- Основные блоки спектрометра обладают рядом оригинальных особенностей:
- Знак утверждения типа
- Комплектность
- Назначение
- Поверка
- Портативный рамановский спектрометр химэксперт-т
- Программное обеспечение
- Рекомендации к применению
- Самый маленький в мире спектрометр uprtek mk350d
- Сведения о методах измерений
- Технические характеристики
Основные блоки спектрометра обладают рядом оригинальных особенностей:
- Формирует управляющие синхросигналы для тактирования линейных ПЗС-детекторов типа TCD1304DG (фирма TOSHIBA) или их аналогов.
- Оцифровывает аналоговые сигналы с линейных ПЗС-детекторов и сохраняет полученные данные во внутренней памяти.
- Осуществляет предварительную обработку оцифрованного сигнала.
- Осуществляет прием команд и передачу обработанных данных в управляющее устройство (персональный компьютер).
- Состоит из одной или нескольких (до 5 штук) параллельно подключенных плат. Каждая плата позволяет подключить до 18-ти (включительно) линейных ПЗС-детекторов. Система регистрации на 5-ти платах позволяет обрабатывать сигналы с 90 линейных ПЗС-детекторов. В дуговом эмиссионном спектрометре СПАС-01 применяется система регистрации из 2-х плат, обслуживающая 24 ПЗС детектора.
- Аналоговые сигналы со всех линейных ПЗС-детекторов обрабатываются параллельно и одновременно, независимо от количества подключенных плат, что в дальнейшем позволяет использовать корреляционные методы обработки сигнала.
- Внутренняя память каждой платы системы регистрации позволяет сохранить до 500 кадров. Один кадр представляет собой оцифрованный сигнал с 3692 пикселей каждой из 18-ти подключенных линейных ПЗС-детекторов.
- Аналоговый сигнал оцифровывается с разрешением 16 бит.
- Время накопления каждого кадра устанавливается оператором в пределах 0.004 – 60.0 сек с шагом 0.004 сек.
- Для регистрации длительных процессов, требующих сохранения более 500 кадров, предусмотрен режим прореживания кадров. Коэффициент прореживания задается в диапазоне 1 – 255. При обычном режиме К прореживания = 1, то есть сохраняется каждый кадр. Например, при К прореживания = 5 будет сохраняться каждый 5-ый кадр.
- Запуск начала регистрации возможен двумя способами: внешний (команда из управляющего компьютера) и автономный (например, по вспышке излучения). Во втором способе регистрация начинается только при фиксации сигнала с какой-либо из ПЗС линеек больше заданного.
- Система регистрации позволяет передавать как все зарегистрированные кадры, так и только среднее по всем кадрам (для сокращения времени передачи большого объема данных на управляющий компьютер и снижения на нем вычислительной нагрузки).
- Связь с управляющим компьютером осуществляется посредством высокоскоростного интерфейса USB2.0.
- Питание плат может осуществляться от нестабилизированного источника напряжения постоянного тока в диапазоне 9 -18 В. Внутренние потребители гальванически отвязаны от внешнего источника с развязкой 3.5 кВ.
- Внутренняя схемотехника плат системы регистрации выполнена с учетом жестких условий эксплуатации, таких как функционирование рядом с источниками сильных электромагнитных помех (генераторы искровых, дуговых, ВЧ и СВЧ разрядов) или функционирование в вакууме до 0.001 мБар (т.е. в условиях плохого теплообмена).
Спектрометр СПАС-01 управляется с помощью системы управления, включающей в себя персональный компьютер, встроенный в генератор контроллер и специализированное программное обеспечение эмиссионных анализаторов (ПОЭМА или PPM Pro ).
Программное обеспечение ПОЭМА или PPM Pro обладает следующими возможностями:
- совместимо с Windows XP/7/10;
- обеспечивает управление источником возбуждения спектров и системой регистрации;
- обеспечивает два режима работы оператора:
- обеспечивает сохранение и графическое представление спектров с удобной навигацией по спектру, масштабированием, идентификацией спектральных линий и т.д.;
- содержит обширную базу спектральных линий для их идентификации в спектре и качественного анализа;
- обеспечивает автоматическую коррекцию остаточного дрейфа спектральных линий;
- предусматривает режим «осциллограф», позволяющий просматривать изменения интенсивности спектральной линии во времени;
- позволяет производить индивидуальный учет величины и поведения спектрального фона для каждой аналитической спектральной линии по обе стороны от нее, позволяющий определять аналитический сигнал без учета паразитного излучения плазмы, увеличивая тем самым чувствительность и точность измерений;
- предусматривает применение для каждого определяемого элемента нескольких аналитических спектральных линий, что автоматически расширяет динамический диапазон измерений вверх по концентрациям в сотни и тысячи раз, обеспечивая практическую неограниченность максимальных концентраций примесных элементов, определяемых на спектрометрах СПАС-01;
- позволяет оператору достаточно легко и быстро решить одну из самых сложных и трудоемких задач при создании методики измерений – выбор линии сравнения, наилучшей для данной аналитической спектральной линии и данного комплекта стандартных образцов;
- позволяет для каждой аналитической спектральной линии устанавливать одновременно две линии сравнения, что во многих случаях приводит к значительному улучшению сходимости (вплоть до нескольких раз);
- предусматривает включение/выключение автоматического учета межэлементных аддитивных и мультипликативных влияний;
- позволяет учитывать разбавления основы;
- позволяет быстро строить градуировочные характеристики на основе множественной регрессии;
- предусматривает одно- и двухточечную рекалибровку градуировочных характеристик;
- содержит автоматическую сортировку по маркам сплавов ГОСТ;
- позволяет проводить экспорт/импорт методик измерений;
- позволяет вести журнал измерений и создавать отчеты о результатах измерения.
