способ спектральных измерений и спектрофотометр для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ спектральных измерений, использующий атомное поглощение излучения по однолучевой схеме при учете неселективного поглощения, в котором формируют периодическую последовательность двух разных по амплитуде импульсов источника излучения, разнесенных друг от друга с определенной скважиностью, отличающийся тем, что формируют непосредственно примыкающие друг к другу разные по амплитуде импульсы источника излучения.

2. Спектрофотометр, базирующийся на использовании атомного поглощения излучения и содержащий спектральную лампу, импульсный источник питания лампы, систему освещения, атомизатор, монохроматор и электронную систему, состоящую из фотоэлектронного умножителя ФЭУ с предусилителем, аналоговой схемы выделения, схемы регистрации, обработки сигналов, формирователя импульсов управления, отличающийся тем, что в электронную схему дополнительно введены первый, второй, третий, четвертый коммутирующие элементы, соответственно, первый, второй, третий входные усилители, источник постоянного напряжения смещения, аналоговая схема выделения аналитического сигнала, преобразователь интервала времени в цифровой код, электронная вычислительная машина ЭВМ, причем выход ФЭУ с предусилителем электронной схемы соединен с входами первого, второго, третьего коммутирующих элементов, выходы которых соединены соответственно с входами первого, второго и третьего входных усилителей, вход четвертого коммутирующего элемента соединен с источником постоянного напряжения смещения, а первый, второй, третий входные усилители и четвертый коммутирующий элемент выходами соединены с аналоговой схемой выделения сигнала, вторые входы первого, второго, третьего и четвертого коммутирующих элементов соединены с выходом формирователя импульсов управления, выход аналоговой схемы соединен с преобразователем интервала времени в цифровой код, который соединен с ЭВМ, далее с формирователем импульсов управления, который соединен с аналоговой схемой выделения аналитического сигнала.

3. Спектрофотометр по п.2, отличающийся тем, что в аналоговую схему выделения введены компенсатор и схема отношения, состоящая из устройства разделения сигналов, усилителя-ограничителя, аналоговых интеграторов первого и второго каналов измерения, компаратора, формирователя интервала времени T, первого электронного ключа, причем вход устройства разделения соединен с выходом компенсатора, а выходы устройства разделения соединены соответственно через усилитель-ограничитель со входом интегратора первого канала, а второй выход, минуя усилитель-ограничитель, - с выходом интегратора второго канала, выход интегратора второго канала через первый электронный ключ соединен также с входом интегратора первого канала, а выход интегратора первого канала подсоединен ко входу компаратора, выход компаратора соединен с входом формирователя интервала времени, выход которого связан со входом преобразователя интервала времени в цифровой код, при этом входы управления интеграторов, устройства разделения, формирователя интервала времени соединены с формирователем импульсов управления.

4. Спектрофотометр по п.2, отличающийся тем, что в аналоговую схему выделения введены компенсатор и схема отношения, состоящая из устройства разделения, первого и второго преобразователей импульсного напряжения, соответственно, первого и второго каналов измерения в постоянные напряжения, интеграторов первого и второго каналов измерения, компаратора и аналого-цифрового преобразователя, причем вход устройства разделения соединен с выходом компенсатора, а выходы устройства разделения подключены соответственно к информационным входам первого и второго преобразователей импульсного напряжения в постоянные напряжения, выходы которых соединены с информационными входами первого и второго интеграторов, а управляющие входы преобразователей импульсного напряжения - с формирователем импульсов управления, выход второго интегратора подключен к первому входу компаратора, а источник постоянного напряжения - ко второму входу компаратора, который через формирователь импульсов управления подает импульсы управления на управляющие входы интеграторов, выход интегратора первого канала соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого связан со входом ЭВМ.

