Устройство для определения влажности текстильных материалов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ИЩ П 3 СЮ01 Б.21 Л 7 ЕНИЯ: 41 Г,А.Карапетов,ровни, и А,Р.Иирз Физики АН Узт ядврн видетельство .СССРИ 21/34, 21,01,67британии Р 1416619публик. 1975 ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯМАТЕРИАЛОВ, модулированного тель, Фотоприемоприемниками, пе РОИСТВОКСТИЛЬНЫХсточникветоделвумя Фо(54)(57) УС ВЛАЖНОСТИ ТЕ содержащее излучения,ный блок сгосуда ственнцй комитет ссср ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪ(прототип). ред которыми размещены светоФильтры,один из которых, расположенный передпервым Фотоприемником, выполнен сполосой пропускания, центр которойсовпадает с центром одной из полоспоглощения воды, и электронно-нзмерительный блок, соединенный с Фотоприемниками, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью исключения необходимости перенастройки устройства длякалщого тина исследуемого материала,Фотоприемный блох снабжен установленным перед вторым Фотоприемникомводяным светоФильтром поглощения, аразмещенный перед этим Фотоприемником светоФильтр выполнен с полосойпропускания шире полосы поглощения.воды; при этом центр полосы пропускания совпадает с центром одной изполос поглощения воды.Изобретение относится к устрсйст-:вам р Осу(естБляющим Физи 1(0 химический анализ состава многбкомпонентныхсред, и предназначено для Определения влажности окращенных и неокра;Е;,.ЬГ( ГР Ис(1 и 5 ЧХСЯ Ъс НътСДВ Ижн тт( ТЕК стильных материалов текстильной про" 5 ЬЗттс 1 НОС ТИИзвестны устройства для определения влажности, содержащие источник модулированного света, Фотоприемныйи электронно-измерительный блоки (1)..Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устРсйствс, Б котором излучение источника светапрощед 1 еечерез материалбуа(ое полотно) или отраженноеСт НЕГО РсЧСЩЕПЛЯЮТ НВ Дэа ЛУЧас ПРО"пускают через Фильтры,имеютие пслосьт прспускания скслс 1,7 и 1,9 мкм С:.СОТКЕ тСТБЕ-",НС, И ЗМЕЕ:тТ ИХ ИНТЕН- сутр.;,;"Сс сс "1 ЛотОьт Ю ттвтХ ФОТ 5 1 т 1 Ет(НЪ( ХОВ, Фильтр на 1,.7 мкм пропускает 1 Осс/ излуения вакаЗнее чувствитеь", ую к Б т(аге а Фнтьтр на ) р 9 мкмбогссс сУ. СБИТЕЛЬНУЮ ЭЛЕКТРОН нс- измерительный блок вырабатывает сигнал прспсрциснальный соотношениюин "енсивнсстей указанных полос нзлу- ЧВННЯ 5 тМ 1 ЕНСаЦИОННЫН СИГНсал1 Р г 1, артс-отссдсчый (Рпссобнссты пслс,сна 1 сг 7 Оттатс излутхение СибкнБсз ;-,;Ика.;КЫсз Из.-за Оса 5 ДЕЪНЯ ВлажНОй Гс,Э 5 Б аппаратуреОтделя(т От сибок; возникающих изза самого ус тройСтвсчю С ОМОЩЬБ. КалнбрсВКИ И СПОСОба5 З 1;.тЕЪЪЪЪЯ, ПРЕДУСМатРЧБаЮЩЕГО ПСПЕРЕйннсе перекретзание излучения селектив ньм Рильтром; прспуска 1 щым ко 1 ст. к ие Белня, илн пол(су волн . половина ВысОты кривой ъРОпускания КОТОРОГО ,1.895 мкм) соответствует спектраль(Ой характеристике влаги,устРОЙствс содержит ъстсчннк мс- дулнрсваннОГО излучения светоделитель., Фотоприемный блок с ДвумЯ ФОТОприемниками,. Перед которыми размеще 1 ы светофильтры Один из кОТОРых Выпалнен с ттентрсм полосы прспускания,сОВддащВл с центром ОднОЙ из пОлОс поглощения воды и электронно"измерн" ТЕЛЬНЫЙ б,тСК СОЕДИНЕННЫЙ С ФОТОПРИ емн 41(ам 5 12 т,Недостатком устройства являетсянеобходимость калибровки и перенаст"райки устройства для каждого типаисследуемого материала так как отно щение интенсивностей инфракрасногоизлучения двух указанных п(лос завиСИ 1 НЕ ТСЛЬК( От Вла(сОСТИ НО ихарактера спектра отражения, т.е,на Результаты измерения влажности 60влияют сорт и род волокна материала(15 ЕРСтЬ, ХЛОПОК, ЛЕН И Т.