Цифровий вимірювач концентрації речовин

Цифровий вимірювач концентрації речовин, який містить оптико-електронний канал, що складається з оптично з'єднаних між собою і послідовно розташованих джерела монохроматичного випромінювання, першої фокусуючої лінзи, складаної кювети з робочою камерою і камерою порівняння, причому кожна камера оснащена сенсором рівня, патрубком постачання і зливним патрубком, другої фокусуючої лінзи та фотоприймача, мікроконтролер, оперативний запам'ятовуючий пристрій, постійний запам'я товуючий пристрій, цифровий відліковий пристрій та гідравлічну систему, які з'єднані між собою та з C2 2 (13) 1 3 80050 цифроаналоговий перетворювач, обидва входи якого підключено, відповідно, до виходів двох компараторів, входи яких з'єднано з виходом підсилювача-обмежувача. Відомий вимірювач концентрації речовин не виключає похибку, обумовлену поглинанням монохроматичного випромінювання стінками кювети та елементами оптичного тракту. Крім того, відомий вимірювач не виключає похибки вимірювання, яка обумовлена реалізацією операції логарифмування вихідного сигналу фотоприймача 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 вимірювач концентрації речовин [А.с. СССР №1807356 G01N21/85 Бюл. №13, 1993г.], який містить оптико-електронний канал, що складається з оптично з'єднаних і послідовно розташованих джерела монохроматичного випромінювання, електрооптичного модулятора, першої та другої фокусуючи х лінз, складаної кювети з робочою камерою для досліджуваного розчину і камерою порівняння для розчину з відомою концентрацією, фотоприймача, 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 вимірювач концентрації речовин виключає похибку, обумовлену поглинанням монохроматичного випромінювання стінками кювети та елементами оптичного тракту, однак він не забезпечує високу точність вимірювання концентрації досліджуваної речовини. Це обумовлено використанням нестабільного керованого джерела монохроматичного випромінювання, необхідністю визначення з високою точністю показника частотної дисперсії коефіцієнту поглинання. 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 вимірювач концентрації речовин [Декларац. патент №68679А України МПК: G01J1/44, G01N21/85. Бюл. №8, 2004p.], який містить оптико-електронний канал, що складається з оптично з'єднаних між собою і послідовно розташованих джерела монохроматичного випромінювання, першої фокусуючої лінзи, складаної кювети з робочою камерою і камерою порівняння, причому кожна камера оснащена сенсором рівня, патрубком постачання і зливним патрубком, другої 4 фокусуючої лінзи та фотоприймача, мікроконтролер, оперативний запам'ятовуючий пристрій, постійний запам'я товуючий пристрій, цифровий відліковий пристрій та гідравлічну систему, які з'єднані між собою та з мікроконтролером через загальну шину. Відомий вимірювач концентрації речовин виключає похибки, обумовлені поглинанням випромінювання стінками кювети та елементами оптичного тракту, але не забезпечує високу точність вимірювання в усьому діапазоні вхідних сигналів фотоприймача з логарифмічною функцією перетворення, що обумовлено апроксимацією функції перетворення вимірювального каналу тільки лінійною функцією. В основу винаходу покладена задача створення такого вимірювача концентрації речовин, в якому шляхом введення нових елементів та зв'язків забезпечилось би підвищення точності вимірювання у широкому діапазоні значень концентрації при використанні всього діапазону вхідних сигналів фотоприймача при логарифмічній функції перетворення потужності монохроматичного випромінювання у