Анализатор жидкости «Флюорат-02-3м»

В результате взаимодействия оптического излучения с веществом изменяются пространственно-временные распре-деления амплитуды, фазы, поляризации, степени когерентности волны. Изменения проявляются в интерференции, дифракции, преломлении, отражении, рассеянии, дисперсии волн.

Оптическое излучение используют в различных сферах, в том числе для контроля веществ: структуры пластмасс и поли-меров, концентрации растворов, структуры тканей, кон-центрации примесей вредных веществ в воздухе и воде, состава нефти и нефтепродуктов, качества продуктов питания и др.

Оптика (от греч. оπτικε−наука о зрительных восприятиях, от греч. οπτοσ видимый, зримый) – раздел физики, в котором изучается оптическое излучение (свет), процессы его распространения и явления, наблюдаемые при взаимодействии света и вещества.

Оптическое излучение представляет собой электро-магнитные волны, поэтому оптика – часть общего учения об электромагнитном поле (электродинамике).

Видимый глазом человека диапазон электромагнитных излучений (= 0,38 – 0,76 мкм) называют светом.

За длинноволновой границей чувствительности зрительной системы простирается инфракрасный (ИК) участок спектра (до 1000 мкм). Инфракрасные лучи оказывают тепловое воздействие на объект контроля. Так, почти половина энергии излучения Солнца приходится именно на эту область спектра.

Волны с длиной света 12 – 380 нм получили название ультрафиолетовых (УФ). Они, как и ИК-волны, не видны человеческому глазу. К особенностям этого диапазона длин волн следует отнести их сильное поглощение обычным стеклом и воздухом.

Анализатор жидкости типа «флюорат-02-3м»

Анализатор жидкости «ФЛЮОРАТ-02-3М» (далее анализатор) предназначен для измерения массовой кон-центрации неорганических и органических примесей в воде, а также воздухе, почве, технических материалах, продуктах питания после переведения примесей в раствор.

Область применения анализатора – аналитический контроль окружающей среды, контроль технологических процессов.

Устройство и работа анализатора

Принцип работы анализатора иллюстрируют оптическая (рис. 2.1) и структурная (рис. 2.2) схемы.

Оптическая схема анализатора может быть условно разбита на три канала: опорный (возбуждения), регистрации люми-несценции и пропускания (фотометрический).

В опорном канале излучение ксеноновой лампы 1, работающей в импульсном режиме, проходит через собирающую линзу2, светофильтр3, выделяющий спект-ральную область возбуждения, отражается от светоделительной пластины4и попадает на приёмник излучения5опорного канала. Электрический сигнал от этого приёмника называется сигналом сравнения и служит для учёта нестабильности работы лампы от импульса к импульсу, а также для запуска импульсной электронной схемы регистрации и обработки сигналов.

В канале пропускания излучение ксеноновой лампы 1проходит через собирающую линзу2, светофильтр канала возбуждения3, светоделительную пластину4, кварцевую кювету с образцом6и, отражаясь от поворотной пластины10и зеркала11, попадает на приёмник излучения12канала пропускания. Электрический сигнал от этого приёмника зависит от оптической плотности образца и называется сигналом пропускания.

Рис. 2.1. Оптическая схема анализатора «Флюората-02-3М»:

1− источник света;2− фокусирующая линза канала возбужде-ния;3− светофильтр канала возбуждения;4− светоделительная пластина опорного канала;5− фотоприёмник опорного канала;6− кювета;7− фокусирующая линза канала регистрации;8− светофильтр канала регистрации;9− фотоприёмник канала регистрации;10− светоделительная пластина канала пропуска-ния;11− фокусирующее зеркало канала пропускания;12− фото-

приёмник канала пропускания

В канале регистрации люминесценции под действием излучения ксеноновой лампы в кювете с образцом происходит возбуждение люминесценции растворённых веществ. В канале регистрации излучение люминесцирующих компонентов пробы из кварцевой кюветы 6проходит через собирающую линзу7, светофильтр8, выделяющий спектральную область, и попадает на приёмник излучения канала регистрации люминесценции9. Электрический сигнал от этого приёмника зависит от концентрации и состава определяемых веществ в растворе и называется сигналом люминесценции.

Результаты измерений по всем трём каналам связаны между собой следующими соотношениями.

