Цифровий вимірювач концентрації речовин

Цифровий вимірювач концентрації речовин, що містить джерело оптичного випромінювання, оптично з'єднані між собою світловипромінювальний діод, обтюраторний диск з синхронним двигуном та фотодіод, формувач синхроімпульсів, який підключено до виходу фотодіода, перший та другий оптичні канали, кожен з яких складається з двох відбивних дзеркал, між якими розташована кювета з сенсором рівня, клапаном постачання і зливним клапаном, електронний канал, що включає послідовно з'єднані між собою фотоприймач, селективний підсилювач сигналів частоти модуляції, синхронний детектор та аналого-цифровий перетворювач, який відрізняється тим, що в нього додатково введені цифровий відліковий пристрій, оперативний запам'ятовуючий пристрій та постійний запам'ятовуючий пристрій, входи-виходи яких з'єднані між собою та з входами-виходами першого порту мікроконтролера через загальну шину, до якої підключені також виходи аналогоцифрового перетворювача, блок підсилювачів потужності, оптично з'єднані між собою другий світловипромінювальний діод, другий обтюраторний диск з синхронним двигуном та електрично підключені між собою другий фотодіод, другий C2 2 (19) 1 3 80030 4 чеш. Под ред. О. С. Ар утюнова -М.-: «Энергия». Відомий вимірювач концентрації речовин не 1970 - 552с.], який містить джерело монохромативиключає похибки, обумовлені поглинанням вичного випромінювання, першу фокусуючу лінзу, промінювання стінками кювети та елементами обтюраторний диск, робочу кювету для досліджуоптичного тракту. Недостатня точність вимірюванваної речовини та кювету порівняння, другу фокуня обумовлена ще й нестабільністю і неідентичніссуючу лінзу, фотоприймач, що підключений через тю характеристик фотоприймача каналів вимірюпідсилювач до системи обробки сигналів, причому вання. До того ж, старіння фотоприймача джерело монохроматичного випромінювання опприводить до зменшення його чутливості і збільтично з'єднано через фокусуючу лінзу з вхідними шення дрейфу нуля, що приводить до збільшення вікнами кожної кювети. .похибки вимірювання. У відомому вимірювачі нестабільність парамеВ основу винаходу покладена технічна задача трів функції перетворення фотоприймача моностворення такого вимірювача концентрації речохроматичного випромінювання приводить до повин, в якому шля хом введення нових оптичних яви адитивної та мультиплікативної складових елементів, функціональних блоків та зв'язків запохибки вимірювання. Крім того, відомий вимірюбезпечилась би автоматична корекція системативач не виключає похибок, обумовлених поглинанчних та випадкових складових похибки вимірюванням монохроматичного випромінювання стінками ня концентрації у широкому діапазоні та при кювети та елементами оптичного тракту. Все це нестабільній функції перетворення фотоприймача. приводить до недостатньої точності вимірювання. Поставлена задача вирішується тим, що в циВідомий вимірювач концентрації речовин [а. с. фровий вимірювач концентрації речовин, який СРСР №1828544, МПК: G01N21/61, Бюл. №26, містить джерело оптичного випромінювання, опти1993p.], який містить джерело монохроматичного чно з'єднані між собою світловипромінюючий діод, випромінювання, обтюраторний диск, робочу і пообтюраторний диск з синхронним двигуном та форівняльну кювети, фотоприймач, відліковий притодіод, формувач синхроімпульсів, який підключестрій, систему обробки сигналів приймача, що но до виходу фотодіоду, перший та другий оптичні включає синхронний детектор, фотодіод та форканали, кожен з яких складається з двох відбивних мувач синхроімпульсів, при цьому вихід фо тодзеркал між якими розташована кювета з сенсоприймача з'єднано з відліковим пристроєм через ром рівня, клапаном постачання і зливним клапасистему обробки сигналів, фотодіод з'єднано з ном, електронний канал, що включає послідовно обтюраторним диском, вихід фотодіоду підключез'єднані між собою фотоприймач, селективний но через формувач синхроімпульсів до управляюпідсилювач сигналів частоти модуляції, синхрочих, входів синхронного