Влагомер

(51) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ 28ная проектно-конст я Роставтоматстром . Н. Романов 598467,2.1678, кл. б 01 1 х 1 21/8 иг. 1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится к области влагометрии и позволяет измерять влажность силикатной массы и сыпучих материалов при большой запыленности воздуха в зоне измерения. Цель изобретения - повышение точности определения влажности сыпучих материалов в условиях запыленности. Поставленная цель достигается тем, что во влагомер, содержащий источник 1 излучения по ходу излучения которого установлен фильтруюгций модулятор 2 с одним светофильтром ,=6 мкм), смонтированный на валу синхронного двигателя 3, последовательно соединенные приемник 4 излучения, предварительный усилитель 5, синхронный детектор 6, управляющий вход которого соединен с выходом генератора 7 синхронных импульсов, измерительный блок 23, введены источник опорного излучения (ИОИ) 10, инвертор 18, интегратор 20, аттенюатор 19, два элемента слежения и хранения информации 21 и 22, семь аналоговь 1 х ключей 11 17, делитель 8 частоты, распределитель импульсов (РИ) 9, десять выходов которого Ж соединены с управляющими входами аналоговых ключей, источника опорного излуче1326904 ния, излучателя таким образом, что при но- явлении нулевого сигнала (НС) на нулевом выходе РЙ происходит разряд конденсатора интегратора и перевод схемы влагомера в исходное состояние, при появлении НС на первом выходе РИ на выходе интегратора формируется напряжение, пропорциональное инфракрасному излучению силикатной массы, синхронного двигателя, корпуса ИОИ и окружающей средыЬф при появлении НС па втором выходе РИ включается ИОИ, напряжение на выходе интегратора при этом не меняется. При появлении НС на третьем выходе РИ и включенном ИОИ на выходе интегратора за счет подключения инвертора формируетс я напряжение, пропорциональное излучению ИОИ (так как / / I 11Ь,У, - Ь= - /,), зависящее от температуры корпуса приемника излучения. При появлении НС на четьертом выходе РИ напряжение с выхода интегратора поступает через элемент слежения и хранения иш)ормации коррекции на регулиру,огций вход аттенюатора для компенсации величиИзобретение относится к влагометрии и может быть использовано для измерения и автоматического регулирования влажности силикатной массы в производстве строительных материалов.1,;ель изобретения повышение точности определения влажности сыпучих материалов в условиях запыленности.г 1 а фиг. 1 изображена функциональная схема влагомера; на фиг.-- временная диаграмма работы влагомера, где по оси абсцисс изображено время одного полного цикла измерения влажности силикатной массы, а по оси ординат - выходное напряжение. интегратора Сl,(последовательность каждого участка временной диаграммы соответствухт последовательности появления нулевого сигнала па выходе распределителя импульсов, т. е. время первого участка соответствует паличи)о нулевого сигнала только на нулевом выходе распределителя импульсов, второгона первом, третьего - - навтором и т. д. ) .Влагомер содержит источник 1 излучения по ходу излучения которого установлен фильтрукиций модулятор 2 с одним светофильтром ,=6 мкм), смонтированный на валу синхронно)о двигателя 3, последовательно соединенные приемник 4 излучения, предварительный усилитель 5, синхронный детектор 6, управляющий вход которого соединен с выходом генератора 7 синхронных г10152025 ны влажности от изменения температуры корпуса приемника излучения. При появлении НС на пятом выходе РИ вновь разряжается конденсатор интегратора. При появлении НС на шестом выходе РИ напряжение с выхода синхронного детектора через аттенюатор со ско)ректированным коэффициентом усиления по температуре корпуса приемника излучения поступает на вход интегратора, на выходе которого формируется скорректированное напряжение фона (Уф,э-- ==ЬФК, где К -- текущее значение усиления аттенюатора). При появлении НС на седьмом выходе РИ включается источник излучения, при этом напряжение на выходе интегратора не меняется. При появлении НС на восьмом выхсде РИ на выходе интегратора формируется напряжение измеренияи., .