Инфракрасный влагомер

)5 6 01 й 21/85 ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕЛ ЬС К АВТОРС(57) Исполька. Сущностсистема, порительных кканала за счнительныхобьективовкоммутатора(56) Патент Великобритакл. 6 01 М 21/27, 1973.Патент Великобритакл. 6 01 М 21/27, 1981. КРАСНЫЙ ВЛАГО ование: измерите ь изобретения: д эволяющая получи анала и два комп ет введения в устр формирующих сиссветоделителей . 1 ил,льная технивухканальная ть два измеенсационных ойство дополтем, зеркал, модулятора ьединение "Урй завод"унаев, А. С, МТ. Черепановнии М 1325039 кищ М 15935 Изобретение относится к измеритель- модулирующийдиск 10 стремяотверстиями ( ной технике и может быть использованодля 11, 12 и 13; двигатель 14, обеспечивающийизмерения и автоматического регулирова- вращение модулирующего диска 10.еветоде- Б ния влажности в пищевой, химической, цел- лители 15 и 16, разделяющие излучение налулозно-бумажной, горнорудной, дерево- два потока, оптический коммутатор, состоя- обрабатывающей и других отраслях про- .щий иэ кольца 17 с отверстием 18 и цилинмйшленности. дра 19 с отверстием 20, причем кольцо 17 сЦелью изобретения является упроще- помощью цилиндра 19 закреплено на моду- Б ние перенастройки устройства при замене лирующем диске:10, наклонное зеркало 21, оптических фильтров и повышение точно- установленное на валу двигателя 14 и перисти.одически принимающее отраженное от све- О. На чертеже приведена функциональная тоделителей 15 и 16 излучение через отверстие схема инфракрасного влагомера по данно оптического коммутатора, выходное зеркаму изобретению. ло 22; через которое осуществляется облучеИнфракрасный влагомер включает ис- ние исследуемого вещества 23, зеркала 24 и ЦЗ точник 1 излучения. формирующую оптиче, периодически принимающие излучение, скую систему 2 канала измерения, формиру- прошедшее через светоделители 15 и 16. (Я ющую оптическую систему 3 эталонного ка- светоделитель 26, зеркала 27 и 28, фотопринала, оптический фильтр 4 канала измерения, емник 29, приемную оптическую систему 30, фь обеспечивающий пропускание излучения в воспринимающую рассеянное исследуемым ф . полосе поглощения воды, оптический, веществом 23 иэлучениеифокусирующуюегоаюй фильтр 5 эталонного канала. обеспечиваю начувстеительнуюплощадкуфотоприемника щий пропускание излучения вне полосы по, усилитель 31, аналого-цифровой преобраглощения воды, зеркала 6 и 7, направлвощив зователь 32, демультиплексор 33, светодиод излучение источника на соответствующие оп, фотодиод 35, генератор опорных напрятические фильтры 4 и 5, объективы 8 и 9, жений 36 и блок 37 вычисления влажности.Излучение источника 1, в качестве которого может использоваться кварцевая галогенная лампа, формирующими оптическими системами 2 и 3 измерительного и эталонного каналов соответственно преобразуются в два параллельных пучка, каждый из которых через соответствующие зеркала 6 и7 одновременно поступают на Ьптическиефильтры 4 и 5, Поток излучения, прошедшийчерез оптический фильтр 4, сосредоточен в. 10области длины волны Л 1 и хорошо поглощается водой (измерительный поток), Потокизлучения, прошедший через оптическийфильтр 5, сосредоточен в области длиныволны Л 2 и слабо поглощается водой эталонный поток), Измерительнцй и эталонныйпотоки с помощью обьективов 8 и 9 одновременно направляются на диаметральнопротивоположные части модулирующегодиска 10, приводимого во вращение двигателем. На модулирующем диске закрепленоптический коммутатор, состоящий из кольца 17 с отверстием 18 и цилиндра 19 с отверстием 20,В определенный момент времени 11,когда отверстие 11 модулирующего диска 10попадает в поле зрения объектива 8, измерительный поток в течение некоторого временного интервала х, равного временипрохождения измерительного потока через 30, перемещающееся отверстие 11, поступаетна светоделитель 15, который разделяетэтот поток на два пучка. Пучок, отраженныйот светоделителя 15, перехватывается отверстием 20 в цилиндре 19 оптического коммутатора и направляется на наклонноезеркало 21, установленное на валу двигателя14 и вращающееся синхронно с модулирующим диском 10. Отраженный от наклонногозеркала 21 пучок излучения через выходное 40зеркало 22 облучает исследуембе вещество23, Часть излучения, диффузно рассеянногоисследуемым веществом 23, поступает наприемную оптическую систему 30, котораяобеспечивает Фокусировку принимаемого 45излучения на фоточувствительную площадку фотоприемника 29. В фотоприемнике 29оптическое излучение преобразуется вэлектрический импульс амплитудой 01 идлительность о х . 