детектору, причому обтюнний детектор та аналого-цифровий перетворюраторний диск виконаний з можливістю отримання вач, згідно з винаходом, додатково введені цифна виході фотодіоду сигналу синхронізації з часторовий відліковий пристрій, оперативний тою проходження, що дорівнює частоті модуляції запам'я товуючий пристрій та постійний запам'ятопучків випромінювання, яке проходить через кювуючий пристрій, входи-ви ходи яких з'єднані між вету. собою та входами-виходами першого порту мікроВідомий вимірювач концентрації речовин не контролера через загальну шин у, до якої підклюзабезпечує високу точність вимірювання концентчені також виходи аналого-цифрового перетворюрації досліджуваної речовини. Це пов'язано з невача, блок підсилювачів потужності, оптично ідентичністю параметрів каналів оптичної системи з'єднані між собою другий світловипромінюючий і характеристик кювет, а також дрейфом нуля синдіод, другий обтюраторний диск з синхронним двихронного детектора. У відомому вимірювачі комгуном, та електрично підключені між собою другий пенсація систематичної складової похибки перед фотодіод, другий формувач синхроімпульсів з пакожним тактом вимірювання виконується операторофазним виходом та логічний елемент "2-ЗТАром вручну. Це приводить до появи додаткової АБО", перша та друга призма, вхідна грань першої похибки. Старіння фотоприймача приводить до призми оптично з'єднана з виходом генератора зменшення його чутливості і збільшення дрейфу монохроматичного випромінювання, перший та нуля. Все це зменшує точність вимірювання кондругий ви ходи першої призми оптично з'єднані центрації речовин. через перший та другий оптичні канали з першим Відомий також вимірювач концентрації речота другим входом другої призми, вихід якої оптичвин [а.с. СРСР №1616320, МПК: G01N21/61, Бюл. но з'єднаний з входом фотоприймача, при цьому №8, 1995p.], що містить джерело оптичного виперші входи елементів "ЗТА" логічного елемента промінювання, оптично з'єднані між собою світло"2-ЗТА-АБО" з'єднані між собою та підключені до випромінюючий діод, обтюраторний диск з синвиходу першого формувача синхроімпульсів, другі хронним двигуном та фотодіод, формувач входи з'єднані, відповідно, з інверсним та прямим синхроімпульсів, який підключено до виходу фовиходами другого формувача синхроімпульсів, тодіоду, перший та другий оптичні канали, кожен з вихід логічного елементу "2-ЗТА-АБО" з'єднаний зі яких складається з двох відбивних дзеркал між входом керування синхронного детектора та підякими розташована кювета з сенсором рівня, клаключений до входу послідовного порту мікроконтпаном постачання і зливним клапаном, електроролера, перший та другий ви ходи другого порту нний канал, що включає послідовно з'єднані між мікроконтролера підключені до третіх входів елесобою фотоприймач, селективний підсилювач сигментів "ЗТА" логічного елемента "2-ЗТА-АБО", налів частоти модуляції, синхронний детектор та третій та четвертий виходи з'єднані з виходами аналого-цифровий перетворювач. першого та другого сенсорів рівня, відповідно, перший вихід третього порту мікроконтролера через 5 80030 6 блок підсилювачів потужності підключений до вхомодуляції, 18 - синхронний детектор, 19 - аналогоду керування джерела монохроматичного випроцифровий перетворювач (АЦП), 20 і 21 - перший і мінювання, другий та третій виходи з'єднані з входругий світловипромінюючий діод, 22 і 23 - перший дами керування першого та другого клапанів і другий обтюраторний диск, 24 і 25 - перший і друпостачання, четвертий та п'ятий виходи третього гий двигун синхронний, 26 і 27 - перший і другий порту мікроконтролера через блок підсилювачів фотодіод, 28 і 29 - перший і другий формувач синпотужності підключені до входів керування першохроімпульсів, 30 - логічний елемент "2-ЗТА-АБО", го та другого зливних клапанів, шостий та сьомий 31 - цифровий відліковий пристрій, 32 - оперативвиходи з'єднані з входами керування першого та ний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП), 33 - постійдругого синхронних двигунів, восьмий