5. Спектрофотометр по п. 3 или 4, отличающийся тем, что компенсатор аналоговой схемы выделения содержит повторитель напряжения на первом операционном усилителе с первым и вторым резисторами, резистивный делитель, включающий третий и четвертый резисторы, второй операционный усилитель с пятым резистором в цепи отрицательной обратной связи, шестой резистор, конденсатор, перекидной электронный ключ, причем точка соединения третьего и четвертого резисторов подсоединена с неинвертирующему входу первого операционного усилителя, другой вывод третьего резистора соединен с выходом второго операционного усилителя, с пятым резистором и вторым контактом перекидного электронного ключа, первый контакт которого соединен с входом компенсатора и первым резистором, общий контакт перекидного ключа соединен с выводом шестого резистора, другой вывод которого подключен к точке соединения неинвертирующего входа второго операционного усилителя и конденсатора, вторые выводы конденсатора и четвертого резистора соединены на общую точку, управляющий вход перекидного ключа связан с формирователем импульсов управления.

6. Спектрофотометр по п.3, отличающийся тем, что интегратор канала измерения содержит операционный усилитель, в цепи отрицательной обратной связи которого включены конденсатор и первый электронный ключ, а также второй и третий электронные ключи и четыре резистора, при этом третий ключ включен между общей шиной и третьим резистором, второй вывод которого соединен с точкой соединения первого и четвертого резисторов, конденсатора и инвертирующего входа операционного усилителя, второй вывод четвертого резистора соединен с вторым электронным ключом, второй вывод которого соединен с входом интегратора, второй резистор соединен между общей шиной и неинвертирующим входом операционного усилителя, а управляющие входы электронных ключей соединены с формирователем импульсов управления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технической физике и предназначается для определения концентрации химических элементов при спектральных измерениях различных растворов.

По способу спектральных измерений известен способ учета нерезонансного поглощения в атомно-абсорбционном анализе с помощью разнесенных во времени измерительных импульсов [1].

Недостатком этого способа является недостаточная точность учета нерезонансного поглощения аналитической линии.

Наиболее близким по технической сущности является способ, реализованный в атомно-абсорбированном анализаторе, использующем учет нерезонансного поглощения с помощью сдвоенных разнесенных во времени прямоугольных импульсов измерения. Прибор выполнен по однолучевой схеме измерения атомного поглощения с двухимпульсным питанием. Анализатор содержит спектральную лампу, соединенную с импульсным генератором через формирователь импульсов и усилитель мощности, атомизатор, систему освещения, монохроматор, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), устройство разделения импульсов, логарифматоры, вычитающее устройство и индикаторное устройство [2] . Для обеспечения учета нерезонансного поглощения с помощью импульсного генератора и формирователя импульсов вырабатывается периодическая последовательность сдвоенных прямоугольных импульсов с различными амплитудами и длительностями (t₁ 1 мс, t₂ 0,4 мс) и расстоянием между ними, равным полупериоду частоты следования импульсов f_c (f_c = 50 Гц), или скважностью При этом спектральные составляющие помех f_п в частотном диапазоне не отрабатываются схемой отношения (не исключается при отношении двух импульсов, разнесенных во времени на T_c/2). С другой стороны, шумы с f_п 1 кГц хорошо фильтруются при поимпульсном интегрировании сигналов первого и второго каналов. Таким образом, на выходе электронного измерительного тракта появляются спектральные помехи в диапазоне 0,1-1 кГц, что является недостатком данного спектрального способа, так как приводит к снижению точности измерений.

Задачей изобретения является повышение точности атомно-абсорбционного анализа за счет неселективного поглощения последовательностью неразрывно следующих друг за другом прямоугольных разных по амплитуде импульсов источника излучения (фиг. 1а). При этом расстояние между передними фронтами импульсов сокращается до величины длительности импульса первого канала (Q = 1), т.е. схемой отношения не фильтруются помехи с Однако, как указывалось выше, шумовые составляющие в данном частотном диапазоне устраняются при поимпульсном интегрировании сигналов. Таким образом, аналоговым измерительным трактом обрабатывается весь частотный диапазон спектральной помехи, улучшая отношение сигнал/шум - повышая точность измерений.

Реализацией этого способа является спектрофотометр, функциональная схема которого изображена на фиг. 2.

