Brevet FR2493521A1 — publié le 19820507

PROTOMETRE A INTEGRATION La présente invention concerne un photomètre au moyen duquel, en mesurant le pouvoir absorbant d'échantillons, il est possible d'obtenir des valeurs de mesure concernant la composition, la concentration et autres conditions d'un échantillon qui modifient sa transparence. Le domaine d'application du dispositif est en pre- mier lieu les photomètres dans lesquels des échantillons sont me- surés en série extensible en même temps que l'on désire obtenir le résultat de l'échantillon avec une précision raisonnable don- née. Les parties principales du photomètre sont la source de lu- mière, une cuvette contenant l'échantillon, et un détecteur, c'est- à-dire un indicateur de la quantité de rayonnement qui passe dans la cuvette. En outre, sauf certains cas exceptionnels, il est ha- bituellement nécessaire d'utiliser un composant approprié pour le choix de la couleur de la lumière utilisée, par exemple un prisme ou un autre dispositif quelconque, bien connu en soi par la tech- nique, pour choisir une couleur donnée du spectre. Etant donné qu'il peut se produire des variations de la quan- tité de lumière transmise par la source de lumière, en raison du vieillissement, de phénomènes de température, etc., deux chemins de passage du faisceau lumineux sont habituellement utilisés dans un photomètre, dont l'un est appelé le faisceau de référence et l'autre le faisceau de mesure. La cuvette à étudier est placée sur le chemin du faisceau de mesure, tandis que le faisceau de référence est envoyé le long du chemin o l'objet variable à me- surer ne peut le modifier, même si, sur le chemin de ce faisceau il peut y avoir des composants correspondant à la cuvette de telle sorte que ses conditions correspondent très étroitement au fais- ceau de mesure. On fait ensuite passer le faisceau de mesure et le faisceau de référence dans un indicateur approprié, un indicateur séparé étant prévu dans la plupart des cas pour chacun des fais- ceaux, mais dans des cas spéciaux il est également possible de n'employer qu'un seul indicateur et de séparer le faisceau de ré- férence et le faisceau de mesure l'un de l'autre, par exemple au moyen du temps, sur le détecteur. A la suite des détecteurs, il est normalement placé un cir- cuit de traitement pour les quantités reçues des détecteurs, cir- cuit dans lequel les tensions, les intensités, ou n'importe quelle autre quantité correspondante, engendrée par ces détecteurs sont traitées de telle sorte que, comme résultat final, on obtient un signal de sortie qui illustre la propriété de l'échantillon à me- surer. Comptemtenu du fonctionnement de cette "électronique", une unité du type hacheur est couramment utilisée dans une partie quel conque des faisceaux de lumière pour hacher la lumière utilisée en une lumière pulsatoire ou à impulsions, car de la sorte il est pos- sible de construire les amplificateurs de l'électronique nous la forme d'amplificateurs de courant alternatif, qui sont remarqua- blement plus stables et plus fiables. La présente invention a pour objet un photomètre, du type gé- néral indiqué ci-dessus, mais dans lequel la quantité reçue du dé- tecteur du faisceau de lumière de référence et indiquant l'inten- sité de la lumière est intégrée à partir du début de la période de mesure, et le circuit de mesure est monté de manière à comman- der la fin de la période de mesure dès que l'intégration du détec- teur du faisceau lumineux de référence a atteint un certain niveau prédéterminé. En particulier, l'objectif de l'invention est de procurer un photomètre dans lequel le hacheur des faisceaux lumineux n'est plus nécessaire, car il est possible d'utiliser une lumière pulsa- toire, le fonctionnement se faisant à l'intérieur d'une seule im- pulsion. Dans des formes de réalisations particulièrement favo- rables de l'invention, la lumière de la source dela lumière de me- sure est une lumière pulsatoire, et l'intégration du détecteur du faisceau lumineux de référence commence dès le début de l'impul- sion; lorsque l'intégrateur atteint une valeur prédéterminée, on fait en sorte que cette valeur éteigne la source de lumière; le signal de sortie du détecteur du faisceau qui a traversé l'échan- tillon est commandé dans un intégrateur qui lui est propre, à partir du moment même o l'intégration de l'échantillon de réfé- rence commence et jusqu'à ce que l'intégration de