Влагомер

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9 0 01 Б 21 8 НИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) 1. Патент ВеликобританииР 1.325.039, кл.0 1 А, опублик.19732. Авторское свидетельство СССРР 793077, кл.0 01 И 21/81, 1979(54)(57) ВЛАГОМЕР, содержащий блокимпульсного питания, первый и второйвыходы которого соединены с двумяисточниками излучения, два фотоприемника, первый из которых через оптическую систему и оптический канал,а второй - через оптическую системунепосредственно соединены с обоимиисточниками излучения, первую и вторую схемы селекции, синхронизируемыеблоком импульсного питания и подключенные соответственно через первый и,ЯО 10 14 8 А второй усилители к выходам первого и второго фотоприемников, первый и второй блоки сравнения, выходы которых соединены с соответствующими входами управления мощности источников излучения, источник опорного сигнала и регистрирующее устройство, о т л и ч а ю щ и йс я тем., что, с целью повышения точности и надежности влагомера в работе, в него введен дополнительный блок сравнения, один вход которого подключен к первому выходу источника опорного сигнала, а другой - к одному иэ выходов первой схемы селекции, а выход соединен с входом управления коэффициентом усиления первого усилителя,причем оба входа первого блока сравнения подключены к выходам первой схемы селекции, один вход второго блока сравнения подключен к второму выходу источника опорного сигнала, а другой к одному иэ выходов второй схемы селекции, к обоим выходам которой соответственно подключены входы регистрирующего устройства.Изобретение предназначено для автоматического контроля влажности волокнистых материалов и может быть испольэовано в текстильной, целлюлоэнопример светодиодов, оптически свяэан 10 отношение сигналов с фотоприемников,полученных для различных длин волн Я,одна из которых интенсивно поглощается влагой (аналитическая Йс,) ,другая - практически не поглощается(реперная 3 р )1 20 и схему селекции, что снижает точность 25 тания, первый и второй выходы которого соединены с двумя источниками излучения, два фотоприемника, соединенные первый через оптическую системуи оптический канал, а второй в . черезоптическую систему непосредственно,с обоими источниками излучения, первую и вторую схемы селекции, синхронизируемые блоком импульсного питания и подключенные соответственно через первый и второй усилители к выходам первого и второго Фотоприемников,40 ющими входами управления мощностью источников излучения, источник опорного сигнала и регистрирующее устройство.(.23.Недостатком известного устройства является ограниченные точность и дежность работы источников излучения.60Кроме того, значительное изменение питающего тока вызывает смещение максимума спектральных. характеристикисточников излучения, что приводит 65 бумажной и химической промышленностях.Известны устройства, содержащие несколько источников излучения, наных с фотоприемниками, подключеннымичерез усилитель и схему селекции крегистрирующему устройству.Мерой количественного содержания влаги в исследуемом материале служит Недостатком данных устройств является наличие нескольких каналов измерения, включающих фотоприемник измерения иэ-за неидентичности,дрейфа параметров аналитического и реперного каналов измерения.Наиболее близким техническим решением к изобретению является влагомер, содержащий блок импульсного пи. первый и второй блоки сравнения., выходы которых соединены с соответству. надежность, так как работа реперного источника излучения осуществляетсяв широком динамическом диапазоне изменения мощности излучения, чтовызвано изменениями оптической плотности оптического канала как исследуемого материала, так и окружающейсреды, Пропорционально меняется мощность и аналитического источника иэ;лучения за счет работы схемы автоподстройки мощности источников излуче" ния. Это снижает срок службы и намощности излучения за счет изменения 50 55 к дополнительным инструментальным погрешностям измерения влажности.