Спектрофотометр состоит из спектральной лампы линейчатого спектра 1, соединенной с импульсным источником питания 2, атомизатора 4, системы освещения 5, 6, монохроматора 7 и электронной системы, включающей ФЭУ с предусилителем 8, коммутационные элементы 9, 10, 11, 12, источник постоянного напряжения Есм 13, входные усилители 14, 15, 16, аналоговую схему выделения и обработки аналитического сигнала 17, формирователь импульсов управления (ФИУ) 3, преобразователь 18 промежутка времени T в цифровой код N и ЭВМ (процессор, дисплей и печатающее устройство) 19. В свою очередь, в аналоговую схему входят компенсатор постоянной составляющей сигналов 20 и схема отношения 21, содержащая устройство разделения сигналов 22, усилитель-ограничитель 23, интеграторы первого 24 и второго 25 каналов, компаратор 26, формирователь интервала времени T 27 и первый электронный ключ 28.

Выбор работы спектрофотометра осуществляется подачей команд через клавиатуру ЭВМ на формирователь импульсов управления 3, который вырабатывает необходимые сигналы коммутации, синхронизации и управления. В режиме атомно-абсорбционных измерений, в котором используется данный способ учета нерезонансного поглощения, прибор работает по однолучевой схеме измерения атомного поглощения с двухимпульсным питанием ЛС. Выбор режима осуществляется с помощью коммутационного элемента 11 и электронного ключа 28.

С выхода ФЭУ последовательность примыкаемых друг к другу разных по амплитуде импульсов первого и второго каналов измерения (фиг. 1а) через коммутационный элемент 11 и входной усилитель 16, служащие для согласования выхода предусилителя ФЭУ с нагрузкой по направлению и сопротивлению, поступает на компенсатор постоянной составляющей 20. Компенсатор исключает постоянную составляющую сигналов U₀ (фиг. 1б), обусловленную излучением пламени, темновым током ФЭУ и т.п. С выхода компенсатора импульсы подаются к схеме отношения 21, на выходе которой формируется интервал времени t как функция отношения амплитуд сигналов первого и второго каналов U₁/U₂ (фиг. 1д). Далее интервал времени t устройством 18 преобразуется в двоичный цифровой код и поступает на ЭВМ для дальнейшей обработки результатов измерения.

По устройству спектрофотометрии известен атомно-абсорбционный (АА) анализатор, содержащий спектральную лампу (ЛС), блок питания, систему освещения, атомизатор, системы выделения, регистрации и обработки аналитического сигнала.

Недостатком является невозможность работы в режиме измерения эмиссии и спектрофотометрии.

Наиболее близким по технической сущности является анализатор [2], который работает по однолучевой схеме измерения атомного поглощения с двухимпульсным питанием ЛС для автоматической коррекции нерезонансного поглощения.

Недостатком является отсутствие режимов эмиссионного и спектрофотометрического измерений.

Задачей, на решение которой направлено изобретение по п.2, является расширение функциональных возможностей спектрофотометра, упрощение схемы электронной обработки информации, повышение точности определения концентрации анализируемого элемента. Эта задача решается тем, что с помощью коммутационных элементов и входных устройств наряду с атомно-абсорбционным методом измерения дополнительно вводятся эмиссионный и спектрофотометрический методы измерения, причем обработка анализируемых сигналов осуществляется с помощью общего измерительного тракта. Использование для спектрофотометрического метода источника излучения сплошного спектра источника с линейчатым спектром повышает чувствительность и, как следствие, увеличивает точность измерения этого метода.

Блок-схема спектрофотометра, объединяющего функции АА, эмиссионного и спектрофотометрического методов анализа, приведена на фиг. 2. В режиме АА измерений прибор работает по однолучевой схеме измерения атомного поглощения с двухимпульсным питанием ЛС для автоматической коррекции нерезонансного поглощения. Существует также режим АА измерений с одноимпульсным питанием ЛС, который используется для увеличения чувствительности измерений при отсутствии нерезонансного поглощения. При спектрофотометрическом определении концентрации вещества используется постоянно-токовый режим ЛС.