=К (и- Цф. - (7). При появлении НС на выходе РЙ, напряжение с выхода интегратора, пропорциональное влажности силикатной массы, поступает через элемент слежения и хранения информации измерения в измерительный блок. 2 ил. импульсов и с входом делителя 8 на 100 частоты, распределитель 9 импульсов, выходы которого соединены с управляюшими в.ходами источника 10 опорного излучения,семи аналоговых кгпочей 11 - 17 и источника 1 излучения. В качестве источника опорного излучения может быть использована миниатюрная лампа накаливания, включенная в коллекторную цепь транзистора, база которого является управляющим входом источника опорного излучения и подключена к второму и третьему выходам распределителя импульсов. Управляющий вход источника 1 излучения подключен к седьмому и восьмому выходам распределителя 9 импульсов. Управляющий вход первого аналогового ключа 11 подключен к нулевому, первому, второму,; ретьему и четвертому выходам распределителя 9 импульсов, управляющий вход второго аналогового ключа 12 - к пятому, шестому, седьмому, восьмому и девятому выходам распределителя 9 импульсов, управляющий вход третьего аналогового ключа 13 - к первому и шестому выходам распределителя 9 импульсов, управляющий вход четвертого аналогового ключа 14 -- к третьему и восьмому выходам распределителя 9 импульсов, управляющий вход пятого аналогового ключа 15 - к нулевому и пятому выходам распределителя 9 импульсов, управляющий вход шестого аналогового ключа 16к четвертому выходу3распределителя 9 импульсов, а управляющий вход седьмого аналогового ключа 17 - к девятому выходу распределителя 9 импульсов, Первый аналоговый ключ соединяет вход инвертора 18 с выходом синхронного детектора 6, второй аналоговый ключ 12 соединяет выход аттенюатора 19 с входом инвертора 18, третий аналоговый ключ 13 соединяет вход инвертора 18 с входом интегратора 20, четвертый аналоговый ключ 14 соединяет выход инвертора 18 с входом интегратора 20, пятый аналоговый ключ 15 соединяет выход и вход интегратора 20, шестой аналоговый ключ 16 соединяет выход интегратора 20 с входом элемента 21 слежения и хранения информации коррекции, седьмой аналоговый ключ 17 соединяет выход интегратора 20 с входом элемента 22 слежения и хранения информации измерения.Выход элемента 22 слежения и хранения информации измерения соединен с входом измерительного блока 23. Выход элемента 21 слежения и хранения информации коррекции соединен с регулирующим входом аттенюатора 19. Выход синхронного детектора 6 имеет непосредственную связь с рабочим входом аттенюатора 19. Распределитель 9 импульсов состоит из последовательно соединенных двоично-десятичного счетчика 24, дешифратора 25 и диодов 26.Влагомер работает следующим образом.Исследуемый материал (силикатная масса), расположенный на движущейся ленте транспортера, облучают световым потоком широкого спектра от источника 1 излучения. Отраженный от исследуемого материала световой поток через фильтрующий модулятор 2, получающий вращение от синхронного двигателя 3, поступает в приемник 4 излучения. С выхода приемника 4 излучения световое излучение, преобразованное в электрические сигналы, поступает через предварительный усилитель 5 на синхронный детектор 6, управляющий вход которого соединен с выходом генератора 7 синхронных импульсов. Одновременно с выхода генератора 7 синхронных импульсов синхроимпульсы поступают на вход делителя 8 частоты, в котором происходит деление частоты синхроимпульсов на 100, при этом пониженная частота синхроимпульсов с выхода делителя 8 частоты поступает на вход распределителя 9 импульсов, причем время одного полного цикла Измерения влажности (за счет использования десяти выходов дешифратора 25 распределителя 9 импульсов) делится на десять участков, назначение которых наглядно показано на временной диаграмме работы влагомера.