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на каждый экземпляр спектрометра в виде наклейки, а также на титульный лист Руководства по эксплуатации спектрометра типографским способом.
Комплектность
Таблица 6
Назначение
Спектрометры оптико-эмиссионные PMI-MASTER Smart модели UVR, ASR предназначены для экспрессного измерения массовой доли химических элементов в металлах и сплавах.
Поверка
осуществляется по методике поверки МП РТ 2067-2021 «Спектрометры оптикоэмиссионные PMI-MASTER Smart модели UVR, ASR. Методика поверки», утвержденной ГЦИ СИ ФБУ «Ростест – Москва» 16.04.2021 г.
Основные средства поверки: стандартные образцы состава стали (ГСО 4165-91П; 2489-91П… 2497-91П).
Портативный рамановский спектрометр химэксперт-т
Программное обеспечение
Программное обеспечение идентифицируется при включении спектрометра путем вывода на экран номера версии. Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1.
Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений по МИ 3286-2021 «С» – метрологически значимая часть ПО СИ и измеренные данные достаточно защищены с помощью специальных средств защиты. Конструктивно спектрометры имеют защиту встроенного программного обеспечения от преднамеренных или непреднамеренных изменений, реализованную изготовителем на этапе производства путем установки системы защиты микроконтроллера от чтения и записи.
Пломбировка приборов конструкцией спектрометров не предусмотрена.
Рекомендации к применению
при выполнении работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленных законодательством Российской Федерации обязательным требованиям;
Самый маленький в мире спектрометр uprtek mk350d
Цветовая температура и индексы цветопередачи имеют очень большое значение для качественного освещения, но простыми средствами их не измерить.
Весной я писал о спектрометре UPRtek MK350N и обещал рассказать о карманном спектрометре MK350D. Выполняю обещание.
Спектрометр UPRtek MK350D измеряет спектр света, рассчитывает цветовую температуру и индекс цветопередачи. Кроме того он работает, как люксметр и измеритель пульсации света.
Этот прибор для проекта Lamptest предоставила Санкт-Петербургская компания ИНТЕХ Инжиниринг, участвовавшая в разработке спектрометра и написании математических моделей. Производит прибор тайваньская компания UPRtek, в ассортименте которой пять моделей спектрометров:
MF250N — автономный спектрометр-пульсометр.
MK350N – базовая модель спектрометра;
MK350N Plus — спектрометр с измерением пульсации света;
MK350D — компактный спектрометр с измерением пульсации света;
MK350S — спектрометр с измерением пульсации света и расширенными возможностями (люксовидение, сравнение двух измерений, измерение параметров для фитоосвещения и фото-киносъёмки).
Спектрометры — это профессиональной оборудование, а, как известно, профессиональное оборудование не может быть дешёвым.
MK350N стоит $1600, MK350D – $1700, MK350N $2200, MK350S $2900.
Бюджетный спектрометр MF250N, у которого нет SD-карты и возможности подключения к компьютеру, стоит $900.
UPRtek MK350D является самым маленьким спектрометром в мире — его размеры 30x33x90 мм, вес — 73 г.
Он может работать автономно, отображая измеренные данные на своём индикаторе и сохраняя их на карту MicroSD, может подключаться к смартфону по Bluetooth и управляться со смартфона, может подключаться к компьютеру по USB и управляться с компьютера.
Прибор работает в диапазоне видимого света 380-780 нм. Оптическая система спектрометра с помощью дифракционной решётки расщепляет свет на спектр, анализируемый линейным CMOS-датчиком по 400 точкам.
На левой грани корпуса расположена кнопка включения/выключения/переключения индикации, разъём MiniUSB, слот для карты MicroSD, отверстие кнопки сброса. На верхней грани — кнопка запуска измерения. Спереди — четырёхстрочный монохромный OLED-экран и светодиод состояния.
Сзади два окошка датчиков света (одно для измерения спектра, второе для измерения пульсации света) и шторка, закрывающая эти окошки. Шторку необходимо закрывать для калибровки, которая запускается при каждом включении спектрометра.
Хоть прибор и сверхкомпактный, на нижней грани есть резьба для установки прибора на штатив.
В комплекте — чехол, шнурок для ношения спектрометра на шее с креплением к резьбе под штатив, кабель USB-MiniUSB, инструкция, сертификат. Спектрометр поставляется в металлическом чемодане.