Описание работы в АА двухимпульсном режиме работы прибора приведено выше. Периодическая последовательность непосредственно следующих друг за другом импульсов измерения компенсатором 20 освобождается от постоянной составляющей сигналов, разделяется по двум каналам устройством 22 и фиксируется интеграторами 24 и 25 и схемой отношения 21, выходной сигнал которой - временной интервал t - есть функция отношения усредненных напряжений первого и второго измерительных сигналов.

С помощью коммутационных элементов 10 и 12 выполняется режим спектрофотометрических измерений: постоянно-токовый сигнал с выхода ФЭУ 8 через коммутационный элемент 10 и входной усилитель 15 непосредственно поступает на вход 2 схемы отношения 21, которая вырабатывает интервал времени t в каждом периоде частоты синхронизации, причем в качестве сигнала второго канала используется напряжение смещения Eсм источника постоянного напряжения 13. Временной интервал t преобразуется в количество импульсов N в двоичном коде и обрабатывается компьютером ЭВМ 19.

И, наконец, коммутацией элементов 9 и 12 вводится режим измерения эмиссии пламени, при этом постоянно-токовый сигнал с частотой синхронизации с выхода предусилителя ФЭУ 8 через коммутирующий элемент 9 и входной усилитель 14 подается на второй вход схемы отношения 21. Далее цикл обработки информации соответствует режиму спектрофотометрических измерений.

Известны изобретения на атомно-абсорбционные спектрофотометры, в которых учет нерезонансного поглощения осуществляется при использовании дополнительного дейтериевого источника излучения или с одним источником линейного излучения. При этом необходимо получать отношение двух сигналов с разной шириной спектральной линии и логарифм этого отношения для линеаризации эталонировочной (градуировочной) характеристики. Получение отношения сигналов осуществляют двумя способами.

1. С помощью аналоговой схемы производят импульсное интегрирование, логарифмирование сигналов и их вычитание, т.е. получают логарифм отношения.

Недостатком такой схемы обработки является наличие аналогового логарифма, существенно уступающего по точности цифровому.

2. С помощью аналоговой схемы осуществляют импульсное интегрирование, аналого-цифровым преобразователем сигналы переводят в цифровой код ЭВМ, где получают отношение и логарифм отношения этих сигналов.

Недостатком такого способа обработки информации является требование разработки многоразрядного АЦП (не менее 20 разрядов), так как при ослаблении входных сигналов в 2 и более число раз должна сохраняться точность преобразования.

Наиболее близким по технической сущности является уже отмеченный выше атомно-абсорбционный анализатор [2] . После схемы разделения импульсные сигналы U₁ и U₂, соответствующие излучению резонансной линии определяемого элемента с различной шириной линии, поступают по двум каналам логарифмирования и затем на вычитающее устройство, на выходе которого получают

lgU₁ - lgU₂ = lgU₁/U₂. (*)

Недостатком такой схемы обработки измерительных сигналов, кроме указанного выше наличия аналогового логарифматора, является сложность получения постоянства логарифма отношения при ослаблении входных сигналов в 5, 10 раз, что может наблюдаться при нестационарных процессах атомизации, например электротермическом. Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение точности определения концентрации анализируемого элемента в присутствии оптических помех, а также при ослаблении сигналов измерения в случае нестационарных процессов атомизации (входные сигналы в процессе измерения изменяются на порядок и более) и упрощение аналоговой электронной схемы.

Это достигается тем, что в аналоговую схему 17 (фиг.2) вводится схема отношения, в которой для улучшения отношения сигнал/шум дополнительно осуществляется интегрирование входных сигналов U₁, U₂.

Таким образом, вместо логической цепи обработки сигналов (*) получают отношение предварительно проинтегрированных измерительных импульсов = U₁/U₂, преобразуют его в цифровой код ЭВМ, где выполняют операции логарифмирования и вычисления концентрации.

Главным критерием при разработке схемы отношения является постоянство (нормирование сигналов) при ослаблении входных сигналов в 10 и более число раз, обусловленное неселективным поглощением излучения анализируемого элемента, процессами электротермической атомизации, концентрирования атомов и т. п. Это позволило упростить схему аналого-цифрового преобразователя, так как на вход его поступают нормированные аналоговые сигналы, а также увеличить точность при анализе нестационарных процессов, например, при концентрировании, электротермической атомизации.