На первом участке, когда распределитель 9 импульсов находится в исходном состоянии, т. е, только на его нулевом выходе будет существовать нулевой сигнал (1 на фиг. 2), включаются аналоговые ключи 11 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 и 15 и отключается аналоговый ключ 12, что приводит к отключению выхода аттенюатора 19 от входа интегратора 18, разряду накопленного заряда и конденсаторе интегратора 20 (так как включен аналоговый ключ 15) и подключению входа инвертора 18 к выходу синхронного детектора 6, при этом напряжение на выходе интегратора в течение всего первого участка временной диаграммы будет равно нулю.На втором участке временной диаграммы (1 - ) включены аналоговые ключи1 и 13, при этом напряжение с выхода синхронного детектора 6, т. е. напряжение, пропорциональное инфракрасному излучению силикатной массы, синхронного двигателя, корпуса приемника излучения и окружающей среды - фона (У) поступает на вход интегратора 20. Время интегрирования равно длительности одного выходного импульса распределителя 9 импульсов, т. е. равно 1/10 времени полного цикла измерения влажности.На третьем участке временной диаграммы (1 - ) отключается аналоговый ключ 13 и включается источник 10 опорного излучения, при этом напряжение на выходе интегратора 20 не меняется.На четвертом участке временной диаграммы (1 - -1) (при включенных аналоговом ключе 1 и источнике 10 опорного излучения) включается аналоговый ключ 14, при этом на вход интегратора через ключ 14 и инвертор8 будет поступать инвертированное напряжение, пропорциональное сумме излучений фона и источника опорного излучения ( Уф,+ Ь), и в конце четвертого участка на выходе интегратора установится напряжение, пропорциональное только излучению источника опорного излучения. (К,.У. - -К,= - К), зависящее только от изменения температуры корпуса приемника 4 излучения относительно первоначальной.На пятом участке временной диаграммы (1 - Ь) отключаются аналоговый ключ 14 и источник 10 опорного излучения, прп этом отключается вход интегратора 20. В тот же момент времени включается аналоговый ключ 16, при этом выходное напряжение интегратора 20, пропорцональное только излучению источника 10 опорного излучения, поступает на вход элемента 21 слежения и хранения информации коррекции, с выхода которого данное напряжение поступает на регулирующий вход аттенюатора 19, в результате чего изменяется и коэффициент усиления аттенюатора относительно первоначального и компенсируется погрешность, вносимая изменением температуры корпуса приемника 4 излучения.На шестом участке временной диаграммы (1 з - ,) отключаются аналоговые ключи 11 и 16, включаются аналоговые ключи 12 и 15, в результате чего подключается выход атте 13269045нюатора к инвертору 18 и разряжается емкость конденсатора интегратора.На седьмом участке (г 11 - 17) временной диаграммы включены только аналоговые ключи 12 и 13, следовательно, на этом участке временной диаграммы напряжение с выхода синхронного детектора 6 через аттенюатор будет поступать на вход интегратора 20, в результате чего формируется скомпенсировацное ио температуре корпуса приемника 4 излучения напряжение фона на выходе 10 интегратора.На восьмом участке (1; - в) временной диаграммы отключается аналоговый ключ 13 т. е. отключается вход интегратора, и включается источник 1 излучения, при этом наряжение на Выходе интегратора не из 1 е няется.На девятом участке 11 В - 9) включены только аналоговые ключи 12 и 14 и источник 1 излучения, при этом на вход интегратора через аттенюатор 19, аналоговые клю чи 12 и 14 и инвертор 18 поступает с Выхода синхронного детектора 6 инвертированное напряжение, пропорциональное сумме скомпецсированных по температуре корпуса приемника 4 излучения излучений фона и источника 1 излучения, В конце девятого участ. ка временной диаграммы на выходе интегратора 20 сформируется напряжение, пропорциональное влажности силикатной массы определяемое по формулеи,=КХ (иф - и, - -1.7.), ЗО где г, -- напряжение на вьгходе интегратора, пропорциональное влажности силикатной массы при текущем значении температуры корпуса приемника излучения;Ктекущее значение коэффициентаусиления аттенюатора.