча лінза та фо топриймач. Крім того, пристрій містить логарифматор, підсилювач-обмежувач, віднімаючий пристрій та реєструючий пристрій, причому вихід передпідсилювача через синхронізатор з'єднаний з другим входом віднімаючого пристрою та з входом схеми автоматичного регулювання рівня обмеження, через яку вхід підсилювача-обмежувача з'єднаний зі своїм входом, причому схема автоматичного регулювання рівня обмеження виконана у ви гляді двох компараторів, реверсивного лічильника, цифроаналогового перетворювача, генератора тактових імпульсів і схеми "ТА", перший вхід якої з'єднаний з синхронізатором, другий вхід - з генератором тактових імпульсів, а ви хід підключено до входу реверсивного лічильника, вихід якого з'єднано з входом підсилювача-обмежувача через цифроаналоговий перетворювач, обидва входи якого підключено, відповідно, до виходів двох компараторів, входи яких з'єднано з виходом підсилювача-обмежувача. Відомий пристрій для вимірювання концентрації речовин не виключає похибку, обумовлену поглинанням ультрафіолетового випромінювання стінками кювети та елементами оптичного тракту. Крім того, відомий пристрій не виключає похибки вимірювання, яка обумовлена реалізацією операції логарифмування вихідного сигналу фо топриймача за допомогою аналогових логарифматорів. Виготовлення таких логарифматорів не може бути здійснено з високою точністю і стабільною функцією перетворення. Використання аналогового відлікового пристрою, який має більшу похибку, ніж цифрові, також знижує точність вимірювання. Відомий пристрій не забезпечує комплексну автоматизацію всіх процесів вимірювання. Зокрема, він не забезпечує автоматичне заповнення робочої камери та камери порівняння необхідними розчинами, що потребує додаткового часу на проведення вимірювання. В основу винаходу покладена задача створення такого пристрою для вимірювання концентрації речовин, в якому шляхом введення нових елементів та зв'язків забезпечилось би підвищення точності вимірювання у широкому діапазоні значень концентрації при нестабільній функції перетворення інтенсивності ультрафіолетового випромінювання у напругу. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій для вимірювання концентрації речовин, який містить цифровий відліковий пристрій, джерело живлення, оптико-електронний канал, що складається з генератора ультрафіолетового випромінювання, до якого підключено вихід джерела живлення та з яким оптично з'єднані послідовно розташовані перша фокусуюча лінза, складана кювета з робочою камерою і камерою порівняння, друга фокусуюча лінза та фотоприймач додатково введено послідовно з'єднані перетворювач "напруга частота", інтегратор і квадратор, який підключено до фотоприймача, перший та другий сенсори рівня, чотири ємкості з розчинами досліджуваної речовини різних концентрацій, їх клапани постачання, зливні клапани, блок підсилювачів потужності, дешифратор та мікропроцесор, вхід послідовного порту якого з'єднано з виходом перетворювача "напруга - часто та", перший та др угий входи першого порту мікропроцесора підключено, відповідно, до виходів першого та другого сенсорів рівня, входи-виходи другого порту з'єднані з цифровим відліковим пристроєм, входи-виходи третього порту через дешифратор підключено до відповідних входів блоку підсилювачів потужності, перший, другий і третій виходи якого з'єднано, відповідно, з входами керування першого, другого і третього клапанів постачання, четвертий, п’ятий і шостий виходи підключено до першого, другого і третього зливних клапанів, відповідно, сьомий