ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Варианты измерительных схем из "Приборы и методы анализа в ближней инфракрасной области" В зависимости от конкретной аналитической задачи те или иные элементы измерительной схемы анализатора могут отсутствовать, а имеющиеся элементы могут находиться в различных комбинациях и исполнениях. Это приводит к большому разнообразию измерительных схем ИК-анализаторов. [c.69] Групп также имеют много разновидностей, определяемых построением измерительной схемы. [c.70] Каждая группа анализаторов по основным признакам построения измерительной схемы в свою очередь делится на однолучевые, авухлучевые и двухволновые и многоволновые [8, 9]. [c.71] Оптические схемы анализаторов, в которых используется как монохроматическое, так и немонохроматическое излучение, делятся на следующие варианты (рис. 3.2) 1) однолучевая одноканаль-тя схема 2) однолучевая двухканальная схема 3) двухлучевая )дноканальная схема 4) двухлучевая двухканальная схема. [c.71] Следует отметить некоторые противоречия по терминологии в казанных классификациях. Так, в одной из них [8, 9] число спек-ральных интервалов, используемых при одном измерении, называется числом волн (анализаторы одноволновые и двухволновые), в другой [10]—числом каналов (соответственно одноканальные двухканальные анализаторы). При этом авторы первой класси-)икации [9] одноканальными называют анализаторы с одним при-мником, а двухканальными — с двумя приемниками. [c.71] Однолучевые одноканальные схемы. На рис. 3.3 показаны одно-/чевые одноканальные измерительные схемы без модуляции све-1ВОГО потока с непосредственным отсчетом, с электрической ком-шсацией измеряемой величины и с модуляцией светового потока. [c.71] Разработаны варианты модуляции светового потока в излучателе, на пути между излучателем и приемником и в самом приемнике [12]. Для одноканальных схем принципиально подходят все три указанных варианта модуляции. Наибольшую надежность анализаторов обеспечивает модуляция в излучателе. Однако следует иметь в виду, что в ИК-анализаторах обычно применяемые излучатели являются сильноинерционными элементами, поэтому частота модуляции потока путем воздействия на один из параметров излучателя, например напряжение питания, будет весьма низкой. Этот вариант будет очень эффективным, если в качестве излучателя использовать лазер. [c.73] Для контроля нуля в однолучевых одноканальных схемах вместо кюветы с анализируемой жидкостью устанавливают пустую кювету или кювету с растворителем. Ввиду нестабильности элементов схемы, вызываемой изменением параметров внешней среды, операцию контроля нуля приходится осуществлять довольно часто. Периодичность контроля зависит от скорости изменения параметров внешней среды. Как правило, положение нулевой точки контролируют перед каждым измерением концентрации. В промышленных анализаторах эта операция, а также другие, например осуществление электрической компенсации, автоматизированы. [c.73] Описанный метод разделения сигналов не позволяет использовать всю энергию световых потоков на приемник попадает только половина энергии каждого потока. Для устранения этого недостатка предложена схема с двумя приемниками [14], на каждый из которых поступают световые потоки, прерываемые или отражаемые диском с зеркальными секторами. При этом в любой момент времени каждый из потоков попадает на один из приемников. С выхода приемников сигналы, сдвинутые по фазе на 180°, поступают в цепь вычитания. Хотя автор [14] отмечает, что неидентичность параметров приемников не приводит к погрешности, однако присущая схемам с двумя приемниками низкая стабильность остается. [c.74] При использовании двух кювет, из которых одна непроточная, результаты анализа сильно зависят от неселективных загрязнений (механические примеси и загрязнения оптических элементов). Этот недостаток отсутствует у схем, где используется одна кювета, а сравнительный сигнал получается при пропускании через кювету излучения, которое не поглощается измеряемым компонентом. [c.74] Однолучевые двухканальные схемы. В этих схемах через кювету с анализируемой средой проходит весь световой поток от излучателя, который затем разделяется на два потока — рабочий и