Определение состава жидкостей фотоэлектрическим колориметром: Методические указания к лабораторной работе № 9 по курсу “Теплотехнические измерения и автоматизация”, страница 2

Оптическая плотность D раствора определяется по соотношению:

D=-lg=-lg=2-lgT

Концентрация вещества в растворе определяется на основе градуировочной кривой для данного вещества. Для построения градуировочной кривой следует вначале приготовить ряд растворов данного вещества с известными концентрациями. Затем необходимо измерить оптические плотности всех растворов, построить градуировочную кривую C=f(D)  и по ней найти неизвестную концентрацию вещества.

9.4. Устройство колориметра фотоэлектрического концентрированного КФК-2.

    Прибор состоит из двух блоков: оптического и электрического. В оптический входят осветитель, оправа с оптикой, светофильтры, кюветное отделение, кюветодержатель, фотометрическое устройство и регистрирующий прибор.

Механизм осветителя обеспечивает перемещение лампы в трёх взаимно перпендикулярных направлениях для её правильной установки.

Оправа с оптикой содержит конденсатор, диафрагму и объектив. Цветные светофильтры вмонтированы в диск. Ввод необходимого светофильтра в световой пучок осуществляется ручкой на левой стороне панели прибора. Маркировка светофильтра означает длину волны, соответствующую максимуму пропускания.

В кюветодержатель устанавливают  кюветы с растворами. Кюветодержатель устанавливается в кюветное отделение на столик таким образом, чтобы две маленькие пружины находились с передней стороны. Переключение кювет в световом пучке производится поворотом до упора ручки, размещённой под крышкой кюветного отделения. При открытой крышке кюветного отделения шторка закрывает окно перед фотоприёмниками.

В фотометрическое устройство входят фотоэлемент Ф-26, фотодиод ФД-24К, светоделительная пластинка и усилитель. Переключение фотоприёмников осуществляется с помощью ручки, расположенной на правой стороне панели прибора.

В качестве регистрирующего прибора применяется микроамперметр типа М1792 со шкалой, оцифрованной в коэффициентах пропускания Т и оптической плотности D. Принципиальная оптическая схема колориметра приведена на рис. 9.1.

Рис. 9.1. Принципиальная оптическая схема колориметра

Нить лампы 1 конденсатором 2 проецируется в плоскости диафрагмы 3. С помощью объектива 4 это изображение увеличивается и переносится через оптическую систему. При работе в видимой части спектра (400590 нм) в световой поток вводится теплозащитный светофильтр 5. Для ослабления светового потока при работе в спектральном диапазоне 400540 нм устанавливается нейтральный светофильтр 6. Для выделения узких участков из сплошного спектра излучения лампы в колориметре предусмотрены цветные светофильтры 7. Кювета 9 с исследуемым раствором вводится в световой пучок между защитными стёклами 8, 10. Фотоприёмники работают в разных областях спектра: фотоэлемент 14 – в области спектра 315540 нм; фотодиод 12 – в области спектра 590980 на. Пластина 13 делит сетевой поток на два: - 10 % светового потока направляется на фотодиод и 90 % - на фотоэлемент. Для уравнения фототоков, снимаемых с фотодиода при работе с различными цветными светофильтрами, перед ним устанавливается светофильтр 11 из цветного стекла.

Электрический блок колориметра состоит из преобразователей светового излучения в электрические сигналы (фотоприёмников), измерительного усилителя постоянного тока (УПТ), стабилизаторов напряжения 63 В (для питания осветительной лампы) и 62 В (для питания фотоэлемента), а также источников напряжения 18 В для питания УПТ.

Фотоприёмники и усилитель постоянного тока со всеми регулирующими и коммутирующими элементами размещены в оптическом блоке, стабилизаторы напряжения с сетевым трансформатором – в блоке питания.

Электрическая блок-схема колориметра приведена на рис. 9.2.

Световой поток, пройдя через исследуемый раствор, воздействует одновременно на фотоприёмники: фотодиод ФД-24К и фотоэлемент Ф-26. С помощью переключателя П вход усилителя постоянного тока подключается к одному из фотоприёмников. Ток подключённого фотоприёмника усиливается УПТ и подаётся на измерительный прибор ИП, показания которого пропорциональны световому потоку, проходящему через исследуемый раствор.

9.5. Порядок работы с прибором

Процесс определения состава жидкостей с помощью фотоэлектрического колориметра разбивается на несколько этапов: подготовка прибора к работе, подготовка исследуемой пробы жидкости, измерение коэффициента пропускания и определения концентрации вещества в растворе.

Подготовка прибора к работе

1.  Колориметр включить в сеть за 15 минут до начала измерений. О время прогрева прибора кюветное отделение должно быть открыто (при этом шторка перед фотоприёмниками перекрывает световой пучок).