вихід блоку підсилювачів потужності з'єднано з входом керування джерела живлення, восьмий вихід блоку підсилювачів потужності підключено до входу керування інтегратора, дев'ятий вихід блоку підсилювачів потужності з'єднано з мікронасосом, вихід якого підключено до входу камери порівняння, перший вихід якої з'єднано з входом першого сенсора рівня, другий ви хід через перший і другий зливні клапани підключено, відповідно, до першої і другої ємкостей з розчинами нормованих за розміром концентрацій досліджуваної речовини, виходи яких через перший і другий клапани постачання з'єднано з входом мікронасосу, при цьому вихід третьої ємкості з технологічним розчином через третій клапан постачання підключено до входу робочої камери, перший вихід якої з'єднано з входом другого сенсора рівня, а другий вихід робочої камери через третій зливний клапан підключено до четвертої те хнологічної ємкості. Введення в пристрій нових елементів та зв'язків забезпечує повну автоматизацію процесу вимірювання. На фігурі приведена структурна схема пристрою для вимірювання концентрації досліджуваної речовини у технологічних розчинах у діапазоні ультрафіолетових довжин хвиль. Пристрій включає: 1 - джерело живлення, 2 оптико-електронний канал, 3 - генератор монохроматичного випромінювання, 4 - перша фокусуюча лінза ультрафіолетового випромінювання, 5 - складана кювета, 6 - робоча камера для досліджуваного технологічного розчину, 7 - камера порівняння для розчину з нормованою концентрацією, 8 - друга фокусуюча лінза ультрафіолетового випромінювання, 9 - фотоприймач з передпідсилювачем, 10 - квадратор, 11 - керований інтегратор, 12 - перетворювач "напруга - частота", 13 -мікропроцесор, 14 - дешифратор (з попередньою установкою коду), 15 -блок підсилювачів потужності, 16 - цифровий відліковий пристрій, 17, 18, 19 і 20 - ємкості з розчинами відомих (С1, С2 і невідомої (Сx) концентрацій досліджуваної речовини, 21 - мікронасос з двигуном, 22, 23 і 24 - перший, другий і третій клапани постачання, 25, 26 і 27 - перший, другий і третій зливні клапани, 28 і 29 перший і другий сенсори рівня. Причому вздовж оптичної вісі розташовані послідовно з'єднані між собою генератор З монохроматичного випромінювання, фокусуюча лінза 4 ультрафіолетового випромінювання, складана кювета 5 з робочою камерою 6 для досліджуваного розчину та камерою порівняння 7 для розчину з нормованою концентрацією, фокусуюча лінза 8 ультрафіолетового випромінювання і фотоприймач 9 з передпідсилювачем. Вихід фотоприймача 9 через послідовно з'єднані між собою квадратор 10, керований інтегратор 11, перетворювач "напруга-частота" 12 з'єднаний з входом послідовного порту мікропроцесора 13. Перший та другий входи першого порту мікропроцесора 13 підключено до виходів першого і другого сенсорів 28 і 29 рівня. Входи-виходи другого порту мікропроцесора 13 з'єднані з цифровим відліковим пристроєм 16. Входивиходи третього порту через дешифратор 14 підключено до відповідних входів блоку підсилювачів потужності 15. Перший, другий і третій виходи блоку підсилювачів потужності 15 з'єднано з входами керування першого, другого і третього клапанів 22, 23 і 24 постачання. Четвертий, п'ятий і шостий виходи блоку підсилювачів потужності 15 підключено до першого, другого і третього зливних клапанів 25, 26 і 27. Сьомий вихід блоку підсилювачів потужності 15 з'єднано з входом керування джерела живлення 1. Восьмий вихід блоку підсилювачів потужності 15 підключено до входу керування інтегратора 11. Дев'ятий вихід блоку підсилювачів 15 потужності