вихід трений запам'ятовуючий пристрій (ПЗП), 34 - мікрокотього порту мікроконтролера через блок підсилюнтролер, 35 - блок підсилювачів потужності, 36 вачів потужності підключений до входу першого загальна шина. світловипромінюючого діода, а п'ятий вихід другоПричому, світло випромінюючий діод 20, обтюго порту мікроконтролера через дев'ятий підсилюраторний диск 22 з синхронним двигуном 24 та вач блоку підсилювачів потужності з'єднаний зі фотодіод 26 оптично з'єднані між собою. Формувходом другого світловипромінюючого діода. вач синхроімпульсів 28 підключено до виходу фоВведення в цифровий вимірювач концентрації тодіоду 26. двох призм, що з'єднані відповідним чином з елеЯк перший, так і другий оптичні канали скламентами першого та другого оптичних каналів та з даються з оптично з'єднаних між собою двох відфотоприймачем, другого світловипромінюючого бивних дзеркал 3 і 4 та 5 і 6, між якими розташодіода, другого обтюраторного диска з синхронним вана кювета 7 та 8 з сенсором рівня 9 та 10, двигуном, друго го формувача синхроімпульсів та клапаном постачання 11 та 12 і зливним клапаном логічного елемента "2-ЗТА-АБО" з синфазним та 13 та 14. протифазним керуванням синхронними двигунами Електронний канал включає в себе послідовно за допомогою мікроконтролера разом з іншими з'єднані між собою фотоприймач 16, селективний функціональними блоками забезпечило підвищенпідсилювач 17 сигналів частоти модуляції, синхроня точності вимірювання у широкому діапазоні нний детектор 18 та аналого-цифровий перетвозначень концентрації завдяки реалізації, методу рювач (АЦП) 19. надлишкових вимірювань. Введення другого світВходи цифрового відлікового пристрою 31, ловипромінюючого діода, другого обтюраторного ОЗП 32, ПЗП 33 з'єднані між собою та входамидиска з синхронним двигуном, другого формувача виходами першого порту мікроконтролера 34 чесинхроімпульсів та логічного елемента "2-ЗТАрез загальну шину 36, до якої підключені також АБО" забезпечило реалізацію операцій синфазновиходи АЦП 19. го та протифазного перетворення оптичних сигнаДругий світловипромінюючий діод 21, другий лів, а значить реалізацію операцій віднімання та обтюраторний диск 23 з синхронним двигуном 25 сумування електричних сигналів, та зменшення та другий фотодіод 27 оптично з'єднані між собою. апаратурних витрат на реалізацію цифрового виДругий фо тодіод 27, другий формувач 29 синхромірювача. Завдяки введенню додаткового зв'язку імпульсів з парофазним виходом та логічний елевиходу логічного елемента "2-ЗТА-АБО" зі входом мент "2-ЗТА-АБО" 30 електрично підключені між послідовного порту мікроконтролера здійснюється собою. автоматична стабілізація частоти обертання синВхідна грань першої призми 2 оптично з'єднахронних двигунів та забезпечення їх дво х режимів на з виходом генератора 1 монохроматичного вироботи (синфазний та протифазний). промінювання. Перший та другий виходи першої Введення в цифровий вимірювач концентрації призми 2 оптично з'єднані через перший та другий цифрового відлікового пристрою, загальної шини, оптичні канали з першим та другим входом другої оперативного запам'ятовуючого пристрою, постійпризми 15, вихід якої оптично з'єднаний з входом ного запам'ятовуючого пристрою, що перепрографотоприймача 16. мовується, мікроконтролера та блоку підсилювачів Перші входи елементів "ЗТА" логічного елемепотужності забезпечує перетворення аналогових нта "2-ЗТА-АБО" 30 з'єднані між собою та підклюсигналів у ци фрові, підвищення точності і швидкочені до виходу першого формувача 28 синхроімдії обробки цих сигналів за допомогою мікропропульсів. Другі входи з'єднані, відповідно, з цесора за запрограмованим рівнянням числових інверсним та прямим виходами другого формувазначень та повну автоматизацію процесу вимірюча синхроімпульсів 29. Вихід логічного, елементу вання. "2-ЗТА-АБО" 30 з'єднаний зі входом керування На Рис.1 приведена структурна схема вимірюсинхронного детектора 18 та підключений до вховача концентрації досліджуваної речовини в газоду послідовного порту мікроконтролера 