[发明专利]用微电脑控制的多波长光度计

说明书

本发明涉及一种能同时监测光谱多个波长的多波长光度计。

目前国内外生产的多波长光度计主要有两种类型，一种是双波长分光光度计（如陈国珍等编著的《紫外-可见光分光光度计》上册第149页所介绍的日本岛律UV-300型，中国WFZ800A型双波长双光束分光光度计等）;另一种是基于光电二极管阵列检测器或其它阵列检测器的多波长光度计（如日本株式会社日立制作所申请号为CN85101174A公布的一种多波长分光光度计）。双波长光度计一般采用两个单色器得到两种波长的单色光，并配有脉冲调制器和解调器;基于光电二极管阵列检测器的多波长光度计采用一个单色器将光源发出的光色散成连续光谱，照射到光电二极管阵列检测器上，经微机数据处理后得到吸收光谱。以上这些多波长光度计虽然功能颇多，性能较好，但生产成本高、加工精度要求高、体积大、功耗多、操作较复杂，只适合用于环境良好的实验室分析和科学研究。在工业生产过程及其它过程成分在线监测中由于环境较差，且任务比较固定，无需使用上述昂贵的仪器。

本发明的目的在于简化多波长光度计的结构，缩小仪器体积，减少仪器功耗，降低仪器成本，同时提高仪器的可靠性，使其既可用于静态分析，又能适应工业生产过程和其他过程的在线分析。

本发明的基本结构及工作原理如图1所示。它由多色发光二极管1、流通比色池2、光电检测器3、电流/电压变换器4、A.D转换器5、D/A转换器6、电子模拟开关7、微型计算机8、显示器9和打印机10组成。并配备所需的稳压电源，在微型计算机的控制下，通过电子模拟开关切换（将D/A转换器的输出端与多色发光二极管中某一颜色的引脚接通），使多色发光二极管依次发出不同波长的光束。光束经流通池中的试液吸收后，照射到光电检测器上产生光电流。然后由电流/电压变换器转变为电压;A/D转换器将电压转变为数字量;最后由微型计算机进行数字滤波、对数转换、吸光度计算以及试液浓度计算，计算结果通过显示器或打印机输出。整个系统只需要一台微型计算机。

考虑到多色发光二极管发出各种颜色光的强度不同以及光电检测器对各种颜色光的响应灵敏度不一致，则采用D/A转换器与电子模拟开关配合（当模拟开关接通不同颜色发光二极管时，由D/A转换器给出不同的电压，以自动改变其发光强度），分别调节多色发光二极管各种颜色光的发光强度，解决了100%T在各个波长的自动校正问题，而无需采用复杂的双光束光路;暗电流的测定是在断开多色发光二极管电源的情况下进行，无需使用传统的机械挡光装置;多色发光二极管和光电检测器置于流通比色池（或比色皿）的两端，流通池的溶液入口接收等测溶液，省去了分光棱镜（或光栅、滤光片）、透镜、反射镜等光学元件。整个仪器的光电路均由电子元件组成，没有机械转动部件，因而提高了仪器的可靠性和检测数据的准确性。

流通比色池也可改用比色皿;光电检测器可选用光敏二极管、光敏三极管、光敏场效应晶体管中任一种;A/D转换器及D/A转换器如8位、10位、12位的均可;电子模拟开关如CD4051、CD4067等均适用;微型计算机例如单片微型计算机、单板微型计算机、AppleⅡ微型计算机、IBM-PC/XT、AT或兼容机等均能满足需要。

本发明的光路部分，包括多色发光二极管、流通比色池（或比色皿）和光电检测器，三者对应制作成光路模块。该光路模块可制作成一路、二路、三路乃至多路的光路模块，根据检测需要，选择合适模块嵌入总电路。嵌入的模块通过多线插座与仪器其它部分联接。模块中的多色发光二极管可以是多种型号的，每个多色发光二极管所发光的颜色可以是两种、三种、以及多种，每个多色发光二极管所发光的颜色可以是多种组合，例如红/黄、红/绿、红/绿/黄等。通过更换不同型号的多色发光二极管，该多波长光度计可用于不同目的、多个有色组份的测定。例如使用红/绿双色发光二极管时，可以测定青色和蓝色组份，以此类推。在模块上更换多色发光二极管时，光度计的各部分勿需改变;依据检测的需要，采用更换光路模块的方法，从而实现了一机多功能，既大大节省了硬件的制作费用，又满足了显色体系不相同的多个元素同时测定的需要。

本发明的优点在于：该仪器光路采用模块式，其余电路均采用电子元件完成，没有机械转动部件，因而其结构简单、紧凑、体积小、重量轻、能耗低。既提高了仪器的可靠性、测定数据的准确性，又简化了操作，降低了仪器制造成本。尤其将光路做成多种可更换的光路模块，既满足了多种应用领域的需要，又实现了一机多功能。该仪器能快速准确地测定试样在静态或流动状态下的各种数据。

在以下实施例中，均采用APPLE-Ⅱ微型计算机，ADC08098位A/D转换器和DAC08328位D/A转换器。