Практическая реализация схемы отношений была найдена методом математического моделирования. С целью предварительной фильтрации шумов, сглаживания входных сигналов для улучшения отношения сигнал/шум в электронной схеме необходимо наличие аналоговых интеграторов, в нашем случае двух. Пусть на вход одного из них поступают импульсы измерения первого канала амплитудой U_вх1, на вход другого - импульсы второго канала U_вх2. После интегрирования имеем



Интегрирование производили при установившемся значении тока в спектральной лампе (исключаются участки, соответствующие переходным процессам, - передние и задние фронты импульсов), то есть по "полкам" импульсов (фиг. 1б), где амплитуду с достаточным приближением можно считать постоянной. Тогда (1) перепишем



где ₁ = R1C1, ₂ = R2C2 - постоянные интегрирования первого и второго интеграторов.

В общем случае имеем 2 уравнения с 6-ю неизвестными. С точки зрения электронной реализации интерес представляют два варианта.

Вариант 1. Если уравнять выходные напряжения интеграторов U_вых1 = U_вых2, то из (2) получим



Если ограничить один из сигналов, например сигнал первого канала, временем интегрирования t₁ = t_и1 = const, то время интегрирования по сигналу второго канала до достижения равенства (3) будет



Практический реализацией данного варианта (п. 3 формулы изобретения) является схема отношения 21 фиг.2. В режиме АА измерений (двухимпульсный вариант) с выхода компенсатора 20 на вход устройства разделения 22 схемы отношения 21 подается последовательность неразрывно следующих друг за другом прямоугольных разных по амплитуде импульсов первого 1к и второго 2к каналов (фиг. 1б). Усилителем-ограничителем 23 сигналы усиливаются, а импульсы второго канала ограничиваются во избежание перегрузки интегратора 24. Таким образом, на вход интегратора 24 подаются импульсы первого канала, а на вход интегратора 25 - импульсы второго канала.

Интегратор первого канала 24 имеет три режима работы, задаваемые ФИУ3: измерения (линейное интегрирование - участок I диагр. в на фиг.1), запоминания (хранения информации - участок II диагр. в) и участок III - формирования величины t. В режиме измерения происходит линейное нарастание напряжения интегратора за фиксированное время t_и1. Затем он переходит в режим запоминания, при этом интегратор второго канала 25 интегрирует импульсы с амплитудой U_вх2 в течение фиксированного времени t_и2 (участок I на дигр. г фиг. 1). В момент окончания t_и2 с помощью коммутационного элемента 28 ко входу интегратора 24 подключается выходное отрицательное напряжение интегратора 25, находящегося в режиме запоминания (участок II диагр. г) и происходит вычитание (линейное уменьшение напряжения на выходе интегратора 24, участок III диагр. в). Момент начала вычитания соответствует началу формирования устройства 27 через ФИУ3 интервала времени . При достижении исходного нулевого уровня, т.е. выполнении равенства (3), срабатывает компаратор 26, что соответствует окончанию формирования t (диагр. б, г). При завершении цикла образования t на интеграторы с ФИУ подаются импульсы "Сброс" - установление начальных напряжений, и далее цикл измерения повторяется.

В режимах измерения эмиссии, спектрофотометрическом и одноимпульсном атомно-абсорбцинном вместо сигнала второго канала U_вх2 коммутирующим элементом 12 на момент вычитания (участок III диагр. в фиг.1) от источника постоянного напряжения 13 на вход интегратора 24 подается напряжение уставки, при этом согласно (4) интервал времени t пропорционален входному сигналу U_вх1.

Вариант 2. Пусть время интегрирования интеграторов одинаковое t₁ = t₂ = t_o.

Если исключить из (2) t_o и ограничить нарастание одного из выходных сигналов интеграторов уровнем U₀, например U_вых.2 = U₀ (компаратор с порогом срабатывания U₀), то из (2) получим



где

Блок-схема реализации этого варианта (п.4 формулы изобретения) приведена на фиг. 3. Она включает устройство разделения 22, преобразователи 29 и 30 импульсных напряжений первого и второго каналов в постоянные напряжения, интеграторы 24, 25, компаратор 26, источник постоянного напряжения 31 и формирователь импульсов управления 3 (ФИУ), с помощью которого осуществляются синхронизация и управление работой устройства.