34. подібних та рідинних середовищах за поглинанням Перший та другий виходи другого порту мікромонохроматичного випромінювання. Вимірювач контролера 34 підключені до третіх входів елеменмістить: 1 - джерело монохроматичного випромітів „ЗТА" логічного елемента "2-ЗТА-АБО" 30. Тренювання, 2 - перша призма, 3, 4, 5 і 6 - відбивні тій та четвертий виходи з'єднані з виходами дзеркала, 7 і 8 - перша і друга кювета для досліпершого та другого сенсорів 9 та 10 рівня, відповіджуваного розчину або розчину порівняння, 9 і 10 дно. перший і другий сенсори рівня, 11 і 12 - перший і Перший вихід третього порту мікроконтролера другий клапани постачання, 13 і 14 - перший і дру34 через блок 35 підсилювачів потужності підклюгий зливні клапани, 15 - друга призма, 16 - фоточений до входу керування джерела 1 монохромаприймач, 17 - селективний підсилювач частоти тичного випромінювання. Другий та третій виходи 7 80030 8 з'єднані з входами керування першого та другого В разі запізнювання однієї послідовності імпуклапанів 11 та 12 постачання. Четвертий та п'ятий льсів по відношенню до іншої, що виявляється в виходи третього порту мікроконтролера 34 через зміні шпаруватості (q¹1) імпульсів на виході логічблок 35 підсилювачів потужності підключені до ного елемента "2-ЗТА-АБО" 30, за програмою, яка входів керування першого та другого зливних клазаписана в ПЗП 33, відбувається введення затрипанів 13 та 14. Шостий та сьомий виходи з'єднані з мки у нестабільний канал. входами керування першого та другого синхроЦикл вимірювання концентрації речовини нних двигунів 24 та 25, восьмий вихід третього складається з наступних тактів. порту мікроконтролера 34 через блок 35 підсилюСлід відмітити, що в перших трьох тактах на вачів потужності підключений до входу першого синхронні двигуни 24 і 25 з шостого та сьомого світловипромінюючого діода 20, а п'ятий вихід друвиходів третього порту мікроконтролера 34 через гого порту мікроконтролера 34 через дев'ятий підблок підсилювачів потужності 35 поступають сигсилювач блоку 35 підсилювачів потужності з'єднанали у вигляді синфазної послідовності прямокутний зі входом другого світловипромінюючого них імпульсів заданої частоти проходження. діода 21. В першому такті по команді з мікроконтролера Кювети 7 і 8 через перший та другий клапани 34 на другому та третьому вихода х блоку 35 підпостачання 11 і 12 та через перший та другий злисилювачів потужності формуються сигнали логічвні клапани 13 і 14 підключені до ємностей (на ної одиниці. Ці сигнали поступають на входи перРис. не показані) з досліджуваним розчином або шого та другого клапанів 11 і 12 постачання, розчинами з нормованими за значенням концентвідповідно. В результаті, кювета 7 починає заповраціями. нюватись середовищем з нормованою за значенПристрій працює наступним чином. ням концентрацією С 2 досліджуваної речовини, а Після вмикання живлення вимірювача автомакювета 8 - середовищем з нормованою за значентично (по команді з мікроконтролера 34) включаням концентрацією С 1 досліджуваної речовини. По ються джерело 1 монохроматичного випромінюзаповненню кювети 7 і 8 на виходах першого та вання та світловипромінююні діоди 20 і 21 шляхом другого сенсорів 9 і 10 рівня появляються сигнали формування сигналів логічної одиниці, відповідно, логічної одиниці, які поступають на третій та четна першому, восьмому і дев'ятому виходах блоку вертий входи др угого порту мїкроконтролера 34. 35 підсилювачів потужності. Ці сигнали будуть, За командою мїкроконтролера 34 на другому та присутні протягом всіх тактів циклу вимірювання. третьому виходах блоку 35 підсилювачів потужноНа цифровому відліковому пристрої 31 висвітлюсті формуються сигнали, які відповідають логічноються нулі. Клапани постачання 11 і 12 та зливні му нулю, що закривають перший та другий клапаклапани 13 і 14 встановлюються в початкове зани 11 і 12 постачання, відповідно. крите положення по команді з мікроконтролера 34. Після заповнення кювет 7 і 8, в електричний Синхронні двигуни 24 і 25 приводяться в обертансигнал