Результат каждого измерения отображается на экране прибора. Боковой кнопкой можно переключать четыре экрана. На первом — цветовая температура (CCT), индекс цветопередачи (CRI), освещённость (LUX), пиковая длина волны (Lambda P). На втором — спектр. На третьем — цветовые координаты по CIE1931 и CIE1976. На четвёртом — коэффициент передачи розового цвета (R9), освещённость (LUX), освещённость в свечах на фут (fc), коэффициент пульсации (Flicker).
Результаты каждого измерения прибор сохраняет на карту MicroSD в виде файла XLS. В этом файле есть как все расчётные данные, так и значения уровня по всем 400 точкам спектра.
Приложение MK350D для смартфонов позволяет дистанционно запускать процесс измерения и видеть на экране смартфона результаты.
Программа uSpectrum для Windows позволяет управлять спектрометром, получать с него результаты, а также обрабатывать XLS-файлы без подключения спектрометра.
Помимо измерения спектра и параметров, связанных с ним, UPRtek MK350D измеряет пульсацию и освещённость. Коэффициент пульсации рассчитывается по формуле:
Емакс – максимальное значение освещённости за период её колебания, Емин – минимальное значение освещённости за тот же период.
На этом можно было закончить обзор, но я решил провести несколько экспериментов, посмотреть, как выглядят спектры разных источников света и удостовериться в точности спектрометра UPRtek MK350D.
Одним из способов проверки спектрометров считается анализ свечения пламени, разогревающего проволоку, натёртую раствором поваренной соли. Пламя становится жёлтым и длина волны такого света составляет 589 нм.
Пик в спектре, измеренном прибором UPRtek MK350D приходится ровно на 589 нм. Отличный результат!
Красный лазер 635 нм. Пик, измеренный спектрометром, пришёлся на 633 нм.
Зелёный лазер 532±10 нм. Пик пришёлся на 531 нм, а весь спектр свечения лазера лежит в диапазоне 524-540 нм.
Красный светодиод.
Зелёный светодиод.
Синий светодиод.
Лампа накаливания.
Люминесцентная лампа Ecola Light Spiral ELH/15W.
Плохая светодиодная лампа 9W COB CRI: 61.9, R9: -63.
Не очень хорошая светодиодная лампа ASD LED-A60-std 7Вт Е27 3000К CRI: 72.4, R9: -23.6.
Хорошая светодиодная лампа Лисма СДФ-6 A50 CRI: 81.2, R9: 4.5.
Очень хорошая светодиодная лампа IKEA 902.552.90 E14 LED1012G5 CRI: 95.2, R9: 78.9.
Огромное спасибо компании ИНТЕХ Инжениринг и лично Генеральному директору этой компании Алексею Панкрашкину за спектрометр. Все измерения цветовой температуры, индекса цветопередачи, индекса передачи розового цвета R9 и коэффициента пульсации при тестировании на lamptest.ru теперь выполняются с помощью MK350D.
p.s. Сегодня, 8 ноября в московском Экспоцентре начнётся выставка Interlight Moscow, большая часть которой будет посвящена светодиодным лампам. Я там точно буду сегодня после обеда и скорее всего ещё в один из дней — выставка продлится до 11 ноября. Спектрометр у меня будет с собой, поэтому если вы хотите узнать индекс цветопередачи (CRI), коэффициент пульсации и цветовую температуру своих ламп, приходите с ними на выставку и ищите меня там. Бесплатные билеты тут. Меня искать в Telegram по нику ammo1.
© 2021, Алексей Надёжин
Сведения о методах измерений
ГОСТ Р 54153-2021 «Сталь. Метод атомно-эмиссионного спектрального анализа».
ГОСТ 6012-2021 «Никель. Методы химико-атомно-эмиссионного спектрального анализа».
Лист № 5 Всего листов 5
Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к спектрометрам оптико-эмиссионным PMI-MASTER Smart модели UVR, ASR
1. МИ 2639-2001 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений массовой доли компонентов в веществах и материалах».
2. ГОСТ Р 54153-2021 «Сталь. Метод атомно-эмиссионного спектрального анализа»
3. ГОСТ 6012-2021 «Никель. Методы химико-атомно-эмиссионного спектрального анализа»
4. Техническая документация фирмы «Oxford Instruments Analytical GmbH».
Технические характеристики
Таблица 2
Таблица 3
Определяемый элемент в сталях | Диапазон измерения массовой доли, % | Характеристика погрешности измерений А (P=0,95) (расширенная неопределенность), % (по ГОСТ Р 54153-2021) | ||
Марганец | 0,050 | .. 2,0 | ± (0,008 | … 0,08) |
Медь | 0,010 . | . 1,00 | ± (0,004 | … 0,06) |
Молибден | 0,010 | .. 5,0 | ± (0,004 | … 0,12) |
Углерод | 0,020 | .. 2,0 | ± (0,008 | … 0,06) |
Кремний | 0,050 | .. 2,5 | ± (0,012 | … 0,08) |
Никель | 0,010 . | . 10,0 | ± (0,004 | … 0,16) |
Хром | 0,010 . | . 30,0 | ± (0,003 | … 0,25) |
Таблица 4