напругу. Поставлена задача вирішується тим, що в цифровий вимірювач концентрації речовин, який містить оптико-електронний канал, що складається з оптично з'єднаних між собою і послідовно розташованих джерела монохроматичного випромінювання, першої фокусуючої лінзи, складаної кювети з робочою камерою і камерою порівняння, причому кожна камера оснащена сенсором рівня, патрубком постачання і зливним патрубком, другої фокусуючої лінзи та фотоприймача, мікроконтролер, оперативний запам'ятовуючий пристрій, постійний запам'я товуючий пристрій, цифровий відліковий пристрій та гідравлічну систему, які з'єднані між собою та з мікроконтролером через загальну шину, згідно з винаходом, додатково введені напівпрозора пластинка, перетворювач „код - переміщення", аналого-цифровий перетворювач, перший та другий підсилювачі напруги та термоелектричний перетворювач, вхід якого підключений через перший підсилювач до виходу оптикоелектронного каналу, вихід через другий підсилювач напруги з'єднаний з входом аналогоцифрового перетворювача, виходи якого підключені до першого порту мікроконтролера через загальну шину, до якої підключені і входи керування перетворювача „код - переміщення", вихід якого жорстко з'єднаний з напівпрозорою пластинкою, яка може бути встановлена поза або на оптичній осі оптико-електронного каналу між джерелом монохроматичного випромінювання і першою фокусуючою лінзою, при цьому входи патрубків постачання і виходи зливних патрубків робочої камери та камери порівняння складаної кювети підключені до гідравлічної системи, а перший та другий розряди другого порту мікроконтролера з'єднані з виходами першого та другого сенсорів рівня, відповідно. На Фіг.1 приведена структурна схема 5 80050 цифрового вимірювача концентрації досліджуваної речовини у технологічних розчинах. Вимірювач містить: 1 - оптико-електронний канал, 2 - джерело монохроматичного випромінювання, 3 напівпрозора пластинка, 4 - перша фокусуюча лінза, 5 -складана кювета, 6 - робоча камера для досліджуваного технологічного розчину, 7 - камера порівняння для розчину з нормованою за значенням концентрацією, 8 та 9 - перший та другий сенсори рівня, 10 та 11 - перший та другий патрубки постачання, 12 та 13 - перший та другий зливні патрубки, 14 -друга фокусуюча лінза, 15 фотоприймач з передпідсилювачем, 16 - перший підсилювач напруги, 17 - термоелектричний перетворювач, 18 - другий підсилювач напруги, 19 - аналого-цифровий перетворювач (АЦП), 20 перетворювач „код-переміщення", 21 - гідравлічна система, 22 -мікроконтролер, 23 - постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП), 24 - оперативний запам'я товуючий пристрій (ОЗП), 25 - цифровий відліковий пристрій, 26 - загальна шина. Причому в оптико-електронному каналі 1 вздовж оптичної вісі розташовані послідовно з'єднані між собою джерело 2 монохроматичного випромінювання, перша фокусуюча лінза 4, складана кювета 5 з робочою камерою 6 і камерою 7 порівняння, кожна з яких оснащена сенсором 8 та 9 рівня, патрубком 10 та 11 постачання і зливним патрубком 12 та 13, друга фокусуюча лінза 14 та фотоприймач 15 з передпідсилювачем. Мікроконтролер 22, ПЗП 23, ОЗП 24, цифровий відліковий пристрій 25 та гідравлічна система 21 з'єднані між собою через загальну шину 26. Вхід термоелектричного перетворювача 17 підключений через перший підсилювач 16 напруги до виходу оптико-електронного каналу 1. Вихід термоелектричного перетворювача 17 через другий підсилювач 18 напруги з'єднаний з входом аналого-цифрового перетворювача 19. Його виходи підключені до першого порту мікроконтролера 22 через загальну