Одновременно при широком динамическом диапазоне изменения мощности источников излучения элементы схемы авто- подстройки мощности излучения работают с электрическими сигналами, меняющимися в широком диапазоне, что иэ-за неидентичности коэффициентов передачи отдельных элементов приводит к дополнительным динамическим погрешностям измерения влажности исследуемого материала,При измерении влажности двухволновь 1 м методом показание прибора зависит также от нелинейности световой характеристики фотоприемникаФо(л р)1 фФп (1)ъ ),(.)где щ - количество влаги в исследуемом материалекоэффициент;Ю- показатель нелинейностисветовой характеристики.Величина 9 ф зависит от изменения мощности падающего на фотоприемник излучения и принимает значение 1/2(д(1. Таким образом, изменения положения рабочей точки на световой характеристике фотоприемника, вызванные, например, изменением интенсивности фоновой засветки фотоприемника, вносят дополнительную мультипликативную погрешность измерения влажности. Кроме того, в известном устройстве применяется оптическая компенсация изменения оптической плотности, вызванной изменениемсвойств исследуемого материала (поверхностной плотности структуры, красителя и т.д.), а не изменением контролируемого параметра - количества влаги в исследуемом материале.Цель изобретения - повышение точности и надежности работы устройства.Для достижения указанной цели в влагомер, содержащий блок импульсного питания, первый и второй выходы которого соединены с двумя источниками излучения, два фотоприемника,первый иэ которых через оптическую систему и оптический канал, а второй через оптическую систему непосредственно соединены с обоими источниками излучения, первую и вторую схемы селекции, синхронизируемые блоком импульсного питания и подключенные соответственно через первый и второй усилители к выходам первого и второго фотоприемников, первый и второй блоки сравнения, выходы которых соединены с соответствующими входами управления мощности источников излучения, источник опорного. сигнала и регистрирующее устройство, введен дополнительный блок сравнения, один вход которого подключен к первому1081488 60 Тг выходу источника опорного сигнала, а другой - к одному из выходов первойсхемы селекции, а выход соединен свходом управления коэффициентом усиления первого усилителя, причем обавхода первого блока сравнения соответственно подключены к выходам первой схемы селекции, один вход второго блока сравнения подключен к второму выходу источника опорного сигнала, а другой - к одному из выходов второй схемы селекции, к обоим выходам которой соответственно подключены входы регистрирующего устройства.На чертеже изображена блок-схема устройства.Влагомер содержит блок 1 импульсного питания, который соединен с входами источников излучения ( а)2 и (Лр 3, например светодиодами. Источникй 2 и 3 соединены излучения с оптической системой 4, посредством которой суммаРный начальный поток Ф(Ла)+Ф(ЛР) от источников 2 и 3 излучения разделяется на два потока, один из них ФО(За)+ Ф(Лр) напРавлЯетсЯ чеРез оптйческий канал 5 на фотоприемник б, а другой Ф(Л) +Ф"( Лр ) - непосредственно на фотоприемник 7, причемФО(Лы) ФО(ЛР )(2)Ф "Тл ) Ф "Т)р )фотоприемники б и 7 подключены через усилители 8 и 9 на входы схем 10 и 11 селекции, имеющих каналы аналитического и реперного сигналов, работа которых синхронизирована блоком 1 импульсного питания. Входы блока 12 сравнения соединены с выходами схемы 10 селекции, а выход подключен к входу управления мощностью источника 2 излучения. Элементы 6,8,10 и 12 образуют схему автонодстройки мощности источника 2 излучения. Выход реперного канала схемы 11 селекции подключен на один из входов блока 13 сравнения, второй вход которого подключен к источнику 14 опорного сигнала, а выход соединен с входом управления мощностью источника 3 излучения. Элементы 7,9,11 и 13 образуют схему стабилизации мощности истоМника 3 излучения. Выходы схемы 11 селекции подключены на вход регистрирующего устройства 15, служащего для обработки сигналов, несущих информацию о влажности, по заданномуалгоритму, например ю = Б-ф - )и последующей их индикации. Схему автоподстройки коэффициентаусиления усилителя 8 АРУ образует реперный канал схемы 10 селекции, усилитель 8 и блок 16 сравнения, одиниз входов которого связан с выходомреперного канала схемы 10 селекции,а другой вход предназначен для подключения к источнику опорного сигнала чф. Влагомер работает следующим образом,Источники 2 и 3 излучения периодически последовательно подключаютсяк блоку 1 импульсного питания. Ври5 этом через них проходит ток, возбуждающий импульсный модулированный поток излучения, соответственно Фс(Лс)и Ф (Лр) . Оптическая система 4 разделяет их на два суммарных потока10 фо(Ла) + фо(Лр) о(Ль) + фо(Лр)Мощность излучения реперного источника 3 зависит от параметров схемыстабилизации мощности. Уровень мощности излучения задается опорным напряжением, Сигнал ) с фотоприемника 7 делится схемой 11 селекциина реперный ч и аналитический ч ",пропорциональные потокам Ф (Лр) йф( Л )р)(Л )3" (3)где с и с) - коэффициенты передачиы25 аналитического и реперного каналов;показатель нелинейносТти световой характеристики фотоприемника 7, З 0 Если разность сигналов чо и ротлична от нуля, на выходе блока 13сравнения появляется сигнал, воздействующий на вход управления мощностью источника 3 излучения, и изменяет З 5 мощность излучения источника 3. Таким образом, схема стабилизации мощности поддерживает падающий потокФ(Лр ),а следовательно, и Ф(Лр )постоянными, тем самым фиксируя рабочую точку на .световой характеристи ке фотоприемника 7 (Я г = сопят),На фотоприемник б поступает оптический сигнал, представляющий собой. сумму прошедших через исследуемыйматериал, находящийся в оптическом 45) канале 5, потоков излучения ф)(Лс,) и Ф(Лр) , которые преобразуются в электрический сигнал ч 6. Этот сигнал усиливается усилителем,8 с переменнымкоэффициентом усиления и делится схемой 10 селекции на Реперный чр.ТОИаналитический ч гдеи Е - коэффициенты передачи Оа "ОР аналитического и реперного каналов схемы 10селекции,коэффициентмасса исследуемого материала;показатель нелинейности световой характеристики фотоприеМника б.Заказ 1538/37 Тираж 823 ф ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/5 Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная,4 Если Разность ч ри чцдотлична от нуля, то сигнал с выхода блока 12 сравнения воздействует на вход управления мощностью излучения источника 2. Таким образом, схема автоподстройки мощности излучения источника 2 5 поддерживает постоянным равенство прошедших через оптический канал 5 потоков излучения аналитической и реперной длин волн, т.е. чрево= ч о(7). Подставляя в (7) выражения (5) и (б), 10 получаем, что при К 1 оа= Кяорф (Р )1 =фо(по 1 ) независимо от положения рабочей точки на световой характеристике фотоприемника б.Равенство коэффициентов передачи 1 = о обеспечивается применением схемы А 1 У, которая независимо от изменения оптической плотности исследуемого материала и фоновой засветки фотоприемника б путем изменения коэффициента усиления усилителя 8 поддерживает постоянным уровень сигналов на выходе схемы 10 селекции, пропорциональный опорному напряжению.Преобразовав выражение (8) с учетом (2),(3) и (4), получаем выражение для показаний регистрирующего устройства ч = Ь -в-"-= К й п , (9)р пч 1 1т.е. они зависят от количества влагив исследуемом материале и от положения рабочей точки на световой характеристике фотоприемника 7, которая для реперного сигнала поддерживается постоянной схемой стабилизации мощности источника 3 излучения. Изменение мощности излучения источника 2 аналитической длины волны меняется только при изменении количества влаги шв исследуемом материале и не зависит от изменения параметров исследуемого материала (поверхностной плотности, структуры, красителя и ,т.п. ). В предлагаемом изобретении осуществляется оптическая компенсация изменений оптической плотности, вызванных только контролируемым параметром, а именно количеством влаги в исследуемом материале, что улучшает мет" рологические характеристики и повышает надежность работы устройства.