сравнительный. Первый из них проходит через светофильтр, пропускающий излучение с длиной волны, при которой поглощает измеряемый компонент, второй — через светофильтр, пропускающий излучение с длиной волны, при которой измеряемый компонент не поглощает. Таким образом, сигнал сравнительного канала не зависит от концентрации измеряемого компонента, а определяется пропусканием растворителя и самой кюветы. Каждый из потоков, проходя через одну и ту же кювету, одинаково ослабляется неселективными загрязнениями ее окон, а также механическими примесями В жидкости. [c.75] Простейший вариант однолучевой двухканальной схемы можно получить, есл]1 в однолучевой одноканальной схеме поочередно устанавливать два светофильтра (рис. 3.5а). [c.75] В этом случае после кюветы на приемник падает поток излучения, прошедший в один момент времени через рабочий светофильтр, в другой момент времени — через сравнительный. С выхода приемника снимается импульсный сигнал. [c.75] В схеме на рис. 3.56 используются либо два приемника, либо один дифференциальный. Приемники, или оба плеча дифференциального приемника, включаются в плечи моста, с диагонали которого снимается сигнал для дальнейшего усиления. Как правило, мост в этом случае питается переменным напряжением. При равенстве оптических плотностей в каналах мост сбалансирован и сигнал в его диагонали отсутствует. С изменением оптической плотности в рабочем канале в результате изменения концентрации анализируемого компонента в диагонали моста возникает переменная составляющая напряжения сигнала. Усиленное напряжение подается на привод оптического компенсатора. [c.76] Схемы с двумя фотоприемниками обладают тем преимуществом, что в них не требуется модулировать световой поток. Отсутствие вращающихся деталей повышает надежность таких схе . . Однако погрешности анализаторов с двумя приемниками сильно зависят от параметров окружающей среды, так как весьма трудно подобрать приемники с одинаковыми, например, температурными зависимостями их чувствительности и температурными коэффициентами темнового сопротивления, даже для дифференциального приемника. [c.76] Уход нуля прибора устраняется дополнительной балансировкой моста. Балансировать мост приходится по мере изменения температуры окружающей среды, вводя в рабочий луч либо смесь с параметрами, соответствующими нулю шкалы, либо оптический эквивалент кюветы с такой смесью. Известны схемы температурной компенсации разбаланса моста, но при этом все равно остается погрешность компенсации. Из-за перечисленных недостатков однолучевые двухканальные схемы малопригодны для промышленных ИК-анализаторов состава жидкости, но, учитывая их высокую надежность благодаря отсутствию механического модулятора, эти схемы можно рекомендовать для применения в тех случаях, когда параметры окружающей среды меняются незначительно или когда надежность прибора является основным требованием. [c.76] Двухлучевые двухканальные схемы. Рассмотренные выше однолучевые двухканальные схемы пригодны для анализа только бинарных или псевдобинарных смесей, т. е. таких смесей, где неизме-ряемые компоненты не оказывают влияния на результаты измерения. Однако в ближней ИК-области, где сосредоточено большое число обертонов, практически любую смесь, состоящую более чем из двух кампонентов, нельзя отнести к поевдо бинарной. Поэтому анализаторы, работающие в ближней ИК-области, должны обладать достаточной избирательностью к измеряемому компоненту. Устранить влияние одного из мешающих компонентов позволяют двухлучевые двухканальные измерительные схемы некоторые из возможных вариантов этих схем показаны на рис. 3.6. [c.77] Принципиально двухлучевая двухканальная схема представляет собой две оптически айтономные однолучевые одноканальные схемы, выходные сигналы которых сравниваются между собой. Несмотря на простоту оптической системы, такой вариант двухлучевых схем в ИК-анализаторах не применяется из-за очень низкой стабильности. Нестабильность схемы обусловлена большим отличием временных характеристик источников излучения, в качестве которых при работе в ближней ИК-области обычно применяют лампы накаливания, параметры которых не одинаково меняются в процессе старения. [c.77] Вернуться к основной статье