Цифровий вимірювач концентрації речовин

Цифровий вимірювач концентрації речовин, що містить джерело ультрафіолетового випромінювання, першу фокусуючу лінзу, перший та другий вимірювальні канали, кожен з яких складається з оптично та електрично з'єднаних між собою робочої кювети або кювети порівняння, фокусуючої лінзи, фотоприймача, селективного підсилювача сигналів частоти модуляції та синхронного детектора, світловипромінюючий діод, обтюраторний диск з синхронним двигуном, та з'єднані між собою фотодіод і формувач синхроімпульсів, причому джерело ультрафіолетового випромінювання зв'язане оптично через першу фокусуючу лінзу з кюветами, який відрізняється тим, що в нього додатково введені перший і другий аналого-цифрові перетворювачі, чотири ємності з досліджуваним середовищем різних концентрацій, які оснащені клапанами постачання та зливними клапанами, перший та другий сенсори тиску, блок підсилювачів потужності і з'єднані між собою через загальну шину цифровий відліковий пристрій, оперативний запам'ятовуючий пристрій та мікропроцесор, входи та виходи першого порту якого через загальну шину підключені до вихо C2 2 UA 1 3 75703 4 гия». 1970 - 552с.], який містить джерело монохфокусуючу лінзу з кюветами. Крім того, синхронроматичного ультрафіолетового випромінювання, ний детектор з'єднаний по управляючих входах першу фокусуючу лінзу, обтюраторний диск, рочерез формувач синхроімпульсів з обтюраторним бочу кювету для досліджуваної речовини та кюдиском. вету порівняння, другу фокусуючу лінзу, фотопВідомий вимірювач концентрації речовин не риймач, що підключений через підсилювач до виключає похибки, обумовлені поглинанням ульсистеми обробки сигналів, причому джерело ультрафіолетового випромінювання стінками кювети трафіолетового випромінювання оптично з'єдната елементами оптичного тракту. Недостатня но через фокусуючу лінзу з вхідними вікнами коточність вимірювання обумовлена ще й нестабіжної кювети. льністю і неідентичністю характеристик фотопУ відомому вимірювачі нестабільність парариймачів каналів вимірювання. До того ж, старінметрів функції перетворення фотоприймача ульня фотоприймачів приводить до зменшення їх трафіолетового випромінювання приводить до чутливості і збільшення дрейфу нуля, що привопояви адитивної та мультиплікативної складових дить до збільшення похибки вимірювання. похибки вимірювання. Крім того, відомий вимірюКрім того, відомий вимірювач не забезпечує вач не виключає похибок, обумовлених поглиповної автоматизації всіх процесів вимірювання. нанням ультрафіолетового випромінювання стінЗокрема, він не забезпечує автоматичне заповками кювети та елементами оптичного тракту. нення робочої кювети та кювети порівняння неВсе це приводить до недостатньої точності виміобхідними середовищами в задані проміжки часу. рювання. Відсутність автоматизації потребує додаткового Відомий вимірювач концентрації речовин [а.с. часу на проведення вимірювання та обробку реСРСР №1828544, МПК: G01N21/61, Бюл. №26, зультатів. 1993p.], який містить джерело ультрафіолетового В основу винаходу покладена задача створимонохроматичного випромінювання, обтюраторти такий вимірювач концентрації речовин, в яконий диск, робочу і порівняльну кювети, фотопму шляхом введення нових елементів та зв'язків риймач, відліковий пристрій, систему обробки забезпечилось би підвищення точності вимірюсигналів приймача, що включає синхронний детевання у широкому діапазоні значень концентрації ктор, фотодіод та формувач синхроімпульсів, при за рахунок автоматичної корекції систематичних цьому вихід фотоприймача з'єднано з відліковим похибок вимірювання концентрації при нестабіпристроєм через систему обробки сигналів, фольній функції перетворення інтенсивності ульттодіод з'єднано з обтюраторним диском, вихід рафіолетового випромінювання у напругу. фотодіоду підключено через формувач синхроімПоставлена задача вирішується тим, що в пульсів до управляючих входів синхронного децифровий вимірювач концентрації