шину 26. До загальної шини 26 підключені і входи керування перетворювача 20 „код-переміщення". Його вихід жорстко з'єднаний з напівпрозорою пластинкою З, яка може бути встановлена поза або на оптичній вісі оптико-електронного каналу 1 між джерелом 2 монохроматичного випромінювання і першою фокусуючою лінзою 4. При цьому входи патрубків 10 та 11 постачання і виходи зливних патрубків 12 та 13 камери 7 порівняння та робочої камери 6, відповідно, складаної кювети 5 підключені до гідравлічної системи 21, а перший та другий розряди другого порту мікроконтролера 22 підключені до виходів першого та другого сенсорів 8 та 9 рівня, відповідно. На Фіг.2 приведена структурна схема гідравлічної системи 21. Вона містить: 27 та 28 ємності з розчином досліджуваної речовини невідомої концентрації С х, 29 та 30 - ємності з нормованими за значенням розчинами концентрацій С1 та С2, 31 - мікронасос з двигуном, 32, 33 та 34 - перший, другий та третій клапани постачання, 35, 36 та 37 - перший, другий та третій зливні клапани, 38 - регістр числа, 39 - блок 6 підсилювачів потужностей (БПП). Вхід патрубка 11 постачання робочої камери 6 складаної кювети 5 підключений через клапан 34 постачання до ємності 27 з досліджуваним розчином. Вхід клапану 10 постачання камери 7 порівняння з'єднаний з ємностями 29 та 30 розчинів нормованих за значенням концентрацій через мікронасос 31 та клапани 32 та 33 постачання. Зливний патрубок 13 робочої камери 6 підключений до зливної ємності 28 досліджуваного розчину через зливний клапан 37. Зливний патрубок 12 камери 7 порівняння з'єднаний з входами ємностей 29 та 30 розчинів нормованих за значенням концентрацій через зливні клапани 35 та 36. Входи управління клапанів 32, 33 та 34 постачання та зливних клапанів 35, 36 та 37 через регістр числа 38 та блок 39 підсилювачів потужності підключені до загальної шини 26. Пристрій працює наступним чином. Після вмикання живлення пристрою автоматично (по команді мікроконтролера 22) включається джерело 2 живлення монохроматичного випромінювання оптикоелектронного каналу 1 (Фіг.1). Це здійснюється шляхом формування сигналу логічної одиниці на першому виході блоку 39 підсилювачів потужності (Фіг.2). Цей сигнал буде присутній протягом всього процесу роботи цифрового вимірювача концентрації речовин. На цифровому відліковому пристрої 25 висвітлюються нулі. Клапани 32, 33 та 34 постачання і зливні клапани 35, 36 та 37 встановлюються в початкове закрите положення по команді з мікроконтролера 22. В постійний запам'ятовуючий пристрій 23 записана програма виконання всіх операцій. Цикл вимірювання складається з наступних тактів. В першому такті по команді з мікроконтролера 22 на другому та третьому вихода х блоку 39 підсилювачів потужності формуються сигнали логічної одиниці. Ці сигнали поступають на входи керування мікронасосу 31 та першого клапана 32 постачання. В результаті, клапан 32 постачання гідравлічної системи 21 відкривається і камера 7 порівняння починає заповнюватись розчином з нормованою за значенням концентрацією С 1 досліджуваної речовини, яка поступає з ємності 29. По заповненню камери 7 порівняння на виході першого сенсора 8 появляється сигнал логічної одиниці, який поступає на перший розряд другого порту мікроконтролера 22. За командою з мікроконтролера 22 на другому та третьому виходах блоку 39 підсилювачів потужності формуються сигнали, що відповідають логічному нулю, які вимикають мікронасос 31 та закривають перший клапан 32 постачання. Після заповнення камери 7 порівняння протягом заданого інтервалу часу Dt здійснюється перетворення