д,), тИПХРасителЯ тканей (сернистые р прямые ткубовые и т,д. ), Но этой же причинеустройство не позволяет Определять 65 влажность движущихся разноцветных с мелкими и крупными рисунками тканей,Цель изобретения - исключение перенастройки устройства для каждого типа исследуемого материала путем умень 5 ения влияния рода и сорта во локна; типа красителей и характера скраскй движущихся и неподвижных текстильных материалов на результаты определения влажности и автоматизация процесса измерения влажности,указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем источник модулированного излучения, све" тоделитель, Фотоприемный блок с двумя Фотоприемниками, перед которыми размещены светофильтры один из кото" рых, расположенный перед первым фо" тсприемником, Выполнен .с полосой пропускания, центр которой совпадает с центром одной иэ полос поглощения води, и электронно-измерительный блок,.соединенный с Фотоприемниками, Фотспремный блок снабжен установлен" ным перед вторым Фотоприемником водяным светофильтром поглощения, а Размещенный перед .этим фотоприемником.светофильтр выполнен с полосой пропускания тире полосы поглощения воды, при этом центр полосы пропускания совпадает с центром одной иэ полос поглощения воды.На ФИГ. 1 изображена схема фотоприемного блока на Фиг, 2 - блоксхема электронно-измерительногоблока.устройство содержит источник 1 мо. дулированного излучения, фокусирующую линзу.2, .вогнутое зеркало 3, которые расположены последовательно на Оптической.оси линзы 2, причем вогнутое зеркало 3 имеет в центре отверстие и наклонено под углом 45б к оптической оси линзы 2, Фокусирующую линзу 4, расположеннук так, что ее оптическая ось перпендикулярна оптической оси линзы 2 и проходит через центр отверстия вогнутого зеркала 3, светоделитель (полупрозрачное зеркало) 5, полосовой светофильтр б пропускания, Фотоприемник 7, котоРые расположены последовательно на оптической оси линзы 4, причем полу" прозрачное зеркало 5 наклонено под уГлом 45 к этой Оси) пОлОсОБОЙ светофильтр 8 пропускания, водяной све" тофильтр 9 поглощения, фотсприемник 10, которые расположЕНЫ посЛеДОВательно на оптической оси, перпендику" лярной к оптической оси линзы 4 и проходящей через центр полупрозрачно. го зеркала 5. Фотоприемники .7,и 10 подсоединены к источнику питания с . напряжением Ея через сопротивления 11 и 12, а через конденсаторы 13 и 14 последовательно соединены с усилителями 15 и 16 переменного тока, 1052950% =оЬй+Ь,50 55 двухполупериодными выпрямителями 17 и 18 и интеграторами 19 и 20, выходы последних через ключ 21 под-. ключены к аналого-циФровому преобра" зователю 22. Программный датчик 23 снязан с устройством 24 управления, которое по общей командной шине связано с арифметико-логическим устройством 25, аналого-цифровым преобра" эователем 22, клавиатурой 26, опера- тинным запоминающим устройством .27 и устройством 28 вынода. Аналогоцифровой преобразователь 22 и клавиа тура 26 связаны через оператинное запоминающее устройство 27 с арифметико-логическим устройством 25 и уст ройством 28 вывода с помощью информа ционной шины.Устройство работает следукицим образом.Линза 2 фокусирует излучение от источника 1 на поверхность анализируемого материала 29 через отнерстие вогнутого зеркала 3. Отраженное от материала излучение попадает на вогн тое зеркало 3, отражается от него, фокусируется линзой 4 и расщепляется на два луча с помощью полупрозрачного кварцевого зеркала 5, Лучи проходят через фильтры 6, 8 и 9 и попадают на Фотоприемники 7 и 10. Поло" совыв светоФильтры б и 8 пропускания имеют центры полос пропускания, соот ветствующие центру одной из полос поглощения воды. Водяной Фильтр 9 поглощения имеет полосу поглощения, соотнетствукцую полосе поглощения воды. Таким образом, интенсинность излучения, регистрируемого фотоприемником 10, представляет собой сумму интенсивностей инфракрасного излучения двух узких частей спектра, которые прилегают с двух сторон к участку полосы поглощения воды.