202981. lajstromszámú szabadalom • Mérési elrendezés szilárd, folyékony vagy gáznemű anyagok fizikai jellemzőinek optikai úton történő mérésére
1 HU 202981 B 2 A találmány tárgya optikai mérési elrendezés szilárd, folyékony vagy gáznemű anyagok fizikai jellemzőinek, pl. gázok és folyadékok fényelnyelőképessége, illetve az ezzel összefüggésben lévő oldottanyag-koncentráció meghatározása; vagy felületek fényvisszaverő-képességének mérése, illetve ennek és egy hűtött tükörnek felhasználóséval gázok harmatpont jónak (nedvességtartalmának) meghatározása. Az ismert megoldásokban ezen célokra különféle egymástól eltérő felépítésű műszereket alkalmaztak. Az anyagminőség, illetve az anyagkoncentrációnak az obszorpció, illetve a transzmisszió mérése útján történő meghatározása az abszorbciós spektrofotométereket alkalmazzák. Az e célra szolgáló optikai elrendezés más, mint a gázok nedvességtartalmának mérésére szolgáló tükrös harmatpontmérő optikai felépítése. A spektrofotométerek egy- vagy kétfényutas kialakításúak. Az egyfényutas felépítésűek egyszerűek, de az esetleges fényintenzitás ingadozás miatt nagy mérési hibával rendelkeznek. A kétfényutas spektrofotométerek a két külön fényúton haladó fény intenzitását hasonlítják össze. E berendezésekben a fényforrás és az érzékelő/k között két, geometriai-optikai szempontból teljesen azonos fényút van kialakítva. A két fényút intenzitását vagy két azonos fényérzékelő méri, vagy egy forgó tükör felváltva vetíti ezeket a közös fényérzékelőkre. A berendezés egy fényforrásból (általában xenonlámpa), monokromátorból, fényelosztó berendezésből (pl. forgó türkörszelektor), mérő és referenciák üvettából, egy vagy két fényérzékelőből, mérő és kiértékelő elektronikából, valamint kijelzőből vagy regisztrálóból áll. A berendezés optikai kompenzációval is készül, ekkor a referencia-fényútban egy fénycsökkentó berendezés (pl. fésűs blende) van beiktatva. Ilyen berendezéseket ismertet az .Analitikai Kémiai Lexikon' (Műszaki Könyvkiadó, Bp. 1987) 289-290 old.; a Budó-Mátrai: Kísérleti Fizika (Tankönyvkiadó, Bp. 1977) III. kötet 129-131. old. Ismeretek továbbá a PERKIN-ELMER cég spektrofotométerei (tip. 544. és 55B valamint az 57 típussor). Az ismert berendezések nagyméretűek, jelentős működtető energiát igényelnek és lényegében laboratóriumi műszerek, igy alkalmatlanok technológiai sorba állított berendezésekhez illeszthető üzemi mérőberendezésként vagy méröérzékelöként történő alkalmazásra. A gázok nedvességtartalmának meghatározására szolgálnak a hidegtükrös harmatpontmérök, amelyeknél a vizsgálandó gáz áramlásának útjában egy hűtött tükör helyezkedik el. A tükör elhomólyosodósónak pillanatát egy optikai rendszer érzékeli és az ekkor mért tükörhómérséklet (harmatpont) a nedvességtartalommal egyértelműen kapcsolatban van. A mérés pontosságához és gyorsaságához elengedhetetlen, hogy az érzékelő kis hótehetetlenségü legyen. Ezen feltételt csak kis geometriai méretek és elenyésző hőterhelést okozó optikai rendszer megvalósításával lehetséges kielégíteni, de az optikai rendszer méretei alig csökkenthetők. A HU 181 691 lsz-ú (magyar) szabadalom a feladat megoldására polarizált fényt alkalmaz s a polarizációs állapot megváltoztatásával érzékeli a tükör elhomályosulósót. Ez a módszer még mindig viszonylag nagyméretű és drága berendezést igényel. Célunk egy olyan, mérőberendezésekben és mérőérzékelókben alkalmazható mérési elrendezés létrehozása, amely univerzálisan alkalmazható, kisméretű és kistehetetlenségü, ipari és laboratóriumi célokra egyaránt jól alkalmazható. Találmányunk egy mérési elrendezés szilárd, folyékony vagy gáznemü anyagok fizikai jellemzőinek optikai úton történő mérésére, amelynek legalább egy fényforrása, mérő- és referencia fényútja/i, legalább két fényérzékelője és ezekhez csatlakozó mérőcsatorna ja/i és referenciacsatornója/i, ezek kimenetéhez kapcsolódó jelfeldolgozó és kiértékelő elektronikája, kijelzője, valamint a fényforrást/okat meghajtó tápegysége van. A találmány lényege abban van, hogy a fényforrás/ok egy vezérlő oszcillátor kimenetére csatlakozó vezérelt áramgenerátorral meghajtott világitódióda/ák, amely világítódióda/ók egymással/és a hozzá/juk optikailag csatlakozó fényérzékelők legalább egymással, de előnyösen a világítódiódával/kal is, szoros mechanikai és höcsatolásban van/nak. A találmányunk szerinti mérési elrendezésnél a méröcsatornában, illetve a referenciacsatornában a fényérzékelők kimenetére áram-feszültség konvertereken keresztül egy, az oszcillátor kimenetére vezérlóbemenetével csatlakozó, fázisérzékeny egyenirányító jelbemenete kapcsolódik, amely fázisérzékeny egyenirányító jelkimenete szürótagon keresztül csatlakozik a jelfeldolgozó és kiértékelő elektronika mérőjel, illetve referenciajel bemenetére. A találmányunk szerinti mérési elrendezésnél az áram-feszültség konverter és a fázisérzékeny egyenirányító közé egy egybemenetü és pozitív-ne gatív kimenetekkel rendelkező műveleti erősítő van beiktatva. A találmányunk szerinti mérési elrendezésnél a referenciacsatorna szűrótagjának kimenete, előnyösen egy jelfórdító egységen keresztül, a vezérelt áramgenerátor amplitúdó vezérlöbemenetére csatlakozik. A találmányunk szerinti mérési elrendezés úgy van kialakítva, hogy a világitódiódák, illetve a fényérzékelők egy-egy jó hővezető anyagú, előnyösen réz vagy alumínium, fémtömbbe fúrt furatokba vannak beerósitve. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