l'échantillon de référence atteigne la valeur voulue; la valeur finale voulue et prédéterminée de l'intégrateur du faisceau lumineux de réfé- rence peut, suivant chaque cas particulier d'application, être fixée à plusieurs niveaux différents; et, après que l'intégrateur du faisceau lumineux de référence a atteint sa valeur finale, il est commuté par rétro-action exponentielle vers la valeur initiale de l'intégrateur. La lumière pulsatoire a en elle-même déjà été utilisée anté- rieurement dans des photomètres. Par exemple, le brevet US n 3 653 764 décrit un photomètre qui comporte l'agencement précité pour commander le faisceau lumineux du photomètre de telle sorte que l'on obtient à partir du faisceau au moins une impulsion pour chaque échantillon, l'intervalle de mesure de l'impulsion étant ajusté de manière favorable. LOrsque l'impulsion lumineuse est a- justée de cette façon, ledit brevet est basé sur le fait que, lors- qu'une partie stable donnée d'une impulsion est choisie, le signal de sortie donné par cette partie à partir de l'échantillon peut être envoyé directement, dans un intégrateur par exemple, et que la lecture du signal de sortie produite par l'impulsion dans l'inté- grateur peut ensuite être directement présentée en tant que valeur de mesure concernant les propriétés de l'échantillon. Avec cette solution, on a bien entendu l'inconvénient que, en dépit d'un ré- glage soigneux de la tension, aucun agencement n'a été utilisé afin d'ajuster la quantité de lumière engendrée, ladite quantité variant en fonction du vieillissement de la lampe et d'autres phénomènes correspondants, quelle que soit la tension; en d'autres termes, avec la solution décrite dans ledit brevet, il n'est pas possible d'utiliser un faisceau de référence. Dans le photomètre selon la présente invention, il est possi- ble d'utiliser une lampe peu coûteuse et de modèle très courant. En outre, dans le photomètre selon la présente invention, on ob- tient une longue durée d'utilisation de la lampe car, étant donnée 4 2493521 l'alimentation de la lampe par impulsions, la lampe peut toujours être refroidie entre les impulsions de fonctionnement, ce qui ac- croit la durée d'utilisation. Etant donné que l'on utilise un fais- ceau de référence, aucune exigence majeure n'e à être imposée à la stabilité de l'intensité de la lumière, et puisqu'aucun hacheur mécanique n'est nécessaire dans cette construction, par exemple un moteur et un disque perforé pour moduler la lumière, l'ensemble de la construction peut être rendue simple. Au total, on peut mieux comprendre la présente invention en 1o l'examinant à la lumière des formes de réalisations exemplaires qui sont décrites ci-dessous. Dans ces exemples, on met en parti- culier l'accent sur les possibilités de variation propres à cette invention, et les dispositifs comprennent dans leur ensemble plu- sieurs composants qui sont également communs à d'autres photomètres et qui peuvent par conséquent être utilisés par un homme du métier sur la base de ses connaissances générales. Le premier composant d'une telle nature générale est la source de lumière utilisée dans le photomètre et le sélecteur de couleur de la lumière de mesure qui lui fait suite, sélecteur qui peut être un filtre par exemple. De même, la division entre un faisceau de référence et un faisceau de mesure peut être réalisée par des moyens connus en soi en utilisant, par exemple, un miroir partiellement réflecteur, de telle sorte que le faisceau qui traverse le miroir et le faisceau qui est réfléchi par le miroir forment les deux dits faisceaux. Les propriétés de transparence du miroir partiellement réflecteur n'ont pas à être du type 50%, mais d'autres rapports sont également acceptables. Si l'on peut supposer que la répartition de couleur de la lam- pe reste suffisamment constante dans des situations différentes, ou si des variations de cette répartition peuvent être compensées au moyen d'agencements spéciaux, il est également possible d'utiliser pour le faisceau de référence une partie d'une couleur différente du rayonnement provenant de la source de lumière, partie de couleur différente qui sinon serait perdue et resterait inutilisée. -X X % L'utilisation de deux détecteurs constitue une caractéris' -% tique essentielle de la solution proposée par l'invention. En:: théorie, les détecteurs n'ont pas besoin d'être semblables l'un -X & l'autre, mais il est évident