перетворюється потужність потоків мононя за допомогою періодичних послідовних прямохроматичного випромінювання, що пройшло через кутних імпульсів, що формуються на шостому і кювети з зазначеними розчинами. Послаблені та сьомому виходах блоку 35 підсилювачів потужноссинфазно промодульовані за потужністю потоки ті за участю мікроконтролера 34. В ПЗП 33 запимонохроматичного випромінювання через другу сана програма виконання всіх операцій. призму 15 почергово поступають на фотоприйДжерело 1 генерує монохроматичне випромімач 16. нювання заданої потужності Ф0 та довжини хвилі l. Вихідний різницевий електричний сигнал фоСвітловипромінюючі діоди 20 і 21 починають витоприймача 16 підсилюється по амплітуді в к рази промінювати світловий потік. Вихідні електричні за допомогою селективного підсилювача 17 (сигсигнали фотодіодів 26 і 27 через формувачі синналів частоти модуляції). Вихідний різницевий сигхроімпульсів 28 і 29 поступають через логічний нал підсилювача 17 детектується за допомогою елемент "2-ЗТА-АБО" 30 на синхронний детектор синхронного детектора 18. Керування роботою 18. Синхронні двигуни 24 і 25 обертають з задасинхронного детектора 18 здійснюється за допоною кутовою частотою обтюраторні диски 22 і 23. могою вихідного сигналу логічного елемента "2Останні модулюють, шляхом переривання, потоки ЗТА-АБО" 30. Після синхронного детектування з випромінювання у першому та другому оптичних використанням вихідних сигналів формувачів синканалах, відповідно. хроімпульсів 28 і 29 та логічного елемента "2-ЗТАСигнал з виходу логічного елемента "2-ЗТААБО" 30 на виході синхронного детектора 18 форАБО" 30 у вигляді періодичної послідовності прямується напруга U21({U21}={U2}-{U1}. Отримана намокутних імпульсів поступає через послідовний пруга за допомогою АЦП 19 перетворюється в код порт в мікроконтролер 34. За допомогою мікрокончисла N1 (N1={Sпp}·{U21}), де S пp - крутість перетвотролера 34 відбувається вимірювання частот оберення напруги в цифровий код. Код числа N 1 по ртання обтюраторних дисків 22 і 23 в першому та команді з мікропроцесора 34 через загальну шину другому оптичних каналах. В разі відхилення час36 поступає в ОЗП 32 і запам'ятовується. тоти обертання обтюраторного диску в одному чи Одночасно мікроконтролер 34 формує сигнал другому каналі по відношенню до заданої чи однологічної одиниці на четвертому і п'ятому ви ходах го каналу до іншого, вноситься відповідна корекція блоку 35 підсилювачів потужності. Цей сигнал попо частоті та фазі проходження однієї з послідовступає на входи керування першого та другого ності прямокутних імпульсів, які формуються, назливних клапанів 13 і 14, відкриває їх і здійснюєтьприклад, на сьомому виході третього порту мікрося спорожнення середовищ з концентрацією С 1 та контролера 34. С2 речовини з кювет 7 і 8. 9 80030 10 Епюри напруг на блоках 24, 25, 28-30 та вихоти 7 і 8 знову спрацьовують перший та другий сендах b та с мікроконтролера 34, що мають місце у сори 9 і 10 рівня, на виході яких появляються сигпершому такті, наведені на Рис.2 (див. І такт). нали логічної одиниці, що поступають на третій та В другому такті на другому та третьому вихочетвертий входи другого порту мікроконтролера дах блоку 35 підсилювачів потужності знову фор34. За командою мікроконтролера 34 на другому муються сигнали логічної одиниці, які поступають та третьому виходах блоку 35 підсилювачів потужна входи першого та другого клапанів 11 і 12 поності формуються сигнали, які відповідають логічстачання, відповідно. В результаті, кювета 7 починому нулю, які закривають перший та другий кланає заповнюватись середовищем з нормованою за пани 11 і 12 постачання, відповідно. Після значенням концентрацією С 4 досліджуваної речозаповнення кювет 7 і 8, потужність потоків моновини, а кювета 8 - середовищем з нормованою за хроматичного випромінювання, що пройшло через значенням концентрацією С 3 досліджуваної речокювети з зазначеними розчинами перетворюється вини. По заповненню кювети 7 і 8 спрацьовують в електричний сигнал. Послаблені