Для методов «люминесценция» и «фосфоресценция»

J = , (2.1)

а для метода «фотометрия»

J = , (2.2)

где J– итоговый результат измерений в условных (прибор-ных) единицах;J_люм– результат измерений по каналу регистрации люминесценции;J_оп– результат измерений по опорному каналу;J_фт– результат измерений по фотометрическому каналу;n– число усредняемых изме-рений;k– приборная константа.

Низковольтный

блок питания

~ 220 В

Импульсный

источник света

Измерительный

блок

Оптическая

схема

Контроллер

Панель

управления

Рис. 2.2. Структурная схема анализатора «Флюорат-02-3М»

Анализатор (рис. 2.2) состоит из низковольтного блока питания, импульсного источника света, измерительного блока, включающего в себя фотоприёмники всех трёх каналов, микропроцессорного контроллера и пульта управления с жидкокристаллическим графическим дисплеем (далее ЖК-дисплей) и клавиатурой.

Низковольтный блок питания преобразует переменное напряжение сети в нестабилизированное постоянное напряжение 12 В, а затем в постоянное стабилизированное напряжение (+ 5 В, + 15 В, – 15 В), необходимое для питания измерительного блока и контроллера.

Импульсный источник светавырабатывает световые импульсы длительностью 100 мкс с частотой, определяемой микропроцессорным контроллером (5 Гц).

Измерительный блоксодержит приёмники излучения, служащие для преобразования световых сигналов в электрические сигналы пропускания, сравнения и люминесценции и осуществляет регистрацию сигналов, поступающих от приёмников.

Панель управленияслужит для выбора режимов работы прибора, ввода и вывода значений исходных параметров и результатов измерения на ЖК-дисплей.

Микропроцессорный контроллеробеспечивает выполнение команд, поступающих с клавиатуры, хранение в оперативной памяти значений исходных параметров, контролирует работу всех систем, управляет запуском импульсного источника света, обменом данными по каналу RS-232, выводом данных и сообщений об ошибках на дисплей.

ОРГАНЫ УПРАВЛЕНИЯ АНАЛИЗАТОРОМ

Общие сведения и общие режимы

В кюветном отделении (рис. 2.3) расположены гнёзда для установки светофильтров возбуждения и регистрации и стандартной кварцевой кюветы К10.

На панели управления расположены буквенно-цифровые и функциональные клавиши, и графический дисплей.

Клавиши «F1», «F2» служат для регулировки контраста изображения на экране дисплея.

Клавиша «F3» позволяет переходить в режим ввода и редактирования текста, переключать русский и латинский регистр, а также включать и выключать печать.

Клавиша «Ent» (англ. еnter – ввод) служит для ввода данных в память, запуска режима «Измерение» и перехода в меню нижнего уровня.

Клавиша «Esc» (англ. еscape – отмена) даёт возможность отменять операции и переходить в меню верхнего уровня.

Клавиши «», «», «» и «» перемещают курсор по меню.

Рис. 2.3. Общий вид анализатора «Флюорат-02-3М»:

1 − клавиатура;2– жидкокристаллический дисплей;3 − флажок, замыкающий датчик крышки;4 − крышка кюветного отделения;

5– кюветное отделение

УФХ

ЩЬЫ

ЦЧШ

- . /

ЭЮЯ

Рис. 2.4. Панель управления анализатора

Для установки контраста изображения на экране дисплея нажмите и удерживайте клавишу «F1» или «F2» до достижения желаемой чёткости.

Режим ввода и редактирования параметров

С клавиатуры анализатора можно ввести следующие параметры:

а) название определяемого вещества;

б) метку пробы;

в) фамилию оператора (лаборанта);

г) номера используемых светофильтров;

д) значения концентраций и градуировочных коэффициентов в градуировочной таблице;

е) специальные параметры в методах измерения «хеми-люминесценция» и «фосфоресценция»;

ж) дату.

Редактирование параметров г, д, еижрассматривается в соответствующих разделах.

Редактирование параметров а, бивпроводится при помощи клавиши «F3» следующим образом.

Перейдите в соответствующее меню (см. Система меню анализатора).

нажмите клавишу «F3». На дисплее появится диалоговое окно:

выберите пункт «изменить», нажмите «Ent». (при необходимости удаления ранее введённого слова выберите пункт «удалить» и нажмите «Ent»). Появится следующее диалоговое окно:

при помощи буквенно-цифровых клавиш наберите нужное слово. Каждой клавише соответствуют три буквы и цифра, сменяющие друг друга при последовательном нажатии клавиши.