з'єднано з мікронасосом 21. Його вихід підключено до входу камери порівняння 7. Її перший ви хід з'єднано з першим сенсором рівня 28, другий вихід через перший і другий зливні клапани 25 і 26 підключено, відповідно, до першої і другої ємкостей 17 і 18 з розчинами нормованих за розміром концентрацій досліджуваної речовини. Виходи ємкостей 17 і 18 через перший і другий клапани 22 і 23 постачання з'єднано з входом мікронасосу 21. Вихід третьої ємкості 19 з технологічним розчином через третій клапан постачання 24 підключено до входу робочої камери 6. Перший вихід робочої камери 6 з'єднано з другим сенсором рівня 29, а другий вихід робочої камери 6 через третій зливний клапан 27 підключено до четвертої технологічної ємкості 20. Пристрій працює наступним чином. В постійний запам'ятовуючий пристрій мікропроцесора 13 записана програма виконання всіх операцій. Після вмикання живлення пристрою автоматично (по команді мікропроцесора 13) включається джерело 1 живлення генератора 3 монохроматичного ультрафіолетового випромінювання шляхом формування сигналу логічної одиниці на сьомому виході блоку підсилювачів потужності 15. Цей сигнал буде присутній протягом всіх тактів циклу, крім останнього. На цифровому відліковому пристрої 16 висвітлюються нулі. Генератор 3 генерує ультрафіолетове випромінювання заданої інтенсивності I0 та довжини хвилі l . Всі клапани постачання і зливні клапани установлюються в початкове закрите положення. Цикл вимірювання складається з наступних тактів. В першому такті по команді з мікропроцесора 13 на вхід дешифратора 14 поступає код числа N 1, згідно з яким на першому та дев'ятому виходах блоку підсилювачів потужності 15 появляються (підсилені за потужністю) сигнали, які відповідають логічній одиниці. Як було зазначено вище, на сьомому виході блоку підсилювачів потужності 15 постійно присутній сигнал логічної одиниці. Ці сигнали поступають на входи керування першого клапана 22 постачання і мікронасосу 21, відповідно. В результаті, з моменту часу t1 камера порівняння 7 починає заповнюватись розчином з нормованою за розміром концентрацією С 1 досліджуваної речовини, яка поступає з першої ємкості 17. В момент часу t 2 заповнення камери порівняння 7 на виході першого сенсора 28 появляється сигнал "зупинення" мікронасосу 21, який поступає на перший вхід першого порту мікропроцесора 13. Мікропроцесор 13 формує код числа N2 , який поступає через регістр числа 14 на блок підсилювачів потужності 15. В результаті, на дев'ятому ви ході блоку підсилювачів потужності 15 формується сигнал, який відповідає логічному нулю. Цей сигнал вимикає мікронасос 21. Через заданий час затримки t0 на першому виході блоку підсилювачів потужності 15 з'являється сигнал, який відповідає логічному нулю, що закриває перший клапан 22 постачання. В другому такті, після заповнення камери порівняння 7, протягом заданого інтервалу часу Dt здійснюється перетворення монохроматичного ультрафіолетового випромінювання, що пройшло через складану кювету 5 з розчином концентрації С 1, у дійсне значення напруги U1. Інтервал часу Dt задається за командою мікропроцесора 13, який формує код числа N3, що поступає через дешифратор 14 на блок підсилювачів потужності 15. Сигнал логічної одиниці з восьмого виходу блоку підсилювачів потужності 15 поступає на блок керування інтегратора 11. По закінченню інтервалу часу Dt вихідна напруга U1 інтегратора 11 перетворюється в частоту f 1, {f1} = {f0 } + {Df1 } , де {f0} - початкова частота електричного сигналу перетворювача "напруга-частота" 