ФОТОМЕТР МНОГОКАНАЛЬНЫЙ

Предлагаемое устройство относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для спектрального анализа рассеивающих веществ и материалов путем регистрации спектров обратного рассеяния. Устройство может найти применение в сельском хозяйстве, пищевой промышленности. Известен способ определения количества клейковины в пшенице (Кришенко В.П. и др. Анализ клейковины методом измерения интенсивности отражения инфракрасного излучения. - Агрохимия, №7, 1980 г. стр.(103-107), заключающийся в том, что измеряют на нескольких длинах волн в инфракрасном диапазоне интенсивность отражения ИК-излучения, размолотых образцов зерна пшеницы (шрот), и после математических вычислений определяют по градуировочной кривой зависимостей искомое количество клейковины.
Данный способ осуществляется известным из того же источника устройством, состоящим из источника сплошного излучения, монохроматора, кюветного отделения, фотоприемника. Недостатком известного способа и устройства являются:
- зависимость показаний прибора от качества размола образца зерна и плотности укладки, полученного при размоле шрота в кювету, при этом меняются отражательные характеристики измеряемого образца (шрота);
- прибор сложен, наличие монохроматора (сканирующего спектр) приводит к увеличению длительности анализа.
Известен способ определения количества клейковины в пшенице и устройство для его осуществления (см. патент №2138042 приоритет от 14.04.98 г., МКИ G01N 33/10, А01С 1/00, опубликовано в БИ №26 от 20.09.1999 г.).
Этот способ, состоящий в измерении прямого рассеяния неразмолотого зерна в двух спектральных областях и последующего определения количества клейковины с учетом градуировочных измерений, имеет ряд существенных недостатков.
- из-за высокой оптической плотности образца зерна необходимо использовать приемно-регистрирующую систему большой чувствительности;
- невозможность измерения клейковины в муке;
- невозможность измерения параметров других с.х. культур например ячменя.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является прибор «Пер Кон Информатик 9100» фирмы «Perten instruments» Норвегия (проспект фирмы) измеряющий параметры неразмолотого зерна по измерению интенсивности обратного рассеяния излучения в различных спектральных интервалах. Калибровка производится по стандартным образцам зерна.
Прибор содержит оптически связанные источник сплошного излучения, кювету с образцом зерна, сменные интерференционные фильтры и приемник излучения.
Основными недостатками прибора являются высокая трудоемкость изготовления интерференционных фильтров и большое энергопотребление. Задачей заявляемой полезной модели многоканального фотометра является создание портативной модели прибора пригодной для проведения измерений параметров зерна, муки, других пищевых продуктов, как в лабораторных так и в полевых условиях.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в предлагаемом фотометре, содержащем оптически связанные источники излучения, приемник излучения, кювету с измеряемым продуктом, причем источники излучения и приемник излучения располагаются в одной плоскости на расстоянии друг от друга определяемой конструктивными размерами этих элементов. Для создания равномерной освещенности поверхности измеряемого продукта для каждой рабочей области спектра устанавливают, как минимум, три источника излучения равномерно вокруг приемника. Приемники и источники излучения монтируются на единой плате устанавливаемой относительно поверхности пробы на расстояние L, которое находится по формуле
где D - диаметр освещаемой поверхности пробы,
α - апертурный угол выходящего из источника излучения.
Источники излучения питаются стабилизированными импульсами тока с длительностью импульса, определяемым по формуле
и
ф
p
t≥5t+t,
ф
где t - постоянная времени фотоприемника;
p
t - время срабатывания регистрирующей системы.
Такое питание позволяет многократно повысить интенсивность излучения, что допускает использование в системе регистрации фотоприемника с меньшей чувствительностью.
На фигуре 1 изображена принципиальная оптическая схема предложенного фотометра. Фотометр многоканальный содержит набор источников излучения 1 (светодиодов - не менее 3-х на каждую рабочую длину волны), кювету с измеряемым продуктом 2, освещаемой источниками излучения и приемник излучения 3. Размер освещаемой поверхности пробы D, апертурный угол источника излучения α и расстояние между поверхностью измеряемого продукта и плоскостью расположения источников и приемника L.
На фигуре 2 изображена схема устройства электрическая структурная, содержащая источник тока и регистратор.
Фотометр работает следующим образом.
Стабилизированный импульс излучения трех источников 1 из набора в зависимости от решаемой задачи освещает поверхность измеряемого продукта, помещенного в кювету 2.
Рассеянное продуктом излучение воспринимается приемником 3, регистрирующая система, включающаяся с временной задержкой относительно фронта импульса излучения необходимой для установления амплитудного значения сигнала рассеянного излучения на фотоприемнике, обрабатывает его и в цифровой форме отображает на дисплее.
Калибровка прибора производится по эталонным образцам (образцам продукта с известным содержанием определяемого компонента).