монохроматичного випромінювання, що пройшло через складану кювету 5 з розчином нормованої за значенням концентрації С 1, у дійсне значення напруги 7 80050 8 é F × e á -[k1 ×C1 +k 2 ×(1-C1 )]×l 2 -B on - Bck ñ ù U1 = S 'н × 1nê 0 + 1ú + D U ' , (1) Ft ê ú ë û де k1 та k2 - коефіцієнти поглинання, відповідно, досліджуваної речовини та технологічного розчину; Bon - показник оптичного послаблення, що вноситься стінками кювети та елементами оптичного тракту; Вcn - показник забруднення скла робочої камери кювети; l 1 та l 2 - товщини робочої камери та камери порівняння, відповідно; Фo - потужність потоку монохроматичного випромінювання, який пропускають через складану кювету; Фt потужність темпового потоку; Sн’ - крутість перетворення монохроматичного випромінювання у напругу, причому {Sн '= {Sн }(1 + g н ), де } g н {DS}/ { н } - відносна похибка чутливості = S функції перетворення фотоприймача під дією дестабілізуючих факторів; DU ' - зміщення функції перетворення (дрейф нуля), причому {DU '} {D U} + {D a¶ } , де D a¶ - адитивна похибка. = Інтервал часу Δt задається за командою мікроконтролера 22. Вихідний потік монохроматичного випромінювання через другу фокусуючу лінзу 14 поступає на фотоприймач 15. Вихідний електричний сигнал фотоприймача 15 підсилюється по амплітуді в k рази за допомогою першого підсилювача 16 напруги. Вихідний сигнал ( першого підсилювача 16 напруги поступає на термоелектричний перетворювач 17 та нагріває його резистор. Теплова потужність, що розсіюється на резисторі, перетворюється в термоЕРС. За допомогою другого підсилювача 18 напруги термоЕРС підсилюється в задане число разів. Вихідна напруга U1’=k•U1 підсилювача 18 напруги за допомогою АЦП 19 перетворюється в код числа N1 (N1={Snp}•{U1’}), де Snp - крутість перетворення напруги в цифровий код). Код числа N1 по команді з мікроконтролера 22 через загальну шину 26 поступає в ОЗП 24 і запам'ятовується. В другому такті, по команді з мікроконтролера 22, що поступає на перетворювач 20 „код переміщення", на оптичній вісі оптикоелектронного каналу 1 між джерелом 2 монохроматичного випромінювання і першою фокусуючою лінзою 4 встановлюється напівпрозора пластинка 3. Остання забезпечує нормоване за значенням послаблення потоку монохроматичного випромінювання в kn рази. Протягом заданого інтервалу часу Dt здійснюється перетворення ослабленого монохроматичного випромінювання, що пройшло через складану кювету 5 з розчином нормованої за значенням концентрації С 2, у дійсне значення напруги ) é k 0 - k × F × e á-[k1×C1 +k 2 ×(1-C1 )]×l 2 -Bon - Bckñ ù n 0 U1n = S'н × 1n ê n + 1ú + DU ' , (2) Ft ê ú ë û де kn - коефіцієнт послаблення потоку Фо монохроматичного випромінювання, причому k0n=1. Аналогічно попередньому такту вихідний потік монохроматичного випромінювання через другу фокусуючу лінзу 14 поступає на фотоприймач 15. Вихідний електричний сигнал фотоприймача 15 підсилюється по амплітуді в k рази за допомогою першого підсилювача 16 напруги. Вихідний сигнал першого підсилювача 16 напруги поступає на термоелектричний перетворювач 17 та нагріває його резистор. Теплова потужність, що розсіюється на резисторі, перетворюється в термоЕРС. За допомогою другого підсилювача 18 напруги термоЕРС підсилюється в задане число разів. Вихідна напруга U1n’=k•U1n підсилювача 18 напруги за допомогою АЦП 19 перетворюється в код числа N1’ {{N1’}={S}{U1n’}). Код числа N1’ по команді з мікроконтролера 22 через загальну шину 26 поступає в ОЗП 24 і запам'ятовується. Одночасно мікроконтролер 22 формує сигнал логічної одиниці на шостому виході блоку 