Регистрация показаний СФ-46 с помощью ПЭВМ

Для определения оптических параметров веществ по измеренным с помощью спектрофотометра СФ-46 спектральным зависимостям коэффициентов пропускания (и/или отражения) необходимо ввести данные эксперимента в ЭВМ в виде двумерного массива чисел: «длина волны – коэффициент пропускания». Процесс записи показаний прибора и ввода данных в ЭВМ требует много времени, поскольку производится вручную. Для ускорения процесса измерения и последующей компьютерной обработки спектральных зависимостей коэффициента пропускания предложено электронное устройство сопряжения спектрофотометра СФ-46 с ЭВМ. Описываемое устройство позволяет автоматизировать процесс считывания информации, даваемой регистрирующей частью спектрофотометра, и ее ввода в ЭВМ.

Устройство сопряжения состоит из цифрового вольтметра и мультиплексора, управляемого от ЭВМ через параллельный порт. Цифровой вольтметр используется в качестве прецизионного аналого-цифрового преобразователя, а мультиплексор – для передачи данных в ЭВМ. Точность измерений определяется классом точности вольтметра. В описываемом устройстве использован универсальный цифровой вольтметр В7-23. Однако, может быть использован любой цифровой вольтметр, имеющий выход на внешнее цифропечатающее устройство, где информация выдается в двоично-десятичном коде в виде уровней напряжения. Выходной кодовый сигнал должен соответствовать уровням сигналов ТТЛ-логики. В противном случае возникает необходимость согласовывать уровни выходного сигнала вольтметра с уровнями логических сигналов параллельного порта ЭВМ.

Считывание информации с вольтметра происходит следующим образом. Следуя программе ЭВМ устанавливает сигнал «запрет счета» для вольтметра, а затем на адресных входах мультиплексоров устанавливает адрес 001. При этом на выходах каждого мультиплексора будет находиться информация с первых информационных входов (адрес 001), которая является двоично-десятичным числом, записанным в первой декаде вольтметра. Эта информация поступает на параллельный порт ЭВМ и записывается в ячейку памяти. Затем состояние адреса увеличивается на единицу и процесс считывания повторяется. При этом в ЭВМ записывается вторая декада числа. И так далее. После окончания цикла считывания (считывание седьмой декады) программа осуществляет преобразование двоично-десятичного числа в десятичное и запись его в ячейку памяти.

Спектрофотометр СФ-46 совместно с устройством сопряжения и ЭВМ работает следующим образом. Световой пучок из монохроматора попадает через систему щелей в кюветное отделение. В монохроматический поток поочерёдно вводятся исследуемый и контрольный образцы. Излучение, прошедшее через образец, попадает на фотоэлемент. Фототок, пропорциональный величине светового потока, усиливается приемно-усилительным блоком спектрофотометра. Выходной сигнал приемно-усилительного блока подается на вход вольтметра В7-23. ЭВМ, подключенная через мультиплексор устройства сопряжения, считывает с вольтметра информацию. Информация, переданная в ЭВМ, обрабатывается и записывается в файл. Данные о спектральных зависимостях коэффициента пропускания, записанные в файл, впоследствии можно обрабатывать с помощью другого програмного обеспечения.

Измеряемый коэффициент пропускания рассчитывается по формуле:

(1’)

где Т – коэффициент пропускания;

U – напряжение, пропорциональное световому потоку, прошедшему через исследуемый образец;

U_t – напряжение, пропорциональное темновому току фотоэлемента;

U₀ – напряжение, пропорциональное световому потоку, прошедшему через эталонный образец.

Работа программы для управления мультиплексором, а так же обработки и записи данных в файл происходит следующим образом. Вначале на монитор ЭВМ выводится ряд запросов для ввода диапазона длин волн, в котором будут проводиться исследования, шага по длинам волн и имени файла, в котором будут сохранены данные для последующей обработки.

Далее компьютер выдает на монитор сообщение о необходимости установки темнового тока и разрешение мультиплексору на считывание соответствующего напряжения с выхода вольтметра.

Затем в цикле по выбранному диапазону длин волн происходит вывод на монитор сообщения об установке с помощью монохроматора соответствующей длины волны и помещения эталонного образца в световой пучок, выходящий из монохроматора. После считывания соответствующих показаний вольтметра на монитор выдается сообщение об установке в световой пучок монохроматора исследуемого образца и производится считывание новых показаний вольтметра. Далее данные обрабатываются и выводятся в файл. После окончания цикла можно проводить измерения с другим образцом. В программе предусмотрена возможность проводить измерения одновременно с несколькими образцами и одним эталоном.