та синфазно перший та другий сенсори 9 і 10 рівня, на виході промодульовані за потужністю потоки монохромаяких появляються сигнали логічної одиниці, які тичного випромінювання через другу призму 15 поступають на третій та четвертий входи другого почергово поступають на фотоприймач 16. Вихідпорту мікроконтролера 34. За командою мікроконний різницевий електричний сигнал фотоприймача тролера 34 на другому та третьому виходах блоку 16 підсилюється по амплітуді в k рази за допомо35 підсилювачів потужності формуються сигнали, гою селективного підсилювача 17 і детектується за які відповідають логічному нулю, що закривають допомогою синхронного детектора 18. Після цього перший та другий клапани 11 і 12 постачання, відна виході синхронного детектора 18 формується повідно. напруга U65({U65}={U6}-{U5}). Отримана напруга Після заповнення кювет 7 і 8, потужність потоперетворюється в код числа N3(N3={Sпp}·{U65}). Код ків монохроматичного випромінювання, що пройчисла N3 поступає в ОЗП 32 і запам'ятовується. шло через кювети з зазначеними розчинами переОдночасно, як і в попередніх тактах, мікроконтворюється в електричний сигнал. Послаблені та тролер 34 формує сигнал логічної одиниці на четсинфазно промодульовані за потужністю потоки вертому і п'ятому ви ходах блоку 35 підсилювачів монохроматичного випромінювання через другу потужності, який поступає на входи керування призму 15 почергово поступають на фотоприймач першого та другого зливних клапанів 13 і 14, від16. Вихідний різницевий електричний сигнал фокриває їх і здійснюється спорожнення середовищ з топриймача 16 підсилюється по амплітуді в к рази концентрацією С6 та С5 речовини з кювет 7 і 8. за допомогою селективного підсилювача 17 (сигЕпюри напруг на блоках 24, 25, 28-30 та вихоналів частоти модуляції). Вихідний різницевий сигдах b та с мікроконтролера 34, що мають місце у нал підсилювача 17 детектується за допомогою першому такті, наведені на Рис.2 (див. III такт). синхронного детектора 18. Керування роботою В четвертому такті, аналогічним чином, кювета синхронного детектора 18 здійснюється за допо7 заповнюється ι середовищем з концентрацією СX могою вихідного сигналу логічного елемента "2досліджуваної речовини, а кювета 8 - середовиЗТА-АБО" 30. Після синхронного детектування з щем з нормованою за значенням концентрацією використанням вихідних сигналів формувачів синС1 досліджуваної речовини. По заповненню кювехроімпульсів 28 і 29 та логічного елемента "2-ЗТАти 7 і 8 спрацьовують перший та другий сенсори 9 АБО" 30 на виході синхронного детектора 18 форі 10 рівня. За командою мікроконтролера 34 на мується напруга U43({U43}={U4}-{U3}). Отримана другому та третьому ви ходах блоку 35 підсилюванапруга за допомогою АЦП 19 перетворюється в чів потужності формуються сигнали, які відповідакод числа N2(N2={Sпp}·{U43}). Код числа N2 по коють логічному нулю, які закривають перший та манді з мікропроцесора 34 через загальну шину 36 другий клапани 11 і 12 постачання, відповідно. поступає в ОЗП 32 і запам'ятовується. На відміну від попередніх трьох тактів вимірюОдночасно мікроконтролер 34 формує сигнал вання синхронні двигуни 24 і 25 керуються вже логічної одиниці на четвертому і п'ятому ви ходах протифазними вихідними сигналами з шостого та блоку 35 підсилювачів потужності. Цей сигнал посьомого виходів третього порту мікроконтролера ступає на входи керування першого та другого 34 через блок підсилювачів потужності 35 (див. зливних клапанів 13 і 14, відкриває їх і здійснюєтьРис.2, IV та V такти, бл. 24 і бл. 25). Завдяки цьося спорожнення середовищ з концентрацією С 4 та му, обтюраторний диск 23 повернеться відносно С3 речовини з кювет 7 і 8. обтюраторного диску 22 на 180°. Таким чином Епюри напруг на блоках 24, 25, 28-30 та вихоздійсниться просторово-часове інвертування продах b та с мікроконтролера 34, що мають місце у цесів перетворення потоку монохроматичного випершому такті, наведені на Рис.2 (див. II такт). промінювання в електричний сигнал. В третьому такті, як і в попередніх тактах, пісПісля