12, {Df1} - приріст частоти електричного сигналу, пов'язаний з концентрацією С 1) електричного сигналу. За допомогою мікропроцесора 13 здійснюється вимірювання частоти f1. Результат Nв1 вимірювання частоти f1 запам'ятовується. {Nв1} = {f1 }{Dt 0 } = {S 0 }{U1 }{Dt 0 } = {S 0 }{ 1 t1 2 ò [u1(t )] dt }{Dt 0 } = D t 0 t0 , (1) {S 0 }{I0 e( -[k 1C1 + k 2 (1- C1)] l 2 - k 2l1 -B оп -B сп )S'л + DU}{D t 0 } де {Dt 0 } - інтервал часу перетворення, {S0} - крутизна перетворення напруги в частоту, Dt - час вимірювання ({Dt } = {t1 } - {t 0 }) ; u1(t) - напруга, яка отримана в результаті перетворення інтенсивності ультрафіолетового випромінювання, що пройшло через складану кювету з розчином концентрації С 1; k1, та k2 - коефіцієнти поглинання, відповідно, досліджуваної речовини та технологічного розчину; Воп - оптичне послаблення, що вноситься стінками кювети та елементами оптичного тракту; Всп - показник забруднення скла робочої камери кювети; l1 та l2 - товщини робочої камери та камери порівняння, відповідно; S 'л , - крутизна перетворення ультрафіолетового випромінювання у напругу, причому {S 'л } = {Sл }(1+ gл ) , де g л = {DS }/{S л } - відносна похибка чутливості від зміни нахилу характеристики фотоелектричного перетворення під дією дестабілізуючих факторів; D U - зміщення функції перетворення з урахуванням похибки від нестабільності положення функції перетворення, причому {DU¢} = { DU} + {D ад } , де Dад - адитивна похибка. Одночасно мікропроцесор 13 формує код числа N4, який поступає через дешифратор 14 на блок підсилювачів потужності 15. В результаті, на четвертому виході блоку підсилювачів потужності 15 формується сигнал, який відповідає логічній одиниці. Цей сигнал поступає на вхід керування першого зливного клапану 25, відкриває і тримає його відкритим протягом інтервалу часу D t 2 . Розчин з концентрацією С 1 з камери порівняння 7 зливається в першу ємкість 17. В наступному третьому такті, після закінчення інтервалу часу D t 2 , в дешифратор 14 записується код числа N5. На другому і дев'ятому виходах блоку підсилювачів потужності 15 формуються сигнали логічної одиниці, які поступають на входи керування другого клапану 23 постачання і мікронасосу 21. В результаті камера порівняння 7 протягом інтервалу часу Dt1 заповнюється розчином з нормованою за розміром концентрацією С 2 досліджуваної речовини, яка поступає з другої ємкості 18. Після заповнення камери порівняння 7 спрацьовує сенсор 28 рівня, на виході якого появляється сигнал "зупинення" мікронасосу 21. Цей сигнал поступає на перший вхід першого порту мікропроцесора 13. Останній формує код числа N 6, при якому на дев'ятому виході блоку підсилювачів потужності 15 формується сигнал, що відповідає логічному нулю. Цей сигнал вимикає мікронасос 21. Через заданий інтервал часу затримки t0 на другому виході блоку підсилювачів потужності 15 з'являється сигнал, що відповідає логічному нулю, який закриває другий клапан 23 постачання. В четвертому такті, після заповнення камери порівняння 7, протягом інтервалу часу Dt здійснюється перетворення монохроматичного ультрафіолетового випромінювання, що пройшло через складану кювету 5 з розчином концентрації С 2, у дійсне значення напруги U2. Для цього мікропроцесор 13 формує код числа N7, що поступає через дешифратор 14 на блок підсилювачів потужності 15. Сигнал логічної одиниці з восьмого виходу блоку підсилювачів потужності 15 поступає на блок керування інтегратора 11. По закінченню інтервалу часу Dt вихідна напруга U2 інтегратора 11 перетворюється