перемещение на следующую позицию осуществляется при помощи клавиш «» и «», замена прописной буквы на строчную − при помощи клавиши «» (замена строчной на прописную – клавишей «»), переход с русского алфавита на латинский и обратно – нажатием клавиши «F3».

завершите ввод нажатием клавиши «Ent».

Сменные светофильтры

Выделение необходимых для анализа спектральных областей в каналах возбуждения и регистрации производится при помощи сменных светофильтров.

Светофильтры (кроме № 1 и № 3) входят в состав наборов для анализа конкретных веществ. Хотя один и тот же светофильтр можно использовать при определении нескольких веществ, к одному прибору светофильтр с одним номером поставляется один раз. Это объясняется тем, что светофильтры с одинаковыми номерами в разных партиях изготовления могут отличаться по некоторым своим характеристикам (например, по величине пропускания), и случайная замена светофильтра во время работы может привести к неверным результатам измерения.

Градуировка и измерения при работе с одним веществом должны проводиться при одних и тех же экземплярах светофильтров.

СИСТЕМА МЕНЮ АНАЛИЗАТОРА

Общая схема меню приведена на рис. 2.5.

Меню «Список веществ»

Меню содержит список названий веществ, ввёденных пользователем. Максимально можно ввести 16 названий, в каждом − не более пяти знаков. Названия располагают в два столбца. Образец заполнения меню приведён ниже.

Каждое название вещества открывает систему подменю («меню данного вещества»), куда можно ввести соответствующий этому веществу метод измерения и заполнить градуировочную таблицу. Удаление вещества из списка приводит к обнулению градуировочной таблицы и установлению метода измерения «люминесценция» (установка по умолчанию).

Установив курсор на название и нажав «Ent», можно перейти в меню «Выбор метода измерения».

Меню «Выбор метода измерения»

В этом меню осуществляются следующие операции:

− ввод номеров светофильтров;

− выбор метода измерения;

− переход в меню «Градуировочная таблица». Для этого установите курсор на пункт «Градуировка» и нажмите «Ent»;

− переход в «Основное меню» нажатием «Esc».

Меню «Методы измерения»

Меню представляет собой список из 4-х методов измерения, реализованных на анализаторе «Флюорат-02-3М»:

− люминесценция;

− фотометрия;

− хемилюминесценция;

− фосфоресценция.

В методах «хемилюминесценция» и «фосфоресценция» требуется указать дополнительные параметры.

После выбора метода нажатием «Ent» или «Esc» вернитесь в меню «Выбор метода измерения».

Меню «Градуировочная таблица»

В этом меню осуществляется градуировка анализатора для каждого конкретного вещества. Максимальное число градуировочных точек − 7, включая фон. Энергонезависимая память анализатора позволяет сохранить значения сигналов градуировочных растворов при выключении прибора. Сохранение происходит в момент перехода в «Основное меню».

Нажатием клавиши «Esc» можно выйти из «Градуировочной таблицы» в меню «Выбор метода измерения» и еще одним нажатием «Esc» − в «Основное меню».

Меню «Основное меню»

Именно это меню возникает на дисплее после включения прибора и сброса заставки.

В «Основном меню» можно ввести и отредактировать параметры «фамилия оператора», «метка пробы» и «дата». Максимально возможное число операторов и меток проб − по 16, число знаков в каждом слове − до 14. Выбор нужной фамилии или метки из списка осуществляется нажатием клавиш «» и «».

Фамилию оператора или метку пробы из списка можно, установив на него курсор, нажав клавишу «F3» и выбрав пункт «удалить».

Из «Основного меню» можно перейти:

− в меню «Список веществ», установив курсор на название вещества и нажав «Ent»;

− в меню «Измерение», установив курсор на пункт меню «Измерение» и нажав клавишу «Ent».

Меню «Измерение» (Режим «Измерение»)

В меню «Измерение» можно провести следующие операции.

Измерить величину сигнала фонового раствора (операция, аналогичная измерению J0), установив курсор на пункт «F» и нажав «Ent»;

Измерить величину концентрации раствора и его про-пускания (параметр «Т», в процентах), установив курсор на пункт «Измерение» и нажав «Ent»;

Измерить величину оптической плотности раствора.

Включить или выключить вывод результатов на печать или в архив.