заповнення кювет 7 і 8, в електричний ля формування на другому та третьому виходах сигнал перетворюється потужність потоків моноблоку 35 підсилювачів потужності сигналів логічної хроматичного випромінювання, що пройшло через одиниці, які поступають на входи першого та друкювети з зазначеними розчинами. Послаблені та гого клапанів 11 і 12 постачання, відповідно, кювепротифазно промодульовані за потужністю потоки та 7 починає заповнюватись середовищем з нормонохроматичного випромінювання через другу мованою за значенням концентрацією С 6 призму 15 почергово поступають на фотоприймач досліджуваної речовини, а кювета 8 - середови16. Вихідний сумарний електричний сигнал фотощем з нормованою за значенням концентрацією приймача 16 підсилюється по амплітуді в к рази за С5 досліджуваної речовини. По заповненню кюведопомогою селективного підсилювача 17 (сигналів 11 80030 12 частоти модуляції). Вихідний сумарний сигнал підякі відповідають логічному нулю, що закривають силювача 17 детектується за допомогою синхроперший та другий клапани 11 і 12 постачання, віднного детектора 18. Керування роботою синхроповідно. нного детектора 18 здійснюється за допомогою Після заповнення кювет 7 і 8, в електричний вихідного сигналу логічного елемента "2-ЗТА-АБО" сигнал перетворюється потужність потоків моно30. Після синхронного детектування з використанхроматичного випромінювання, що пройшло через ням вихідних сигналів формувачів синхроімпульсів кювети з зазначеними розчинами. Послаблені та 28 і 29 та логічного елемента "2-ЗТА-АБО" 30 на протифазно промодульовані за потужністю потоки виході синхронного детектора 18 формується намонохроматичного випромінювання через другу пруга U7. Отримана напруга за допомогою АЦП 19 призму 15 почергово поступають на фотоприймач перетворюється в код числа N4 (N4={Sпp}·{U7}). Код 16. Вихідний сумарний електричний сигнал фоточисла N4 по команді з мікропроцесора 34 через приймача 16 підсилюється по амплітуді в к рази за загальну шину 36 поступає в ОЗП 32 і запам'ятодопомогою селективного підсилювача 17. Вихідвується. ний сумарний сигнал підсилювача 17 детектується Одночасно, як і в попередніх тактах, мікроконза допомогою синхронного детектора 18. Керувантролер 34 формує сигнал логічної одиниці на четня роботою синхронного детектора 18 здійснюєтьвертому і п'ятому ви ходах блоку 35 підсилювачів ся за допомогою вихідного сигналу логічного елепотужності, який поступає на входи керування мента "2-ЗТА-АБО" 30. Після синхронного першого та другого зливних клапанів 13 і 14, віддетектування з використанням вихідних сигналів криває їх і здійснюється спорожнення середовищ з формувачів син хроімпульсів 28 і 29 та логічного концентрацією СX та С1 речовини з кювет 7 і 8. елемента "2-ЗТА-АБО" 30 на виході синхронного Епюри напруг на блоках 24, 25, 28-30 та виходетектора 18 формується напруга U8. Отримана дах b та с мікроконтролера 34, що мають місце у напруга за допомогою АЦП 19 перетворюється в першому такті, наведені на Рис.2 (див. IV такт). код числа N5(N5={Sпp}·{U8}). Код числа N5 по коВ п'ятому такті, по команді з мікроконтролера манді з мікропроцесора 34 через загальну шину 36 34 на другому та третьому вихода х блоку 35 підпоступає в ОЗП 33 і запам'ятовується. силювачів потужності формуються сигнали логічОдночасно мікроконтролер 34 формує сигнал ної одиниці. Ці сигнали поступають на входи перлогічної одиниці на четвертому і п'ятому ви ходах шого та другого клапанів 11 і 12 постачання, блоку 35 підсилювачів потужності. Цей сигнал повідповідно. В результаті, кювета 7 починає заповступає на входи керування першого та другого нюватись середовищем з нормованою за значензливних клапанів 13 і 14, відкриває їх і здійснюєтьням концентрацією C2 досліджуваної речовини, а ся спорожнення середовищ з концентрацією С 2 та кювета 8 - середовищем з концентрацією С X доСX речовини з кювет 7 і 8. сліджуваної речовини. По заповненню кювети 7 і 8 Епюри напруг на блоках 24, 25, 28-30 та вихона виходах першого та другого сенсорів 9 і 10 рівдах