в частоту f 2 ( {f2 } = { f0 } + {D f2 }) , де {Df 2 } - приріст частоти електричного сигналу, пов'язаний з концентрацією C2) електричного сигналу. За допомогою мікропроцесора 13 здійснюється вимірювання частоти f2. Результат Nв2 вимірювання частоти f2 запам'я товується. {Nв2 } = {f 2 }{ Dt 0 } = {S 0 }{U2 }{D t 0 } = {S 0 }{ 1 t3 2 ò [u2 ( t )] dt}{ Dt 0 } = Dt 0 t 2 , (2) {S 0 }{I0 e( -[k 1C 2 + k 2 (1-C 2 )] l2 - k2 l1 -B оп - B сп ) S'л + D U}{Dt 0 } де Dt - час вимірювання ({Dt } = {t 3 } - {t 2 }) ; u2(t) - напруга, яка отримана в результаті перетворення інтенсивності ультрафіолетового випромінювання, що пройшло через складану кювету з розчином концентрації С2. В наступному п'ятому такті по команді мікропроцесора 13 в дешифратор 14 записується код числа N8. На третьому виході блоку підсилювачів потужності 15 формується сигнал логічної одиниці, який поступає на вхід керування третього клапану 24 постачання. В результаті робоча камера 6 протягом інтервалу часу D t 3 заповнюється технологічним розчином з невідомою концентрацією С х, яка поступає з третьої ємкості 19. Після заповнення робочої камери 6 спрацьовує сенсор 29 рівня, на виході якого появляється сигнал "зупинення" заповнення робочої камери 6. Цей сигнал, що еквівалентний логічній одиниці, поступає на другий вхід першого порту мікропроцесора 13. Останній формує код числа N9, при якому на третьому виході блоку підсилювачів потужності 15 формується сигнал, що відповідає логічному нулю. Цей сигнал закриває третій клапан 24 постачання. В шостому такті, після заповнення робочої камери 6, протягом інтервалу часу Dt здійснюється перетворення монохроматичного ультрафіолетового випромінювання, що пройшло через складану кювету 5 з розчинами концентрацій Сx і C2, у дійсне значення напруги U3. Мікропроцесор 13 формує код числа N10, що поступає через дешифратор 14 на блок підсилювачів потужності 15. Сигнал логічної одиниці з восьмого виходу блоку підсилювачів потужності 15 поступає на блок керування інтегратора 11. По закінченню інтервалу часу Dt вихідна напруга U3 інтегратора 11 перетворюється в частоту f3 ( {f3 } = {f0 } + { Df3 } , де {Df3 } - приріст частоти електричного сигналу, пов'язаний з концентраціями С x і С2) електричного сигналу. За допомогою мікропроцесора 13 здійснюється вимірювання частоти f3. Результат Nв3 вимірювання частоти f3 запам'я товується. {Nв3 } = {f 3 }{ Dt 0 } = {S 0 }{U3 }{D t 0 } = {S 0 }{ 1 t5 2 ò [u3 ( t )] dt }{Dt 0 } = Dt 0 t 4 , (3) {S 0 }{I0 e( -[k 1(C x + C2 )+ k 2 (1- (C x + C2 ))] l 2 - k 2l1 -B оп -B сп )S'л + DU¢}{D t 0 } де Dt - час вимірювання ( ({Dt } = {t 5 } - {t 4 }) ; Uз(t) - напруга, яка отримана в результаті перетворення інтенсивності ультрафіолетового випромінювання, що пройшло через складану кювету з розчинами концентрацій С2 та С х. Одночасно мікропроцесор 13 формує код числа N11, який поступає через дешифратор 14 на блок підсилювачів потужності 15. В результаті, на п'ятому виході блоку підсилювачів потужності 15 формується сигнал, який відповідає логічній одиниці. Цей сигнал поступає на вхід керування другого зливного клапану 26, відкриває і тримає його відкритим протягом інтервалу часу D t 2 . Розчин з концентрацією C2 з камери порівняння 7 зливається в другу ємкість 18. В наступному сьомому такті по команді з мікропроцесора 13 на вхід дешифратора 14 поступає код числа N1, згідно з яким на першому та дев'ятому ви ходах блоку підсилювачів потужності 15 появляються сигнали, які відповідають логічній одиниці. Ці сигнали поступають на входи