речовин, який тектору, причому обтюраторний диск виконаний з містить джерело ультрафіолетового випромінюможливістю отримання на виході фотодіоду сигвання, першу фокусуючу лінзу, перший та другий налу синхронізації з частотою проходження, що вимірювальні канали, кожен з яких складається з дорівнює частоті модуляції пучків випромінюваноптично та електрично з'єднаних між собою роня, яке проходить через кювету. бочої кювети або кювети порівняння, фокусуючої Відомий вимірювач концентрації речовин не лінзи, фотоприймача, селективного підсилювача забезпечує високу точність вимірювання конценсигналів частоти модуляції та синхронного детектрації досліджуваної речовини. Це пов'язано з тора, світловипромінюючий діод, обтюраторний неідентичністю параметрів оптичної системи і диск з синхронним двигуном, та з'єднані між сохарактеристик кювет, а також дрейфом нуля синбою фотодіод і формувач синхроімпульсів, прихронного детектора. У відомому вимірювачі вичому джерело ультрафіолетового випромінюванключення систематичної складової похибки пеня оптично з'єднано через першу фокусуючу ред кожним тактом вимірювання виконується лінзу з кюветами, згідно з винаходом, додатково вручну оператором. Це приводить до появи довведені перший і другий аналого-цифрові перетдаткової похибки, що обумовлена калібруванням ворювачі, чотири ємності з досліджуваним серевимірювача. Старіння фотоприймача приводить довищем різних концентрацій, які оснащені кладо зменшення його чутливості і збільшення панами постачання та зливними клапанами, дрейфу нуля. Все це зменшує точність вимірюперший та другий сенсори тиску, блок підсилювання концентрації речовин. вачів потужності і з'єднані між собою через загаВідомий також вимірювач концентрації речольну шину цифровий відліковий пристрій, операвин [а.с. СРСР №1616320, МПК: G01N21/61, Бюл. тивний запам'ятовуючий пристрій та №8, 1995p.], що містить джерело ультрафіолетомікропроцесор, входи-виходи першого порту якового випромінювання, першу фокусуючу лінзу, го через загальну шину підключено до виходів перший та другий вимірювальні канали, кожен з першого і другого аналого-цифрових перетворюяких складається з оптично та електрично з'єдвачів, входи яких з'єднані, відповідно, з виходами наних між собою робочої кювети або кювети попершого і другого синхронних детекторів, вхід рівняння, фокусуючої лінзи, фотоприймача, селепослідовного порту мікропроцесору підключено ктивного підсилювача сигналів частоти модуляції до виходу формувача синхроімпульсів, з яким та синхронного детектора, світловипромінюючий з'єднаний вхід першого синхронного детектора діод, обтюраторний диск з синхронним двигуном, та, через інвертор, вхід другого синхронного дета з'єднані між собою фотодіод і формувач синхтектора, перший та другий входи другого порту роімпульсів, причому джерело ультрафіолетовомікропроцесора підключено, відповідно, до вихого випромінювання оптично з'єднано через першу дів першого та другого сенсорів тиску, входи 5 75703 6 виходи третього порту з'єднані з відповідними детектори, 15 і 16 - аналого-цифрові перетворювходами блоку підсилювачів потужності, перший, вачі (АЦП), 17 - світловипромінюючий діод, 18 другий і третій виходи якого підключено, відповіфотодіод, 19 - формувач синхроімпульсів, 20 дно, до входів керування першого, другого і треінвертор, 21 - загальна шина, 22 - цифровий відтього клапанів постачання, четвертий, п'ятий і ліковий пристрій, 23 - оперативний запам'ятовуюшостий виходи з'єднано з першим, другим і тречий пристрій (ОЗП), 24 - мікропроцесор, 25 - блок тім зливними клапанами, відповідно, сьомий випідсилювачів потужності, 26, 27, 28 і 29 - ємності хід підключено до входу керування джерела ульз середовищами відомих (С1, С2) і невідомої (Сх) трафіолетового випромінювання, восьмий вихід концентрацій досліджуваної речовини, 30 - мікроз'єднано з входом керування двигуном обтюратонасос з двигуном, 31, 32 і 33 - перший, другий і рного диску, дев'ятий вихід