b та с мікроконтролера 34, що мають місце у ня появляються сигнали логічної одиниці, які попершому такті, наведені на Рис.2 (див. V такт). ступають на третій та четвертий входи другого Отримані результати вимірювання Ν λ, Ν2, Ν3, порту мікроконтролера 34. За командою мікроконΝ4 і Ν5 оброблюються згідно з рівнянням числових тролера 34 на другому та третьому виходах блоку значень 35 підсилювачів потужності формуються сигнали, (1) 13 80030 де DC - нормований за значенням приріст концентрації досліджуваної речовини ({DС}³(5...10){σ}, σ - середньоквадратичне відхилення значень похибки n результатів вимірювань за надійною імовірністю Р=0,95); k1, та k 2 - коефіцієнти поглинання, відповідно, досліджуваної речовини та технологічного розчинника; l1 та l2 - товщини робочої камери та камери порівняння, відповідно. Результат обробки висвітлюється на цифровому відліковому пристрої 31. Після закінчення циклу вимірювання, по програмі з ПЗП 33 за допомогою мікроконтролера 34 всі блоки встановлюються в початкове положення. Цифровий вимірювач концентрації речовин готовий до проведення другого циклу вимірювання. Завдяки введенню в цифровий вимірювач концентрації двох призм, що з'єднані відповідним чином з першим та другим оптичними каналами та фотоприймачем, другого світловипромінюючого діода, другого обтюраторного диска з синхронним двигуном, друго го формувача синхроімпульсів та логічного елемента "2-ЗТА-АБО" з синфазним та протифазним керуванням синхронними двигунами за допомогою мікроконтролера разом з іншими функціональними блоками забезпечується підвищення точності вимірювання. Введення другого світловипромінюючого діода, другого обтюратор 14 ного диска з синхронним двигуном, другого формувача синхроімпульсів та логічного елемента "2ЗТА-АБО" забезпечило реалізацію операцій протифазного та синфазного перетворення оптичних сигналів і зменшення апаратурних витрат на реалізацію цифрового вимірювача. Завдяки введенню додаткового зв'язку виходу логічного елемента "2ЗТА-АБО" зі входом послідовного порту мікроконтролера здійснюється автоматична стабілізація частоти обертання синхронних двигунів та забезпечення їх дво х режимів роботи (синфазний та протифазний). Введення в цифровий вимірювач концентрації цифрового відлікового пристрою, загальної шини, оперативного запам'ятовуючого пристрою, постійного запам'ятовуючого пристрою, що перепрограмовується, мікроконтролера та блоку підсилювачів потужності забезпечує перетворення аналогових сигналів у ци фрові, підвищення точності і швидкодії обробки цих сигналів за допомогою мікропроцесора та повну автоматизацію процесу вимірювання у рідинних середовищах. Запропонований пристрій реалізує надлишковий спосіб вимірювання концентрації, згідно з яким концентрація визначається за новим рівнянням надлишкових вимірювань (2) де U1, U2, U3, U4 , U5, U6 , U7, U8 - напруги, що отримані в результаті перетворень потужностей монохроматичного випромінювання, яке пройшло через кювети з зазначеними концентраціями розчинів. Рівняння надлишкових вимірювань (2) використовується в запропонованому цифровому вимірювачі у вигляді рівняння числових значень (1). Обробка результатів проміжних вимірювань згідно з рівнянням числових значень (1) забезпечує автоматичне виключення похибок, обумовлених абсолютними значеннями параметрів функції перетворення фотоприймачів, їх відхилень від номінальних значень (тобто, адитивної і мультиплікативної складових похибки вимірювання). Крім того, запропонований цифровий вимірювач виключає похибки, обумовлені поглинанням моно хроматичного випромінювання стінками кювети та елементами оптичного тракту. Рішення зазначеної задачі легко перевірити шляхом підстановки значень Ν 1, Ν2, Ν 3, Ν4 і N5 у рівняння числових значень (1). Необхідно відмітити, що використання мікроконтролера 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 та випадкових складових похибки вимірювання концентрації у широкому діапазоні 15 80030 16 значень концентрацій та при нестабільній функції перетворення фотоприймача.