Работа устройства происходит следующим образом. Импульсные сигналы первого и второго каналов с выхода устройства разделения 22 с помощью преобразователей 29 и 30 преобразуются в постоянные напряжения соответственно первого и второго каналов. По команде с ФИУ3 эти напряжения одновременно поступают на интеграторы первого 24 и второго 25 каналов и осуществляется режим измерения - линейный рост напряжения на выходе интеграторов (участки I на диаграммах б и в фиг. 3Б). При достижении напряжения на выходе интегратора 25 порогового напряжения U₀ (подается на вход компаратора от источника питания 31) срабатывает компаратор 26 и через ФИУ отключает входы интеграторов 24, 25, т.е. переводит их в режим хранения информации (участки II на диагр. б и в). Так как время интегрирования интеграторов одинаково, то согласно (5) выходное напряжение интегратора первого канала равно отношению входных напряжений первого и второго каналов. По истечении режима хранения, определяемого временем преобразования АЦП, сигналом от ФИУ ("Сброс") интеграторы обнуляются и далее цикл измерения повторяется.

По п. 5 формулы изобретения известен атомно-абсорбционный анализатор, в котором компенсатор постоянной составляющей выполнен по схеме автоматической отрицательной обратной связи. Функциональная схема устройства приведена на фиг. 4А. Выходные сигналы с постоянной составляющей U₀ (фиг.4Б) поступают на вход усилителя, выполненного на ОУ D1, выход которого через электронный ключ К связан с интегратором на ОУ D2. Ключ К замыкается управляющими сигналами, поступающими с БУ, на время промежутка t_п между измерительными импульсами, при этом импульсное напряжение подложки амплитуды U₀ интегратором преобразуется в постоянный уровень, который прикладывается к неинвертирующему входу D1 в противофазе с постоянной составляющей входного сигнала, т.е. вычитается из него.

Недостатком этой схемы является большая инерционность схемы (до 17-20 периодов повторения), обусловленная значительной величиной постоянной = CR₃ (при малых наблюдаются выбросы - "звон", снижающие точность измерений).

Наиболее близким по технической сущности является анализатор, в котором компенсатор выполнен по схеме, представленной на фиг.5. Ключ К замыкается управляющими сигналами со схемы управления Сх.У на время промежутка t_п между импульсами измерения (фиг.4Б), конденсатор С заряжается до напряжения подложки U₀, которое вычитается из входной последовательности сигналов, тем самым исключая постоянную составляющую сигналов.

Недостатком данной схемы является наличие погрешности при компенсации постоянной составляющей, обусловленной разными значениями входного тока I_вх микросхемы при размыкании и замыкании ключа К вследствие измерения входного сопротивления (при замыкании ключа входные сопротивления одинаковы по инвертирующему и неинвертирующему входам и равны R/2, при размыкании - по инвертирующему сопротивление остается R/2, а по неинвертирующему равно параллельному соединению сопротивлений утечки ключа, конденсатора и входного сопротивления микросхемы). Это приводит к появлению погрешности в определении отношения сигналов на выходе измерительного тракта при изменении величины постоянной составляющей сигналов (например, при замене пламени пропан-воздух на ацетилен-воздух, ацетилен-закись азота фон и погрешность анализа возрастает в десятки раз).

Задачей, на решение которой направлено дополнительное изобретение, является исключение погрешности измерений за счет измерения величины постоянной составляющей сигналов.

Это достигается при использовании специально разработанной схемы компенсатора, показанной на фиг.6. По сравнению со схемой фиг.5 в нее дополнительно вводится повторитель на ОУ D2, а вместо ключа на замыкание используется электронный перекидной ключ К29. При замыкании под действием управляющих импульсов ФИУ3 ключа К29 на входной сигнал U_вх (конт.1) на время промежутка между импульсами t_п (фиг.1а и фиг.4Б) конденсатор С1 заряжается до напряжения подложки U₀, а при следовании измерительных сигналов ключ коммутирует цепь R6-C1 на выход операционного усилителя. Так как R1=R2=R3=R4= R5=R6=R, то входные сопротивления, а следовательно, и входные токи I_вх одинаковы по инвертирующим и неинвертирующим входам ОУ D2 и D1 в обоих положениях перекидного ключа К29.