підключено до світлотретій клапани постачання, 34, 35 і 36 - перший, випромінюючого діоду, десятий вихід блоку піддругий і третій зливні клапани, 37 і 38 - перший і силювачів потужності з'єднано з мікронасосом, другий сенсори тиску. Причому, перший та друвихід якого підключено до входу кювети порівгий вимірювальні канали складаються з оптично няння, перший вихід якої з'єднано з входом перта електрично з'єднаних між собою робочої кювешого сенсора тиску, другий вихід через перший і ти 3 або кювети 4 порівняння, фокусуючої лінзи 7 другий зливні клапани підключено, відповідно, до або 8, фотоприймача 9 або 10, селективного підпершої і другої ємностей з досліджуваним сересилювача 11 або 12 та синхронного детектора 13 довищем нормованих за розміром концентрацій або 14, відповідно. Канал формування синхроімречовини, виходи яких через перший і другий пульсів містить світловипромінюючий діод 17, клапани постачання з'єднано з входом мікронаобтюраторний диск 5 з двигуном 6, послідовно сосу, при цьому вихід третьої ємності з досліджуз'єднані між собою фотодіод 18 і формувач синхваним середовищемчерез третій клапан постароімпульсів 19. Джерело 1 ультрафіолетового чання підключено до входу робочої кювети, випромінювання оптично з'єднано через фокусуперший вихід якої з'єднано з входом другого сенючу лінзу 2 з вхідними вікнами робочої кювети 3 і сора тиску, а другий вихід робочої кювети через кювети 4 порівняння. Входи першого і другого третій зливний клапан підключено до четвертої АЦП 15 і 16 підключені, відповідно, до виходів технологічної ємності. першого і другого синхронних детекторів 13 і 14. Введення в цифровий вимірювач концентраЦифровий відліковий пристрій 22, оперативний ції речовин чотирьох ємностей з досліджуваним запам'ятовуючий пристрій 23 та мікропроцесор середовищем різних концентрацій, які оснащені 24 з'єднані між собою через загальну шину 21. клапанами постачання та зливними клапанами, Входи-виходи першого порту мікропроцесору 24 що керуються від мікропроцесора, і мікронасосу з підключені до виходів першого і другого АЦП 15 і двигуном, який також керується від мікропроце16. Вхід послідовного порту мікропроцесора 24 сора, забезпечує прискорення заповнення кювет і з'єднано з виходом формувача синхроімпульсів спорожнення їх в заданій послідовності техноло19, до якого підключені вхід першого синхронного гічними середовищами. Введення сенсорів тиску детектора 13 та через інвертор 20 вхід другого у робочу кювету та кювету порівняння дає можсинхронного детектора 14. Перший та другий ливість заповнення кювет досліджуваними серевходи другого порту мікропроцесора 24 підклюдовищами в достатньому об'ємі, виключення чено, відповідно, до виходів першого та другого втрат ультрафіолетового потоку випромінювання сенсорів тиску 37 і 38. Входи-виходи третього та скорочення часу наповнення кювет і видачі порту з'єднані з відповідними входами блоку 25 відповідних сигналів мікропроцесору. Введення в підсилювачів потужності, перший, другий і третій цифровий вимірювач концентрації речовин первиходи якого підключено, відповідно, до входів шого та другого аналогово-цифрових перетворюкерування першого, другого і третього клапанів вачів, цифрового відлікового пристрою, загальної 31, 32 і 33 постачання. Четвертий, п'ятий і шостий шини, оперативного запам'ятовуючого пристрою, виходи блоку 25 підсилювачів потужності з'єднамікропроцесора та блоку підсилювачів потужності но з першим, другим і третім зливними клапаназабезпечує перетворення аналогових сигналів у ми 34, 35 і 36, відповідно. Сьомий вихід блоку 25 цифрові, підвищення точності і швидкодії обробки підсилювачів потужності підключено до входу цих сигналів за допомогою мікропроцесора та керування джерела 1 ультрафіолетового випроповну автоматизацію операцій заповнення, спомінювання. Восьмий вихід блоку 25 підсилювачів рожнення кювет та вимірювання, що скорочує потужності з'єднано з входом керування синхронзагальний час вимірювання і підвищує