В связи с этим для всех материалов, у которых спектры н обезноженном состоянии на всем участкеполосы пропускания фильтра 8 симметричны относительно точки спектра, соотнетстнующей центру полосы пропускания (например, линейны на всем участке), отношение интенсивностей излучений, регистрируемых фотоприемниками 7 и 10 одинаково и зависит только от влажности, Поэтому для таких материалов могут быть использованы одии и те же эталоны и при:их анализе на влажность не требуется перенастройки устройства. Выделеациеся на Фотоприемниках 7 и 10 (фиг. 2) напряжения сигналов отделяются от постоянной составляющей конденсаторами 13 и 14, поступают на усилители 15 и 16 переменно" го тока, двухполупериодные выпрямители 17 и 18 и интеграторы 19 и 20. Ча выходе последний получаются напряжения, пропорциональные сигналампоступившим на входы усилителей 15и 16 с запоэланием на нремя интегрирования. Сигналы с выходов интеграторов 19 и 20 с помощью переключателя 21 поочередно поступают на нходаналого-цифрового преобразователя22, где их амплитуды преобразовыва"ются н двоичный код, а затем записываются в оперативное запоминающееустройство 27. Дальнейшая обработка сигналон производится в арифметикологическом устройстве 25 под управлением устройства управления 24, которое н свою очередь управляется командами, поступакщими из программного датчика 23. В программный датчик эа"писынается программа, необходимаядля вычисления величины влажности поформуле, связывающей величины сигна-лов, снимаемых с Фотоприемников 7 и10, с влажностью исследуемого .материала, Необходимые для вычисленияконстанты вводятся в оперативноезапоминакицее устройство 27 с помощью клавиатуры 26. Управление работой аналого-цифроного преобразователя 22, переключателя 21, оперативного запоминающего устройства 27 и уст ройстна 28 вынода осуществляется устройством упранления под воздействием команд, приходящих иэ программного датчика 23. Вычисленная величина влажности выводится с помощью устройства 28 вывода,Светофильтр 6 может быть ныполнев, например, интерференционным с длиной волны 1,93-1,94 мкм, светоФильтр 8 - полосоным с полосой пропускания от 1,70-1,75 до 2,15-2,20 мкм. Фильтр 9 представляет собой кварцевую кювету, наполненную нодой с толщиной слоя 0,8-1 мм,Зависимость влажности Ф текстильный тканей от отношения Й сигналов .1, и Э, снимаемых соответственно с фотоприемникон 7 н 10, можно представить таким образом где а и Ь - постоянные.Имея два эталона влажности Фи %1,измерив .соответствующие отношения Й и Йг, постоянные а и Ь, определяют по Формулам:9(г -%ей,ук, УЗФг-ф=,-,я,)ф Укаэанные формулы записываютсяв программный датчик. Калибронку устройства проводят следукицим образом. Значения Ь и фгу вводят н оперативное запоминающее, Подписнкомитета СССРоткрытийушюкая. наб д. 4/ лиал ППП фПатентф 1, г.ужгород, ул.Проектная, 4 устройство Ж с помощью клавиатуты 26. Соответствующие влажностям Ж и Вг значения интенсивностей изме" , рительного и сравнительного сигналов, преоЪразуются в двоичный код анало" го-цифровым преобразователем 22 и хранятся в оперативном,запоминающем устройстве 27 до вычисления подпрог раммной калибровки, соответствукщей аказ 8859/39 Тираж 873 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Иосква, Ж, РаФормулам (2) и (3), значений а и Ь. Вычисленные значения а и Ь хранятся в оперативном запоминающем устройстве 27.Влажность анализируемого материала, неподвижного или движущегося относительно Фотоприемников, вычисляется. рабочей программой в соответствии с формулой (1) .