керування першого клапана 22 постачання і мікронасосу 21, відповідно. В результаті камера порівняння 7 протягом інтервалу часу Dt1 заповнюється розчином з нормованою за розміром концентрацією С1 досліджуваної речовини, яка поступає з першої ємкості 17. Після заповнення камери порівняння 7 спрацьовує сенсор 28 рівня, на виході якого появляється сигнал "зупинення" мікронасосу 21. Цей сигнал, що еквівалентний логічній одиниці, поступає на перший вхід першого порту мікропроцесора 13. Мікропроцесор 13 формує код числа N2, який поступає через дешифратор 14 на блок підсилювачів потужності 15. На дев'ятому виході блоку підсилювачів потужності 15 формується сигнал, що відповідає логічному нулю. Цей сигнал вимикає мікронасос 21. Через заданий час затримки t0 на першому виході блоку підсилювачів потужності 15 з'являється сигнал, що відповідає логічному нулю, який закриває перший клапан 22 постачання. В восьмому такті, після заповнення камери порівняння 7, протягом інтервалу часу Dt здійснюється перетворення монохроматичного ультрафіолетового випромінювання, що пройшло через складану кювету 5 з розчинами концентрацій С х і С1, у дійсне значення напруги U4. Мікропроцесор 13 формує код числа N12, що поступає через дешифратор 14 на блок підсилювачів потужності 15. Сигнал логічної одиниці з восьмого виходу блоку підсилювачів потужності 15 поступає на блок керування інтегратора 11. По закінченню інтервалу часу Dt вихідна напруга U4 інтегратора 11 перетворюється в частоту f 4 {f4 } = {f0 } + {Df 4 } , де {Df 4 } - приріст частоти електричного сигналу, пов'язаний з концентраціями С x, і С1) електричного сигналу. За допомогою мікропроцесора 13 здійснюється вимірювання частоти f4 . Результат Nв4 вимірювання частоти f4запам'ятовується. {Nв 4 } = { f4 }{ Dt 0 } = {S0 }{U4 }{Dt 0 } = {S0 }{ 1 t7 2 ò [u3 ( t )] dt }{Dt 0 } = Dt 0 t 6 , (4) {S 0 }{I0e( -[ k1(Cx + C1 )+k 2 (1-( Cx +C1))] l2 -k 2l1 -Bоп -B сп )S'л + D U¢}{ Dt 0 } де Dt - час вимірювання ({Dt } = {t 7 } - {t 6 }) ; u4(t) - напруга, яка отримана в результаті перетворення інтенсивності ультрафіолетового випромінювання, що пройшло через складану кювету з розчинами концентрацій С1 та С x. Одночасно мікропроцесор 13 формує код числа N13, який поступає через дешифратор 14 на блок підсилювачів потужності 15. На четвертому і шостому виходах блоку підсилювачів потужності 15 формуються сигнали, що відповідають логічній одиниці. Ці сигнали поступають на входи керування першого і третього зливних клапанів 25 і 27, відкривають і тримають їх відкритими протягом інтервалу часу Dt 4 . В наступному дев'ятому такті, після зливання розчинів зі складаної кювети 5, мікропроцесор 13 формує код числа N14, при якому на сьомому виході блоку підсилювачів потужності 15 формується сигнал, що відповідає логічному нулю. Цей сигнал вимикає джерело 1 живлення генератора 3 монохроматичного ультрафіолетового випромінювання. Протягом інтервалу часу Dt здійснюється перетворення темнового потоку у дійсне значення напруги U5. Мікропроцесор 13 формує код числа N15, що поступає через дешифратор 14 на блок підсилювачів потужності 15. Сигнал логічної одиниці з восьмого виходу блоку підсилювачів потужності 15 поступає на блок керування інтегратора 11. По закінченню інтервалу часу Dt вихідна напруга U5 інтегратора 11 перетворюється в частоту f5, ( {f5 } = {f0 } + { Df5 } , де { D f5 } -приріст частоти електричного сигналу при темновому потоці) електричного сигналу. За допомогою мікропроцесора 13 здійснюється вимірювання частоти f5. Результат Nв5 вимірювання частоти f5 запам'ятовується. 