точність ного двигуна 6 обтюраторного диску 5. Дев'ятий вимірювання концентрації речовини. вихід блоку 25 підсилювачів потужності підклюНа рисунку (див. Фіг.) приведена структурна чено до світловипромінюючого діоду 17. Десятий схема вимірювача концентрації досліджуваної вихід блоку 25 підсилювачів потужності з'єднано з речовини в газоподібних та рідинних середовимікронасосом 30, вихід якого підключено до вхощах у діапазоні ультрафіолетових довжин хвиль. ду кювети 4 порівняння. Перший вихід кювети 4 Вимірювач включає: 1 - джерело монохроматичпорівняння з'єднано з входом першого сенсора ного ультрафіолетового випромінювання, 2 - пе37 тиску, другий вихід через перший і другий злирша фокусуюча лінза, 3 - робоча кювета, 4 - кювні клапани 34 і 35 підключено, відповідно, до вета порівняння, 5 - обтюраторний диск, 6 першої і другої ємностей 26 і 27 з досліджуваним двигун синхронний, 7 і 8 - друга і третя фокусуючі середовищем нормованих за розміром концентлінзи, 9 і 10 - фотоприймач, 11 і 12 - селективні рацій. їх виходи через перший і другий клапани підсилювачі частоти модуляції, 13 і 14 - синхронні 31 і 32 постачання з'єднано з входом мікронасосу 7 75703 8 30. При цьому вихід третьої ємності 28 з досліліджуваної речовини, яке поступає з першої ємджуваним середовищем через третій клапан 33 ності 26. По заповненню кювети 4 порівняння на постачання підключено до входу робочої кювети виході першого сенсора 37 тиску появляється 3. її перший вихід з'єднано з входом другого сенсигнал "зупинення" мікронасосу 30, який поступає сора 38 тиску, а другий вихід - через третій зливна перший вхід другого порту мікропроцесора 24. ний клапан 36 підключено до четвертої технолоЗа командою мікропроцесору 24 на десятому гічної ємності 29. виході блоку 25 підсилювачів потужності формуПристрій працює наступним чином. ється сигнал, який відповідає логічному нулю. В постійний запам'ятовуючий пристрій мікроЦей сигнал вимикає мікронасос 30. Через задапроцесора 24 записана програма виконання всіх ний час затримки г0 на першому виході блоку 25 операцій. Після вмикання живлення вимірювача підсилювачів потужності з'являється сигнал, який автоматично (по команді з мікропроцесора 24) відповідає логічному нулю, що закриває перший включаються джерело 1 монохроматичного ультклапан 31 постачання. Робоча кювета 3 залишарафіолетового випромінювання, синхронний двиється порожньою, тобто в ній знаходиться серегун 6 і світловипромінюючий діод 17 шляхом фодовище з нульовою концентрацією досліджуваної рмування сигналів логічної одиниці, відповідно, речовини ({С00}=0). на сьомому, восьмому і дев'ятому виходах блоку Після заповнення кювети 4 порівняння, у 25 підсилювачів потужності. Ці сигнали будуть електричний сигнал перетворюється монохромаприсутні протягом всіх тактів циклу вимірювання. тичне ультрафіолетове випромінювання, що На цифровому відліковому пристрої 22 висвітпройшло через робочу кювету 3 і кювету 4 порівлюються нулі. Джерело 1 генерує ультрафіоленяння. Послаблені за інтенсивністю потоки ульттове випромінювання заданої інтенсивності І0 та рафіолетового випромінювання поступають на фотоприймачі 9 і 10. Вихідні електричні сигнали довжини хвилі . Світловипромінюючий діод 17 фотоприймачів 9 і 10 підсилюються по амплітуді починає випромінювати світовий потік. Вихідний в к рази за допомогою селективних підсилювачів електричний сигнал фотодіоду 18 через форму11 і 12 (сигналів частоти модуляції). Вихідні сигвач синхроімпульсів 19 та інвертор 20 поступає нали підсилювачів 11 і 12 детектуються за допона синхронні детектори 13 і 14. Синхронний двимогою синхронних детекторів 13 і 14. Після синхгун 6 обертає з заданою кутовою частотою оберронного детектування з використанням вихідних тання обтюраторний диск 5, який модулює, шлясигналів формувача синхроімпульсів 19 та інверхом переривання, потоки випромінювання як і від тора 20 на виходах останніх формуються постійні світловипромінюючого діоду 17, так і від