que, lorsqu'on utilise deux dé- tecteurs similaires, il peut être supposé qu'ils vieillissent tous les deux ensemble de la même façon, tandis que des détecte - - vieillissant de façons différentes provoquent la formation d'une X nouvelle source d'erreurs. Le signal de sortie de chaque détecteur est envoyé dans un-" intégrateur. En électronique, plusieurs solutions sont connues. pour la formation d'un circuit intégrateur, et le plussimple - d'entre eux est un condensateur, qui forme la tension de sortie sous la forme d'une intégrale de temps par rapport à la quantité 't de courant engendrée par le rayonnement détecté par le détecteur Un spécialises de l'électronique peut aisément concevoir d'au!e intégrateurs différents si l'emploi d'un condensateur seul n'es: pas approprié comme solution dans certains cas particuliers. La valeur du signal de sortie du faisceau de référence pro- venant de l'intégrateur est comparée à une tension prédéterminGe _? qui peut, selon une forme de réalisation, être choisie parmi p-u: sieurs tensions différentes, afin que le photomètre puisse f - tionner d'une façon encore plus souple. Ainsi, le signal de sort- de l'intégrateur est comparé à cette valeur prédéterminée, et: lorsque le signal de sortie de l'intégrateur atteint cette valeu:. une unité de comparaison donne un signal de sortie qui sert a arrêter le processus d'intégration dans l'autre intégrateur. La façon la plus simple d'arrêter l'intégration est de f ? en sorte que le signal de sortie de l'unité de comparaison coM.a-:" mande directement la source de lumière et l'éteigne lorsque la valeur d'intégration déterminée a été atteinte. Etant donné que?'- la lumière fournie par la source de lumière n'est cependant pat coupée instantanément, mais est réduite selon une certaine co i. d'extinction, cela signifie que dans des cas différents des quai titus de rayonnement différentes peuvent être reçues pendant la?: période d'extinction après le déclenchement de l'unité de coqpea - s '?.,'[ 6 2493521 raison. Cela signifie bien entendu que cette solution ne convient pas pour des applications nécessitant une précision maximale. Il est possible d'obtenir une solution de précision nette- ment plus grande quand on fait passer dans les intégrateurs le courant engendré par les deux détecteurs, par l'intermédiaire de contacteurs électroniques, et lorsque la mise en marche a lieu lorsque la source de lumière et l'échantillon sont prêts pour le commencement de la mesure, alors que le débranchement a lieu sur la base d'une impulsion de comparaison fournie par l'unité de comparaison. Dans ce cas, la période d'intégration dépend de la quantité de lumière transmise par la source de lumière, mais la quantité reçue pendant la période d'intégration est toujours cons- tante de la manière déterminée par la tension prise comme valeur de référence du faisceau de référence. La somme-d'intégration formée dans l'intégrateur du faisceau de mesure est alors la va- leur de mesure de la quantité voulue dans l'échantillon à mesu- rer. Cette valeur de tension peut être commandée d'une manière connue, par exemple dans un affichage numérique au moyen d'un compteur d'impulsions, ou bien être guidée en vue d'un traitement ultérieur dans un processus approprié, de telle sorte que les facteurs éventuels de nature non linéaire de l'échantillon puis- sent être pris en compte dans le traitement. Le résultat peut également être écrit sur une feuille de papier, ou bien être mis en mémoire dans une mémoire appropriée pour référence ultérieure. Ainsi qu'on l'a déjà indiqué, il est possible d'augmenter considérablement la durée d'utilisation de la source de lumière lorsque la puissance de fonctionnement est fournie à la source de lumière uniquement sous forme de brèves impulsions pendant les laps de temps oa la lumière est réellement nécessaire. E- tant donné que l'allumage d'une source de lumière est associé à des conditions particulièrement exceptionnelles, il est pos- sible à cet égard de faire en outre en sorte que l'arrivée de la cuvette au point de mesure donne un signal dans le dispositif concernant l'opportunité de commencer la mesure. Puis, le signal est envoyé à la source de lumière et un signal est donné à une fl ': unité de retard spécifiée, après quoi, après que le retard déter- - miné par ladite unité de retard, il peut être considéré que la source de lumière a atteint ses valeurs stables. Puis les détecte: sont tous deux commutés sur leurs intégrateurs et la période de --> sure proprement dite commence. Lorsque l'intégrateur du faisceau 4 référence atteint alors sa valeur spécifiée, l'unité de comparaisQê donne une impulsion à sa sortie, impulsion qui débranche du détea:- teur l'intégrateur du faisceau de mesure. En même temps, cette u- nité de comparaison donne une instruction de fonctionnement à 1'a pareil d'affichage ou à l'appareil équivalent, au moyen duquel la?