39 підсилювачів потужності. Цей сигнал поступає на вхід керування першого зливного клапана 35, відкриває його і здійснюється спорожнення середовища з концентрацією С 1 речовини з камери 7 порівняння складаної кювети 5 в ємність 29. В наступному третьому такті на другому і четвертому вихода х блоку 39 підсилювачів потужності формуються сигнали логічної одиниці, які поступають на входи керування мікронасосу 31 і другого клапану 33 постачання. В результаті камера 7 порівняння заповнюється розчином з нормованою за розміром концентрацією С 2 досліджуваної речовини, яка поступає з ємності 30. Після заповнення камери 7 порівняння спрацьовує сенсор 8 рівня, на виході якого появляється сигнал "зупинення" мікронасосу 31. Цей сигнал поступає на перший розряд другого порту мікроконтролера 22. Останній формує сигнали, що відповідають логічному нулю на другому і четвертому ви ходах блоку підсилювачів потужності 39. Ці сигнали вимикають мікронасос 31 і закривають другий клапан 33 постачання. Після заповнення камери 7 порівняння, протягом інтервалу часу Dt здійснюється перетворення потоку монохроматичного випромінювання, що пройшло через складану кювету 5 з розчином концентрації С 2, у дійсне значення напруги 9 80050 10 é F × e á -[k 1×C 2 +k 2 ×(1-C 2 )]×l 2 -B on -Bck ñ ù U 2 = S 'н × 1nê 0 + 1ú + DU ' , (3) Ft ê ú ë û Як і в попередніх тактах ви хідний потік монохроматичного випромінювання через другу фокусуючу лінзу 14 поступає на фотоприймач 15. Вихідний електричний сигнал фотоприймача 15 підсилюється по амплітуді в k рази за допомогою першого підсилювача 16 напруги. Вихідний сигнал першого підсилювача 16 напруги поступає на термоелектричний перетворювач 17 та нагріває його резистор. Теплова потужність, що розсіюється на резисторі, перетворюється в термоЕРС. За допомогою другого підсилювача 18 напруги термоЕРС підсилюється в задане число разів. Вихідна напруга U2’=k•U2 підсилювача 18 за допомогою АЦП 19 перетворюється в код числа N2 {{N2}= {S}{U2’}) Код числа N2 по команді з мікроконтролера 22 через загальну шин у 26 поступає в ОЗП 24 і запам'ятовується. В четвертому такті, по команді мікроконтролера 22 на п'ятому виході блоку 39 підсилювачів потужності формується сигнал логічної одиниці, який поступає на вхід керування третього клапану 34 постачання, який відкривається. В результаті робоча камера 6 заповнюється досліджуваним технологічним розчином з невідомою концентрацією С х, яка поступає з ємності 27. Після заповнення робочої камери 6 спрацьовує сенсор 9 рівня, на виході якого появляється сигнал "зупинення" заповнення робочої камери 6. Цей сигнал, що еквівалентний логічній одиниці, поступає на другий розряд другого порту мікроконтролера 22. Останній формує сигнал, що відповідає логічному нулю, на п'ятому виході блоку 39 підсилювачів потужності. Цей сигнал закриває третій клапан 34 постачання. Після заповнення робочої камери 6, протягом інтервалу часу At здійснюється перетворення монохроматичного випромінювання, що пройшло через складану кювету 5 з розчинами концентрацій Сх і С2, у дійсне значення напруги é F × eá -[k1 ×CX +k 2 ×(1-CX ) ]×l1-[k1 ×C2 +k 2 ×(1-C2 )]×l 2 - Bon -Bck ñ ù U3 = S 'н × 1nê 0 + 1ú + D U ', (4) Ft ê ú ë û Знову ви хідний потік монохроматичного випромінювання через другу фокусуючу лінзу 14 поступає на фотоприймач 15. Вихідний електричний сигнал фотоприймача 15 підсилюється по амплітуді в к рази за допомогою першого підсилювача 16 напруги. Вихідний сигнал першого підсилювача 16 напруги поступає на термоелектричний перетворювач 17 та нагріває його резистор. Теплова потужність, що