50В момент времени 12 =- ц+ То(4, сдвинутый относительно момента т 1 на четвертьпериода вращения модулирующего диска10, отверстие 12 попадает в поле зренияобъектива 9. Эталонный поток в течение некоторого времени интервала х, равноговремени прохождения эталонного потокачерез перемешэющееся отверстие 12, постуг 1 ает нэ сеетоделитель 16, который раэделяет этот поток на два пучка. Пучок, прошедший через светоделитель,16, перехватывается отверстием 18 в кольце 17 оптического коммутатора и направляется на зеркало 25, Отраженный от зеркала 25 пучок излучения, отражаясь от светоделителя 26, с помощью зеркал 27 и 28 направляется на чувствительную площадку фотоприемника 29. В фотоприемнике 29 оптическое излучение преобразуется в электрический импульс амплитудой 02 и длительностью х,В момент времени хз = 12+ Т(4, сдвинутый относительно момента 12 на четверть периода вращения модулирующего диска 10, отверстие 11 попадает в поле зрения объектива 9, Эталонный поток в течение временного интервала х, равного времени прохождения эталонного излучения через перемещающееся отверстие 11, пройдя отверстие 11, поступает на светоделитель 16, который разделяет этот поток на два пучка. Пучок, отраженный от светоделителя 16, перехватывается отверстием 20 в цилиндре 19 оптического коммутатора и направляется на наклонное зеркало 21, синхронно вращающееся с модулирующим диском 10. Отраженный от наклонного зеркала 21 эталонный пучок излучения через выходное зеркало 22 облучает исследуемое вещество 23, Часть излучения, диффузно рассеянного исследуемым веществом 23, поступает на приемную оптическую систему 30, которая фокусирует принимаемое излучение на чувствительную площадку фотоприемника 29. В фотоприемнике 29 оптическое излучение преобразуется в электрический импульс амплитудой Оз и длительностью х,В момент времени М = тз+ То(4, сдвинутый относительно момента времени з на четверть периода вращения модулирующего диска 10, отверстие 12 попадает в поле зрения объектива 8. Измерительный поток в течение временного интервала х, равного времени его прохождения через перемещающееся отверстие 12, пройдя отверстие 12, попадает на светоделитель 15, который разделяет этот поток на два пучка. Пучок, прошедший через светоделитель 15, перехватывается отверстием 18 в кольце 17 оптического коммутатора и направляется на зеркало 24, Отраженный от зеркала 24 пучок излучения проходит через светоделитель 26 и с помощью зеркал 27 и 28 направляется на фотоприемник 29. где преобразуется в электрический импульс амплитудой О и длительностью х,Выработанная в фотоприемнике 29 последовательность импульсоя одинаковой длительности, но различной эмилиуды. по 1627595сле усиления в усилителе 31 подается в аналого-циФровой преобразователь 32, где вырабатываются цифровые коды, соответствующие амплитудам О, 02, Оз и Оа. Дляразделения цифровых кодов по четырем каналам используется демультиплексор 33, на информационный вход которого подаются сигналы с выхода аналого-цифрового преобразователя 32, а на управляющий вход -опорное напряжение генератора 36. Для 10формирования опорного напряжения используются синхронизирующие импульсы,выработанные оптронной парой "светодиод-фотодиод". Излучение светодиода 34указанной оптронной пары через отверстие 13 вращающегося модулирующего диска 10 воспринимается фотодиодом 35 и преобразуется в электрический сигнал. Этот сигнал поступает на вход генератора 36, который иформирует опорное напряжение,.