/ tension atteinte par l'intégrateur du faisceau de mesure est lue en tant que valeur de mesure affichable à partir du pouvoir abso- -: bant de l'échantillon mesuré. Le circuit se compose d'un intégra--:i: teur qui est construit de telle sorte que sa mémoire (le condensaa- teur) peut être déchargée au moyen d'une rétro-action de telle sorte que le résultat est une courbe exponentielle qui illustre la [ tension en fonction du temps. Ainsi, dans ce cas, après que l'in-- tégrateur du faisceau lumineux de référence a atteint sa valeur finale, il est conmmuté pour rétro-action exponentielle vers la va- leur initiale de l'intégrateur pour modification logarithmique. - En plus de cela, l'unité de comparaison, au moyen de son si- gnal de sortie, produit également un débranchement de la source de lumière d'avec la tension, et ainsi la source de lumière est éteiie pendant un laps de temps assez long pour qu'il soit possible de it" le résultat de la mesure, de remplacer l'échantillon par un autre,:1 et de remettre à zéro l'électronique du dispositif de mesure, poni un nouvel échantillon. Cela prolonge d'une manière significative - la durée d'utilisation de la lampe. Il a ainsi été décrit un photomètre au moyen duquel on obtien i': des avantages essentiels quels que soient les modes de mise en oeuvre de certains détails, lesquels peuvent être modifies par un homme de métier. Il va de soi que la présente invention ne doit pas être consi- dérée comme limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais en couvre, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. - Photomètre permettant de mesurer le pouvoir absorbant d'échantillons, comprenant une source de lumière, des agencements appropriés permettant de choisir la couleur de la partie de la lu- mière qui est utilisée, deux chemins de passage du faisceau lumi- neux, à savoir un faisceau lumineux de référence et un faisceau lumineux de mesure, l'échantillon à mesurer étant placé dans une cuvette sur le chemin du faisceau lumineux de mesure, échantillon après lequel il est prévu un détecteur du faisceau qui a traversé l'échantillon, de mnme qu'il est prévu un détecteur pour le fais- ceau lumineux de référence sur le chemin du faisceau lumineux de référence, après quoi il est prévu un circuit électronique pour le traitement des valeurs obtenues du détecteur, si bien que l'on ob- tient une lecture voulue concernant les propriétés de la substance placée dans la cuvette, caractérisé en ce que la quantité reçue de détecteur du faisceau lumineux de référence et indiquant l'inten- sité de la lumière est intégrée à partir du début de la période de mesure, et en ce que le circuit de mesure est monté de manière à commander la fin de la période de mesure dès que l'intégration du détecteur du faisceau lumineux de référence a atteint un niveau prédéterminé donné. 2. Photomètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lumière de la source de lumière de mesure est une lumière pul- satoire, et en ce que l'intégration du détecteur du faisceau lumi- neux de référence commence dès le début de l'impulsion. 3. - Photomètre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, lorsque l'intégrateur atteint une valeur prédéterminée, cette valeur provoque l'extinction de la source de lumière. 4. - Photomètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de sortie du détecteur du faisceau qui a traversé l'échantillon est commandé dans un intégrateur qui lui est propre, à partir du moment o l'intégration de l'échantillon de référence commence et jusqu'à ce que l'intégration de l'échantillon de réfé- rence atteigne la valeur voulue. v.' - - *S. o p eTl34 uflW XnelS!A 'ET U29A GTTOnueuodxs uoflDW-oj:q- xied nUSDTU 1np xnelvx6eT.UTu enb 992du 1snb s0 ug #5' V S-4uexzj9;;p xflUA exnoenT V exT; Oe: 'xsTTnO'Pxud UOTtUDfTddv,P p"su Onu 9z&n 'Ined oouxg;pa9 ep xmSupInTv nv"DsTv; nP I3fletU6etu-T. 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