першої напруги U1 і U1 . Отримані напруги за допомогою фокусуючої лінзи 2. Всі клапани постачання і зливні клапани установлюються в початкове заАЦП 15 і 16 перетворюються в коди чисел крите положення. N1 ( N1 ={ Sпр }{ U1 }) і N1 ( N1 ={ Sпр }{ U1 }, де Sпр і Цикл вимірювання складається з наступних Sпр - крутість перетворення напруг в цифрові тактів. В першому такті по команді з мікропроцесора коди). Коди чисел N1 і N1 по команді з мікропро24 на першому та десятому виходах блоку 25 цесора 24 через загальну шину 21 поступають в підсилювачів потужності формуються сигнали ОЗП 23. Потім за допомогою мікропроцесора 24 логічної одиниці. Ці сигнали поступають на входи проводиться обчислення значень добутку напруг керування мікронасосу 30 і першого клапана 31 U1 і U1 постачання, відповідно. В результаті, кювета 4 порівняння починає заповнюватись середовищем з нормованою за розміром концентрацією Сі досNв1 N1 N1 {Sпр } {U1} {Sпр } {U1} {Sp } {SлІое k c C00 } {SлІое k c C1 } де {Sp}={ Sпр }·{ Sпр } - значення результуючої крутості перетворення напруг в цифрові коди, {Uo}={ SлSлІоІ }, S л і S л - крутості перетворення ультрафіолетового випромінювання у напругу, причому { S л }={Sл}(1+ л ) і { S л }={Sл}(1+ л ), де л ={ S }/{ S л } і л ={ S }/{ S л } - відносні похибки чутливостей від зміни нахилу характеристики фотоелектричного перетворення фотоприймачів 9 і 10, відповідно, під дією дестабілізуючих факторів. Результат обчислень (1) запам'ятовується в ОЗП 23. Одночасно мікропроцесор 24 формує сигнал логічної одиниці на четвертому виході блоку 25 підсилювачів потужності. Цей сигнал поступає на вхід керування першого зливного клапану 34, відкриває його і здійснюється спорожнення сере {Sp } {SлSлІоІое k c (C1 C00 ) } {Sp } {Uoe k c (C1 C00 ) } (1) довища з концентрацією С1 речовини з кювети 4 порівняння в першу ємність 26. В другому такті на другому і десятому виходах блоку 25 підсилювачів потужності формуються сигнали логічної одиниці, які поступають на входи керування другого клапану 32 постачання і мікронасосу 30. В результаті кювета 4 порівняння заповнюється середовищем з нормованою за розміром концентрацією С2 досліджуваної речовини, яке поступає з другої ємності 27. Після заповнення кювети 4 порівняння спрацьовує перший сенсор 37 тиску, на виході якого появляється сигнал "зупинення" мікронасосу 30. Цей сигнал поступає на перший вхід другого порту мікропроцесора 24. Останній формує сигнал логічного нуля на десятому виході блоку 25 підсилювачів потужності. Цей сигнал вимикає мікронасос 30. Через заданий інтервал часу затримки г0 на дру 9 75703 10 гому виході блоку 25 підсилювачів потужності могою синхронних детекторів 13 і 14. Після синхз'являється сигнал, що відповідає логічному нуронного детектування з використанням вихідних лю, який закриває другий клапан 32 постачання. сигналів формувача синхроімпульсів 19 та інверПісля заповнення кювети 4 порівняння, у тора 20 на виходах останніх формуються постійні електричний сигнал перетворюється монохроманапруги U2 і U2 . Отримані напруги за допомогою тичне ультрафіолетове випромінювання, що АЦП 15 і 16 перетворюються в коди чисел пройшло через робочу кювету 3 і кювету 4 порівN2 ( N2 ={ Sпр }{ U2 }) і N2 ( N2 ={ Sпр }{ U2 }. Коди няння. Послаблені за інтенсивністю потоки ультчисел N2 і N2 по команді з мікропроцесора 24 рафіолетового випромінювання поступають на через загальну шину 21 поступають в ОЗП 23. фотоприймачі 9 і 10. Вихідні електричні сигнали Потім за допомогою мікропроцесора 24 провофотоприймачів 9 і 10 підсилюються по амплітуді в k рази за допомогою селективних підсилювачів диться обчислення значень добутку напруг U2 і 11 і 12 (сигналів частоти модуляції). Вихідні сигU2 нали підсилювачів 11 і 12 детектуються за допоNв2 N2 N2 {Sпр } {U2 } {Sпр } {U2 } {Sp } {SлІое k c C00 } {SлІое k c C2 } Результат обчислень (2) запам'ятовується в ОЗП 23. В третьому такті по команді мікропроцесора 24 на третьому виході блоку 25 підсилювачів