На десятом участке 11 - го) временной диаграммы отключается аналоговый ключ 14 и включается аналоговый ключ 17, в результате чего напряжение с выхода интеграто ра 20, пропорциональное влажности силикатной массы, поступает в элемент 22 слежения и хранения информации измерения, следовательно, и ца вход, измерительного блока 23.Использование предлагаемого влагомера позволяет отказаться от фильтрующих модуляторов, содержащих более одного свето фильтра с узкой полосой проиускания инфракрасного излучения гХ около 2 мкм), и использовать фильтрующий модулятор только с одним светофильтром с полосои пропускания инфракрасного излучения (Х=.= -- 6 мкм), т. е. использовать основную, наиболее широкую полосу поглощения инфракрасного излучения молекулами воды без погрешностей измерения, вносимых темпера. 55 турой силикатной массы, корпуса приемника излучения, синхронного двигателя и окружаюгцей среды и при повышенной запылеиности Воздуха В зоцс измерения. Предлагаемый влагомер может быть использован и для определения важиости сыпучих материалов цри небольшой злажности и повышенной запыленности в зоне измерения,Формули, изобретенияВлагомер, содержащий источник излучения, по ходу излучения которого установлен фильтрующий модулятор с синхронным двигателем, последовательно соединенные приемник излучения, предварительный усилитель, синхроннык детектор, управляющий Вход которого соединен с генератором синхронных импульсов, и измерительный блок, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения влажности сыпучкх материалов в условиях:гаиыленности, в него ВВЕДЕНЬ ИСТОЧНИК ОИОРЦ 010 ИЗЛУЧЕ 1 ГИЯ, ИНВертор, интсгра)ор, аттенюатор, два элемента слежения и хранения информации коррекции и измерения, семь аналоговых ключей, делитель частоты, распределитель импульсов, состоягций цз последовательно соединенных двокчно-дгсяткчного счетчика, дешифратора и диодов, ггричем вход дели. теля частоты сосдкцец с выходом генератора синхронным импульсов, а Выход соединен с входом распределителя импульсов, выходы распределителя импульсов соединены с уи- раВ,яюшими Входами аналогОВых ключей, источника излучения и источника опорного излучения, при этом вход источника излучения соедццсц с седьмым и восьмым выходами распределитля импульсов, вход источ гика опорного излученРя соединен с вторым и третьим выходами распределителя импульсов, управляющий вход первого аналогового ключа соединен с нулевым, первым, вторым, третьим и четвертым выходами распределителя импульсов, второго аналогового ключа - с пятым, шесты л, се,гьглым, восьмым и девятым Выходами распределителя импульсов, третьего аналогового клОча - . с первым и шсстыгл выходами распределителя импульсов, четвертого - с третьим и восьмым выходамк расирсделителн импульсов, пятого -- с нулевым к пяты выходами 1)асг 11)еделРтс.я Р 1.411 ульсов, шестого с четвертым выходом распределителя импульсов, седьмого - - с девятым выходом распределителя импульсов, чсрез г)срвый аналоговый ключ вход иньсртог)а соединен с выходом синхронного детектора, через второй аналоговый ключ выход а гтецюатора соединен с входом инвертора, через третий аналогоВый ключ Вход инвертсра соединен с Входом интегратора, через четвертый аналоговый ключ выхо;1 инвертора соединен с входом интегратора, через пя"ый аналоговый ключ соединены вход и выход интегратора, через шестой аналоговый кл 1 оч выход интегратора соединен с входом элемента слежения и храпения информации коррекции, через седь.лой аналоговый ключ выхс)д интегратора соеди1326904 Составитель А. Чу рба ко вРедактор А. Ренин Техред И. Верес Корректор В. ГирнякЗаказ 3270/35 Тираж 776 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно. полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нен с входом элемента слежения и хранения информации измерения, выход которого соединен с измерительным блоком, выход элемента слежения и хранения информации 8коррекции соединен с регулирующим входом аттенюатора, выход синхронного детектора непосредственно соединен с входом аттенюатора.