4 Обгрунтування вибору вимірювальної схеми

4.1 Обґрунтування вибору вимірювальної схеми

Вимірювальні схеми поділяються на 5 груп:

1. Однопроменева одноканальна схема;

2. Двопроменева одноканальна;

3. Однопроменева двоканальна;

4. Двопроменева двоканальна;

5. Багатоканальні

Дослідимо переваги та недоліки кожної зі схем:

4.2 Однопроменева одноканальна схема [3]

Рис. 4.1. Вимірювальна схема однопроменевого одноканального аналізатора.

Елементи:

1. Джерело випромінювання;

2. Світлофільтр;

3. Кювета

4. Приймач випромінювання;

5. Перетворювач електричного сигналу;

6. Пристрій реєстрації.

Для аналізаторів складу, побудованих на принципах абсорбціометрії, характерна доволі велика незмінна складова потоку випромінювання, який падає на приймач випромінювання. Та змінна частина потоку випромінювання, яка містить у собі аналітичну інформацію і повинна вимірюватися, як правило на перевищує 20 % від загального потоку. Тому схеми з безпосереднім відліком мають великі похибки вимірювань і невисоку концентраційну чутливість. В цьому сенсі більш ефективною є схема з електричною компенсацією. Напруга компенсації може бути сталою, тоді її величина повинна забезпечувати нульові покази аналізатора при певній концентрації компонента, що аналізується, або регульованою, тоді положення повзунка потенціометра регулювання градуюється в значення концентрації компонента, що аналізується.

Загальним недоліком обох розглянутих вимірювальних схем є відсутність модуляції потоку випромінювання. Тому на точність вимірювання впливає залежність темнового опору приймача випромінювання від температури оточуючого середовища, а також зміна інтенсивності фонового випромінювання від різних оптичних елементів. Крім того, підсилення сигналу доводиться вести на постійному струмі.

Для контролю нуля в однопроменевих одноканальних схемах замість кювети з пробою, що аналізується, встановлюють порожню кювету. Через нестабільність елементів схеми обумовлену зміною параметрів оточуючого середовища, операцію контролю нуля приходиться проводити досить часто. Періодичність контролю залежить від швидкості зміни параметрів оточуючого середовища. Зазвичай, положення нуля контролюють перед кожним вимірюванням концентрації.

4.3 Двопроменева одноканальна схема [3]

Рис. 4.2. Вимірювальна схема двопроменевого одноканального аналізатора.

а – аналізатор; б – диск модулятора.

Елементи:

1. дзеркало;

2. випромінювач;

3. кювета

4. компенсатор;

5. модулятор потоку випромінювання;

6. напівпрозора пластинка;

7. світлофільтр;

8. приймач випромінювання;

9. попередній підсилювач;

10. газовий детектор;

11. Підсилювач потужності;

12. Привод компенсатора.

Для виключення операції зміни робочої кювети чи кювети порівняння, а також для зручності введення оптичної компенсації використовують двопроменеві одноканальні вимірювальні схеми

Цей метод не дає змоги використовувати всю енергію потоків випромінювання: на приймач попадає тільки половина енергії від кожного із потоків. Половина енергії потоків випромінювання втрачається на напівпрозорій пластинці, яка використовується для зведення променів. Для усунення цього недоліку використовують схему з двома приймачами випромінювання, на кожний із яких попадають потоки випромінювання, які перериваються, або відбиваються диском із дзеркальними секторами. При цьому в будь-який момент часу кожен із потоків попадає на один із приймачів. Слід відмітити, в цьому випадку не ідентичність параметрів двох приймачів випромінювання приводить до зниження стабільності роботи такої схеми.

При використанні двох кювет, одна із яких не проточна, результати аналізу сильно залежать від неселективних забруднень (механічних домішок і забруднення оптичних елементів). Цей недолік відсутній у схем, в яких використовується одна кювета, а сигнал порівняння формується при пропусканні через кювету випромінювання, яке не поглинається жодним із компонентів, які присутні у пробі, що аналізується.