потужності формується сигнал логічної одиниці, який поступає на вхід керування третього клапану 33 постачання. В результаті робоча кювета 3 заповнюється середовищем з невідомою концентрацією Сх, яке поступає з третьої ємності 28. Після заповнення робочої кювети 3 спрацьовує другий сенсор 38 тиску, на виході якого появляється сигнал "зупинення" заповнення робочої кювети 3. Цей сигнал, що еквівалентний логічній одиниці, поступає на другий вхід другого порту мікропроцесора 24. Останній формує сигнал логічного нуля на третьому виході блоку 25 підсилювачів потужності. Цей сигнал закриває третій клапан 33 постачання. Після заповнення робочої кювети 3, у електричний сигнал перетворюється монохроматичне ультрафіолетове випромінювання, що пройшло через робочу кювету 3 і кювету 4 порівняння. ПоNв3 N3 N3 {Sпр } {U3 } {Sпр } {U3 } {Sp } {SлІое k c Cx } {SлІое k c C2 } Результат обчислень (3) запам'ятовується в ОЗП 23. Одночасно мікропроцесор 24 формує сигнал логічної одиниці на п'ятому виході блоку 25 підсилювачів потужності. Цей сигнал поступає на вхід керування другого зливного клапану 35, відкриває його і здійснюється спорожнення середовища з концентрацією С2 з кювети 4 порівняння в другу ємність 27. В четвертому такті по команді з мікропроцесора 24 на першому та десятому виходах блоку 25 підсилювачів потужності появляються сигнали, які відповідають логічній одиниці. Ці сигнали поступають на входи керування мікронасосу 30 і першого клапана 31 постачання, відповідно. В результаті кювета 4 порівняння заповнюється середовищем з нормованою за розміром концентрацією С1 досліджуваної речовини, яке поступає з першої ємності 26. Після заповнення кювети 4 порівняння спрацьовує перший сенсор 37 тиску, на виході якого появляється сигнал "зупинення" мікронасосу 30. Цей сигнал, що еквівалентний {Sp } {SлSлІоІое k c (C2 C00 ) } {Sp } {Uoe k c (C2 C00 ) } (2) слаблені за інтенсивністю потоки ультрафіолетового випромінювання поступають на фотоприймачі 9 і 10. Вихідні електричні сигнали фотоприймачів 9 і 10 підсилюються по амплітуді в k рази за допомогою селективних підсилювачів 11 і 12 (сигналів частоти модуляції). Вихідні сигнали підсилювачів 11 і 12 детектуються за допомогою синхронних детекторів 13 і 14. Після синхронного детектування з використанням вихідних сигналів формувача синхроімпульсів 19 та інвертора 20 на виходах останніх формуються постійні напруги U3 і U3 . Отримані напруги за допомогою АЦП 15 і 16 перетворюються в коди чисел N3 ( N3 ={ Sпр }{ U3 }) і N3 ( N3 ={ Sпр }{ U3 }. Коди чисел N3 і N3 по команді з мікропроцесора 24 через загальну шину 21 поступають в ОЗП 23. Потім за допомогою мікропроцесора 24 проводиться обчислення значень добутку напруг U3 і U3 {Sp } {SлSлІоІое k c (Cx C2 ) } {Sp } {Uoe k c (Cx C2 ) } (3) логічній одиниці, поступає на перший вхід другого порту мікропроцесора 24. Мікропроцесор 24 формує сигнал логічного нуля на десятому виході блоку 25 підсилювачів потужності. Цей сигнал вимикає мікронасос 30. Через заданий час затримки 0 на першому виході блоку 25 підсилювачів потужності з'являється сигнал, що відповідає логічному нулю, який закриває перший клапан 31 постачання. Після заповнення кювети 4 порівняння, у електричний сигнал перетворюється монохроматичне ультрафіолетове випромінювання, що пройшло через робочу кювету 3 і кювету 4 порівняння. Послаблені за інтенсивністю потоки ультрафіолетового випромінювання поступають на фотоприймачі 9 і 10. Вихідні електричні сигнали фотоприймачів 9 і 10 підсилюються по амплітуді в k рази за допомогою селективних підсилювачів 11 і 12 (сигналів частоти модуляції). Вихідні сигнали підсилювачів 11 і 12 детектуються за допомогою синхронних детекторів 13 і 14. Після синхронного детектування з використанням вихідних 11 75703 12 сигналів формувача синхроімпульсів 19 та інверчисел N4 і N4 по команді з мікропроцесора 24 тора 20 на виходах останніх формуються постійні через загальну шину 21 поступають в ОЗП 23. напруги