Выходные сигналы демультиплексора 33 подаются в блок 37 вычисления показателя влажности. В блоке 37 показатель влажности вычисляется с использованием выражения1 01 02Ю= - п -У Оз 04в,котором весовой множитель у является 30 разностью между коэффициентами поглощения влажного вещества на длинах волн Аи А 2. Отношение 01 Из является мерой содержания влаги в исследуемом веществе, так как оно пропорционально соотношению 35 потоков излучения, поглощенных влагой вещества на различных длинах волн. Сигналы 02 и 04 не подвержены влиянию влаги, содержащейся в исследуемом веществе. Однако они подвержены влиянию старения, 40 температурных изменений и других дестабилизирующих факторов точно в такой же мере, как и сигналы О и Оз. Таким образом, все погрешности, связанные с изменениями потока излучения, полосы пропускания 45 оптических фильтров, интегральной и спектральной чувствительности фотоприемника, включаются в выходном сигнале ЧЧ измерителя влажности,Как видно из приведенной на чертеже 50 функциональной схемы, оптические фильтры 4 и 5 установлены перед модулирующим диском 10 неподвижно и диаметрально противоположно относительно оси его вращения. Это дает возможность перестройку 55 прибора, связанную с заменой оптических фильтров. осуществлять без разборки оптико-механическою блока, балансировки модулирующего риска и юстировки оптической системы, Вместе с тем введение оптического коммутатора и двух компенсационных каналов позволяет исключить влияние дестабилизирующих факторов.на точность измерения влажности,Формула изобретения. Инфракрасный влагомер, содержащий источник излучения, установленные по ходу излучения первую формирующую оптическую систему, первый оптический фильтр, модулирующий диск с отверстиями, установленный на валу двигателя, приемную оптическую систему, оптически сопряженную с фотоприемником, а также второй оптический фильтр и последовательно соединенные усилитель, подключенный к выходу фотоприемника, аналого-цифровой преобразователь, демультиплексор и блок вычисления влажности, последовательно соединенные генератор синхронизирующих импульсов, включающий светодиод и фотодиод и генератор опорных напряжений, подключенный выходом к управляющему входу демультиплексора. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения перенастройки прибора и повышения точности, в него введены вторая формирующая оптическая система, установленная по отношению к первой формирующей оптической системе с противоположной стороны от источника излучения, за которой по ходу излучения установлен второй оптический фильтр, два зеркала, каждое из которых обеспечивает оптическое сопряжение первого и второго оптических фильтров с соответствующей формирующей оптической системой, два объектива, каждый из которых оптически сопряжен с соответствующим фильтром, первый и второй светоделители, установленные по ходу излучения за модулирующим диском с отверстиями и через него оптически сопряженные с объективами и через оптический коммутатор, установленный за ними, с наклонным зеркалом, установленным на валу двигателя или с одним из соответствующих наклонных зеркал, установленных за оптическим коммутатором, которые через третий светоделитель и два дополнительных зеркала оптически сопряжены с фотоприемником, и выходное зеркало, оптически сопряженное с наклонным зеркалом, установленным на валу двигателя, при этом модулирующий диск выполнен с тремя отверстиями, два из которых расположены под углом 90 относительно центра модулирующего диска, а оптический коммутатор, состоящий иэ кольца с отверстием и цилиндра с отверстием, закреплен с помощью укаэанного цилиндра к мсдулирующему диску, причем наклонное зеркало, установленное на валу двигателя, врез от8 1827595 верстие в цилиндре оптического коммутатора, первый или второй светоделители и первое отверстие в модулирующем диске оптически сопряжено с йервым или вторым объективом, а наклонные зеркала через отверстие в колъуе оптического коммутатора,/ф ставитель А.Дунхред М,Моргент Корректор С,Пекарь Тираж . ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж. Раущская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент". г; Ужгород, ул.Гагарина, 101 Редактор Заказ 235ВНИИ первый или втерой светоделителй и второе.отверстие в модулирующем диске оптиче- ски сопряжены с первым или вторым объективом, при этом светодиод связан с 5 фотодиодом через третье отверстие модулирующего диска,