Схеми абсорбціометрів

Для побудови абсорбціометрів застосовують різні вимірювальні схеми в залежності від розв'язуваних аналітичних задач і вимог до метрологічних характеристик. Схеми абсорбціометрів можуть відрізнятися між собою числом довжин хвиль (каналів) і кювет (променів), що беруть участь у вимірювальному процесі, а також способом порівняння сигналів, одержуваних у проміжних перетворювачах (вирахування, розподіл, множення та ін.).

Найбільш поширені два типи вимірювальних схем — одноканальні двопроменеві і двоканальні однопроменеві. Аналізатори, засновані на одноканальних двопроменевих схемах мають мінімальні похибки від зміни спектральних характеристик випромінювача, приймача випромінювання й інших елементів. Однак похибки таких приладів великі через неоднаковість забруднення вікон кювет і наявність інших елементів на шляху променів.

Двоканальні однопроменеві схеми забезпечують мінімальні похибки аналізаторів від забруднення вікон кювети і трохи більші похибки від зміни спектральних характеристик елементів схеми. На рис.6 приведена типова схема таких приладів.

 

 

Рис.6. Функціональна схема двоканального однопроменевого інфрачервоного аналізатора. 1-привод компенсаційної заслінки; 2-дзеркало;3 і 12- робочий та зрівняльний світлофільтр; 4 і 11-компенсаційна та нульова заслінки; 5-привод нульової заслінки; 6-давач положення обтюратора; 7-світлороздільне дзеркало; 8-кювета; 9-випромінювач; 10-обтюратор; 13-приймач; 14-підсилювач;15-фазочутливий детектор; 16-підсилювач.

 

Для досягнення необхідних метрологічних характеристик і їхньої стабільності в часі одноканальні двопроменеві аналізатори вимагають ретельної фільтрації від механічних домішок розчину, що надходить у робочу кювету, а двоканальні однопроменеві аналізатори — забезпечення стабільності спектральних характеристик елементів, що досягається стабілізацією живлення і температури.

На рис.7 показана комбінована вимірювальна схема (подвійна одноканальна двопроменева), позбавлена недоліків попередньої схеми.Особливість роботи таких аналізаторів полягає в тому, що при повороті диска обтюратора 11 світлофільтри 4 і 10 по черзі вводяться в потоки випромінювання, що направляються на робочу 5 і порівняльну 9 кювети. Приймач випромінювання 6 роздільно в часі видає електричні сигнали і пропорційні монохроматичному потоку з довжиною хвилі після проходження робочої і порівняльної кювет, і аналогічні сигнали і при довжині хвилі випромінювача . Пристрій 7 виконує операції, у результаті яких покази аналізатора

(6)

де k — коефіцієнт пропорційності.

Рис.7. функціональна схема комбінованого інфрачервоного перетворювача

1 — випромінювач; 2 — дзеркала; 3 — датчик положення світлофільтрів; 4 і 10 — світлофільтри; 5 і 9 — робоча і зрівняльна кювети; 6 — приймач випромінювання; 7 — обчислювальний пристрій; 8 -вторинний прилад; 11 - диск обтюратора

 

Представивши величини в (6) через коефіцієнти перетворення відповідних елементів схеми, неважко показати, що покази аналізатора залежать лише від коефіцієнтів пропускання, складу і товщини шару рідини у кюветах:

.

 

Розвиток і впровадження мікро-ЕОМ відкрило можливість створення якісно нових абсорбціометрів — багатоканальных приладів для аналізу повного складу багатокомпонентних розчинів (рис.8).

Робота такого аналізатора заснована на вимірюванні оптичних густин розчину при різних довжинах хвиль випромінювання і рішенні системи рівнянь наступного виду:

(7)

де п — число компонентів у розчині.

Рис. 8. Функціональна схема багатоканального інфрачервоного аналізатора

1 - випромінювач; 2 — обтюратор; 3 — світлофільтр з регульованою спектральною характеристикою; 4 — давач положення світлофільтра; 5 — привід світлофільтра; 6 — кювета; 7 — приймач; 8 — мікропроцесор; 9 — вторинний прилад.

 

Абсорбційно-оптичні аналізатори рідин дозволяють аналізувати концентрацію: азотної кислоти в будь-яких діапазонах; води в метанолі, ацетоні, етиловому спирті, меланжі, сірчаній й азотній кислотах, оцтовій кислоти, оцтовому ангідриду й ін.; органічних мікродомішок у стічних водах; олій у розчинниках і ін. Основна похибка аналізаторів ±4 % діапазону шкали.