1 t9 2 {Nв5 } = { f5 }{Dt 0 } = {S0 }{U5 }{Dt 0 } = {S0 }{ ò [u5 ( t )] dt }{Dt 0 } = {S0 }{ DU¢}{Dt 0 } , (5) Dt 0 t 8 де Dt - час вимірювання ({Dt } = {t 9 } - {t 8 }) ; u5(t) - напруга, яка отримана в результаті перетворення інтенсивності ультрафіолетового випромінювання, що пройшло через незаповнені камери складаної кювети. Отримані результати вимірювання (Nв1, Nв2, Nв3, Nв4 і Nв5) оброблюються згідно з рівнянням числових значень (N - N )(N - Nв5 ) ln в1 в5 в2 (Nв3 - Nв5 )(Nв4 - Nв5 ) Nx = (C2 - C1 ) × , (6) N - Nв5 n2 × ln в1 N в2 - N в5 де С 1 та С2 - нормовані за розміром концентрації розчинів порівняння; коефіцієнт пропорційності n2=2. Результат обробки висвітлюється на цифровому відліковому пристрої 16. По програмі з мікропроцесора 13 всі блоки встановлюються в початкове положення. Пристрій готовий до другого циклу вимірювання. Завдяки введенню перетворювача "напруга - частота", інтегратора, квадратора, першого та другого сенсорів рівня, першої, другої, третьої і четвертої ємкостей з розчинами відомих (С1, С2) і невідомої (Cx) концентрацій досліджуваної речовини, першого, другого і третього клапанів постачання, першого, другого і третього зливних клапанів, блоку підсилювачів потужності, дешифратора та мікропроцесора, які з'єднані між собою певним чином, забезпечується повна автоматизація всіх процесів вимірювання концентрації досліджуваної речовини у технологічних розчинах. Запропонований пристрій реалізує надлишковий спосіб вимірювання концентрації, згідно з яким концентрація визначається за рівнянням надлишкових вимірювань (U - U5 )(U2 - U5 ) ln 1 (U3 - U5 )(U4 - U5 ) Cx = (C2 - C1) × , (7) U - U5 n2 × ln 1 U2 - U5 де С1 та С2 - нормовані за розміром концентрації розчинів порівняння; U1, U2, U3, U4 - напруги, що отримані в результаті перетворень інтенсивностей монохроматичного ультрафіолетового випромінювання, яке пройшло через складану кювету з зазначеними концентраціями розчинів; U5 - напруга, що отримана в результаті перетворення інтенсивності темпового потоку; коефіцієнт пропорційності n2=2. Це рівняння надлишкових вимірювань використовується в запропонованому пристрої, як рівняння числових значень (6). Згідно з (6) запропоноване технічне рішення не тільки забезпечує автоматизацію процесу вимірювання, але й автоматично виключає похибки, обумовлені абсолютними значеннями нестабільності функції перетворення фотоприймача, їх відхиленнями від номінальних значень (тобто, адитивної і мультиплікативної складових похибки вимірювання), а також випадкової складової похибки вимірювання. Остання виключається завдяки використанню послідовно з'єднаних з фо топриймачем квадратора, інтегратора і перетворювача "напруга-частота", які згладжують (фільтрують) випадкові завади вимірювального каналу. Крім того, запропонований пристрій виключає похибки, обумовлені поглинанням ультрафіолетового випромінювання стінками кювети та елементами оптичного тракту. Рішення покладеної задачі легко перевірити шляхом підстановки значень Nв1, Nв2, Nв3, Nв4 i Nв5 у рівняння числових значень (6). Необхідно відмітити, що завдяки вибору оптимальних значень інтервалів часу Dt , Dt1 , D t 2 , D t 3 , Dt 4 і t0 забезпечується зменшення часу вимірювання концентрації речовини, а використання мікропроцесору в цілому забезпечує високу надійність запропонованого пристрою. Таким чином, запропонований пристрій забезпечує вирішення зазначеної технічної задачі підвищення точності вимірювання концентрації та автоматизації процесу вимірювання.