По п.6 формулы изобретения известен аналоговый интегратор, который выполнен по схеме, показанной на фиг. 7А. При замыкании К2 по сигналу с ФИУ (режим "Сброс") осуществляется обнуление интегратора (участок I на фиг.7Б). При замкнутом ключе К1 и разомкнутом К2 (режим "Измерение") происходит интегрирование за время t_и1 и t_и2 по "полкам" импульсных сигналов (уч-к II на фиг.7Б) и в случае, когда оба ключа разомкнуты, интегратор переходит в режим запоминания (участок III).

Недостатком этой схемы интегратора является наличие ошибки в измерении сигналов за счет адитивной составляющей, образующейся вследствие различия во входных сопротивлениях по инвертирующему и неинвертирующему входам ОУ и, как следствие, в величинах разности входных токов I_вх, в режимах "Сброс" и "Измерение". Задачей, на решение которой направлено дополнительное изобретение, является исключение погрешности измерений за счет создания сбалансированной схемы в указанных выше режимах работы интегратора.

Это достигается путем использования схемы, представленной на фиг.8. В сравнении с интегратором фиг.7 в схему дополнительно введена цепь - электронный ключ К32 и резистор R9 для привязки инвертирующего входа ОУ к общей шине в режиме "Сброс", а также резистор R10. Причем R9=R10=R, а R7=R8=R/2, т. е. половине от значений R9 и R10. В результате входные сопротивления по инвертирующему и неинвертирующему входам ОУ одинаковы в режимах работы интегратора "Сброс" (электронные ключи K31, K32 замкнуты, K30 разомкнут) и "Измерение" (K30 замкнут, K31, K32 разомкнуты). В режиме "Хранение" все ключи разомкнуты.

Предложенное изобретение отличается новизной. Исходя из принципов оптимальной обработки информации (с целью минимизации ошибок измерения) и создания универсального прибора, позволяющего с помощью одного измерительного тракта, с одной стороны, производить работу в атомно-абсорбционном режиме, в режимах измерения эмиссии и спектрофотометрии, с другой - анализировать как стационарные (пламенная атомизация), так и нестационарные процессы (электротермическая атомизация, работа с приставкой-концентратором), были разработаны и апробированы новые электронные схемы и узлы:

1) два варианта схемы отношения импульсных, разнесенных во времени сигналов измерения;

2) компенсатор постоянной составляющей, исключающий появление аддитивной составляющей сигналов;

3) интегратор импульсных сигналов, исключающий появление аддитивной составляющей в режимах "Сброс", "Измерение", "Хранение". Предложенное изобретение имеет изобретательский уровень. Перечисленные новые электронные схемы и узлы, а также предложенный способ измерения позволили: 1) исключить погрешности измерений, обусловленные нерезонансным поглощением, нестационарным процессом измерения, например электротермической атомизацией; 2) улучшить отношение сигнал/шум - повысить точность измерений; 3) увеличить быстродействие измерительного тракта и, как следствие, осуществлять поимпульсную обработку сигналов, что необходимо при нестационарных процессах атомизации.

Предложенное изобретение является промышленно применимым в разработке атомно-абсорбционных анализаторов, которые выпускаются и успешно внедряются институтом более 30 лет на различных объектах в цветной и черной металлургии, в химической промышленности, медицине, сельском хозяйстве и экологии для контроля содержания металлов в продуктах и сточных водах и др.

Литература

1. Способ атомно-абсорбционного анализа. Выложенная заявка Японии 51-134687, МКИ 113 А31, МКИ G 01 N 21/00.

2. Атомно-абсорбционный анализатор. Патент СССР N 700787, G 01 J 3/42. Опубл. 30.11.79. БИ N 44.

3. В.Л.Шило. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. М.: "Сов.радио", 1979 г.