розсіюється на резисторі, перетворюється в термоЕРС. За допомогою другого підсилювача 18 напруги термоЕРС підсилюється в задане число разів. Вихідна напруга U3’=k•U3 підсилювача 18 за допомогою АЦП 19 перетворюється в код числа N3 ({N3}= {S}{U3’}) Код числа N3 по команді з мікроконтролера 22 через загальну шин у 26 поступає в ОЗП 24 і запам’ятовується. Одночасно мікроконтролер 22 формує сигнал, який відповідає логічній одиниці на сьомому ви ході блоку 39 підсилювачів потужності. Цей сигнал поступає на вхід керування другого зливного клапану 36, відкриває його і відбувається спорожнення розчину з концентрацією С 2 з камери 7 порівняння в ємність 30. В наступному п'ятому такті по команді з мікроконтролера 22 на другому та третьому виходах блоку 39 підсилювачів потужності формуються сигнали логічної одиниці. Ці сигнали поступають на входи керування мікронасосу 31 та першого клапана 32 постачання. В результаті, камера 7 порівняння починає заповнюватись розчином з нормованою за значенням концентрацією С1 досліджуваної речовини, яка поступає з ємності 29 гідравлічної системи 21. По заповненню камери 7 порівняння на виході першого сенсора 8 появляється сигнал логічної одиниці, який поступає на перший розряд другого порту мікроконтролера 22. За командою мікроконтролера 22 на другому та третьому виходах блоку підсилювачів потужності 39 формуються сигнали, які відповідають логічному нулю, що вимикають мікронасос 31 та закривають перший клапан 32 постачання. Після заповнення камери 7 порівняння, протягом інтервалу часу Dt здійснюється перетворення монохроматичного випромінювання, що пройшло через складану кювету 5 з розчинами концентрацій Сх і С1, у дійсне значення напруги é F × e á -[k 1×C X +k 2 ×(1-C X ) ]×l1 -[k1×C1 +k 2 ×(1-C1 ) ]×l 2 - Bon -B ck ñ ù U 4 = S 'н × 1nê 0 + 1ú + D U ', (5) Ft ê ú ë û Аналогічним чином вихідний потік монохроматичного випромінювання через другу фокусуючу лінзу 14 поступає на фотоприймач 15. Вихідний електричний сигнал фотоприймача 15 підсилюється по амплітуді в к рази за допомогою першого підсилювача 16 напруги. Вихідний сигнал 11 80050 першого підсилювача 16 напруги поступає на термоелектричний перетворювач 17 та нагріває його резистор. Теплова потужність, що розсіюється на резисторі, перетворюється в термоЕРС. За допомогою другого підсилювача 18 напруги термоЕРС підсилюється в задане число разів. Вихідна напруга U4’=k•U4 підсилювача 18 за допомогою АЦП 19 перетворюється в код числа N4 ({N4}={S}{U4’}) Код числа N4 по команді з мікроконтролера 22 через загальну шин у 26 поступає в ОЗП 24 і запам'ятовується. ( 12 Одночасно мікроконтролер 22 формує сигнал, який відповідає логічній одиниці на шостому та восьмому ви ходах блоку 39 підсилювачів потужності. Ці сигнали поступають на входи керування першого та третього зливних клапанів 35 та 37, відповідно, відкривають їх і відбувається спорожнення розчину з концентрацією С 1 з камери порівняння 7 в ємність 29, а розчину з концентрацією Сх з робочої камери 6 в ємність 28. Визначається потужність Фt темнового потоку за результатами вимірювань N1 та N1’ згідно з рівнянням числових значень ) é k 0 - k × { F } × e á-[k 1×{ C1 }+ k 2 ×(1- { C1 })]×{ l 2 }- Bon - Bck ñ + {F }ù {N ' }- { } N1 n 0 t ú= 1 1nê n , á-[k1× { C1 }+k 2 ×(1-{ C1 }) ]×{ l 2 }- Bon - Bck ñ {Sн '} (6) ê ú { F 0 }× e + {F t } ë û З врахуванням отриманого значення Фt визначається концентрація досліджуваної é ×{ F 0 1ê n ê { F0 ë речовини за результатами вимірювань N1, N2, N3 та Ν4 у відповідності з рівнянням числових значень }× eá -[k × { C }+k ×(1-{ C }) ]×{ l }-[k ×{ C }+k ×(1-{ C })]×{ l }- B -B ñ + {F t }ù ú }× eá -[k × { C }+k ×(1-{ C })]×{ l }- [k × { C }+k ×(1-{ C })]×{ l }- B -B ñ + {F t } ú {N3} -{ N4} û = , é × { F } × e á -[k × { C }+k ×(1-{ C })]×{ l }- B -B ñ + {F }ù {N2 } - {N1} (7) 0 t ú 1nê ê { F 0 } × e á -[k ×{ C }+k ×(1-{ C })]×{ l }- B -B ñ + { t } ú F û ë 1 X 2 X 1 1 2 2 2 1 X 2 X 1 1 1 2 1 1 2 2 2 1 1 2 1 Результат обробки висвітлюється на цифровому відліковому пристрої 25. По програмі з ПЗП 23 всі блоки встановлюються в початкове положення. Вимірювач готовий до другого циклу вимірювання. ( 2 2 on on 2 2 on on ck ck ck ck Запропонований пристрій реалізує надлишковий спосіб вимірювання концентрації, згідно з яким визначають потужність Фt темнового потоку за рівнянням величин ) é k 0 - k × F × e á -[k1× C1 +k 2 ×(1- C1 )]×l 2 - B on -Bck ñ + F ù U '-U ' n 0 t 1 1 ê n n ú = 1n , (8) á -[k 1× C1 +k 2 ×(1- C1 )]×l2 - B on -Bck ñ Sн ' ê ú F0 × e +Ft ë û а концентрація визначається за рівнянням надлишкових вимірювань é × F × e á -[k1 ×CX +k 2 ×( 1-C X ) ]×l 1 -[k 1×C2 +k 2 ×(1-C2 ) ]×l 2 - Bon -B ck ñ + F ù 0 t 1n ê ú ê F 0 × e á -[k1× CX +k 2 ×( 1-CX ) ]×l 1 - [k 1×C1 +k 2 ×(1-C1 ) ]×l 2 - Bon -B ck ñ + F t ú U3 ' -U4 ' ë û = , á -[k1× C 2 +k 2 ×(1-C 2 ) ]× l 2 -Bon - Bck ñ U 2 ' -U1' (9) é× F × e + Ft ù 1n ê 0 ú ê F 0 × e á -[k1×C1+k 2 ×(1-C1 ) ]×l 2 - Bon - Bck ñ + F t ú ë û де С1 та С2 - нормовані за розміром концентрації розчинів порівняння; U1’, U1n’, U2’, U3’ та U4' - напруги, що отримані в результаті перетворень інтенсивностей монохроматичного випромінювання, яке пройшло через складану кювету з зазначеними концентраціями розчинів. Завдяки використанню рівнянь числових значень (6) та (7) для обробки результатів проміжних вимірювань забезпечується автоматичне виключення похибок, обумовлених впливом на результат вимірювання абсолютних значень параметрів нестабільної логарифмічної функції перетворення фотоприймача, їх відхиленнями від номінальних значень (тобто, адитивної і лінійної та нелінійної мультиплікативної складових похибки вимірювання), а також виключення випадкової складової похибки вимірювання. Остання виключається завдяки використанню термоелектричного перетворювача, який забезпечує інтегруючу дію на випадкові завади вимірювального каналу. Крім того, завдяки обробці результатів проміжних вимірювань за запропонованими рівняннями числових значень (6) та (7) забезпечується виключення систематичних похибок, обумовлених поглинанням потоку монохроматичного випромінювання стінками кювети та елементами оптичного тракту. 13 80050 Рішення покладеної задачі легко перевірити шляхом підстановки значень N1, N2’, N2, N3, та N4 у рівняння числових значень (6) та (7). На відміну від існуючи х цифрови х вимірювачів концентрації запропонований вимірювач працює в усьому діапазоні вхідних сигналів фотоприймача, який має логарифмічну функцію перетворення. Згідно з запропонованими рівняннями числових значень немає необхідності в апроксимації логарифмічної функції перетворення іншими функціями. Це забезпечує розширення 14 діапазону вимірювання концентрації речовин при високій точності. Таким чином, запропонований пристрій забезпечує вирішення зазначеної технічної задачі підвищення точності вимірювання у широкому діапазоні значень концентрації при використанні всього діапазону вхідних сигналів фотоприймача при логарифмічній функції перетворення потужності монохроматичного випромінювання у напругу. 15 Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 80050 Підписне 16 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601