U4 і U4 . Отримані напруги за допомогою Потім за допомогою мікропроцесора 24 провоАЦП 15 і 16 перетворюються в коди чисел диться обчислення значень добутку напруг U4 і N4 ( N4 ={ Sпр }{ U4 }) і N4 ( N4 ={ Sпр }{ U4 }. Коди U 4 Nв4 N4 N4 {Sпр } {U4 } {Sпр } {U4 } {Sp } {SлІое k c Cx } {SлІое k c C1 } Результат обчислень (4) запам'ятовується в ОЗП 23. Одночасно мікропроцесор 24 формує сигнали логічної одиниці на четвертому і шостому виходах блоку підсилювачів потужності 25. Ці сигнали поступають на входи керування першого і третього зливних клапанів 34 і 36, відкривають їх і здійснюється спорожнення середовищ з робочої кювети 3 та кювети 4 порівняння. Отримані результати вимірювання (1)-(4) (Νв1, Νв2, Νв3 і Νв4) оброблюються згідно з рівнянням числових значень Nx ({C2 } {C1}) 1n(Nв1 Nв2 ) 1n(Nв3 Nв4 ) n2 (1nNв1 1nNв2 ) (5) або згідно з рівнянням числових значень Nx ({C2 } {C1}) 1n(Nв1 Nв3 ) 1n(Nв2 / Nв4 ) n2 (1nNв1 1nNв2 ) (6) де С1 та С2 - нормовані за розміром концентрації розчинів порівняння; коефіцієнт пропорційності n2=2. Результат обробки висвітлюється на цифровому відліковому пристрої 22. Після закінчення циклу вимірювання, по програмі з мікропроцесора 24 всі блоки встановлюються в початкове положення. Цифровий вимірювач концентрації речовин готовий до проведення другого циклу вимірювання. Завдяки введенню першого та другого аналого-цифрових перетворювачів, першого та другого сенсорів тиску, першої, другої, третьої і четвертої ємностей з розчинами відомих (С1, С2) і невідомої (Сх) концентрацій досліджуваної речовини, першого, другого і третього клапанів постачання, першого, другого і третього зливних клапанів, блоку підсилювачів потужності, оперативного запам'ятовуючого пристрою та мікропроцесора, які з'єднані між собою певним чином, забезпечується повна автоматизація всіх процесів вимірювання концентрації досліджуваної речовини у газоподібних та рідинних середовищах. Запропонований пристрій реалізує надлишковий спосіб вимірювання концентрації, згідно з яким концентрація визначається за новими рівняннями надлишкових вимірювань Cx (C 2 C1) 1n(U1 U2 ) 1n(U3 U4 ) n2 (1nU1 1nU2 ) (7) {Sp } {SлSлІоІое k c (Cx C1 ) } {Sp } {Uoe k c (Cx C1 ) } (4) або Cx (C 2 C1) 1n(U1 / U3 ) 1n(U2 / U4 ) n2 (1nU1 1nU2 ) (8) 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 робочу кювету і кювету порівняння з зазначеними концентраціями середовищ; коефіцієнт пропорційності n2=2. Рівняння надлишкових вимірювань (7) використовується в запропонованому цифровому вимірювачі, як рівняння числових значень (5), а рівняння надлишкових вимірювань (8) - як рівняння числових значень (6). Згідно з (5)-(6) запропоноване технічне рішення не тільки забезпечує автоматизацію процесу вимірювання, але й автоматично виключає похибки, обумовлені абсолютними значеннями нестабільності функції перетворення фотоприймачів, їх відхилень від номінальних значень (тобто, адитивної і мультиплікативної складових похибки вимірювання). Крім того, запропонований цифровий вимірювач виключає похибки, обумовлені поглинанням ультрафіолетового випромінювання стінками кювети та елементами оптичного тракту. Рішення зазначеної задачі легко перевірити шляхом підстановки значень Νв1, Νв2, Νв3 і Νв4 у рівняння числових значень (5) і (6). Необхідно відмітити, що використання мікропроцесору в цілому забезпечує високу точність обробки результатів проміжних вимірювань, автоматизацію процесу вимірювання та високу надійність запропонованого цифрового вимірювача концентрації речовин. Таким чином, запропонований цифровий вимірювач концентрації речовин забезпечує вирішення зазначеної технічної задачі автоматичної корекції систематичних похибок вимірювання концентрації при нестабільній функції перетворення інтенсивності ультрафіолетового випромінювання у напругу та автоматизацію процесу вимірювання. 13 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 75703 Підписне 14 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601