Влагомер

СОЮЗ СОВЕТСНИХ03 ЮЛИПМИаааРЕСПУБЛИН А а) С 01 Я 21/ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ ОПИ чаи К АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬ СТОУ а .-аез пернен сформаока а ство этом о тип). рстием,ильт аметрй д 2. Влагомещ и й с я по им, чт отличаок корреккого показаЛИ, триггеры,счетчик имлементымпульсов ля содержи 1 ирователь 1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ(71) Научно-исследовательский институт автоматизации производственныхпроцессов в промышленности(56) 1. Патент США Яф 3551678,кл. С 01 М 21/81, опублик. 1971,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 3521361,кл. б 01 1 Ч 21/81, 1982 (прот(54)(57) 1. ВЛАГОИЕР, содержащийустройство обработки информации свыходным блоком, блок деления, источник излучения, на оптической осикоторого расположены модулирующийдиск с двумя светофильтрами, установленный на оси синхронного двигателя, и приемник излучения, подключенный к входу блока формирования-усиления, третий выход которого соединенс вторым входом аналого-цифровогопреобразователя (АЦП), о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измеренио, в него введены блоки памяти, корректировки значения оптического показателя, умножения, задания, формирования сигналазапуска и элемент ИЛИ, выход которогочерез блок формирования сигнала запуска соединен с первым входом АЦП,а два его входа соединены с соответствующими первым и вторым выходамиблока формирования - усиления и ссоответствующими третьими входамиблоков деления и умножения, причемтретий выход блока формированияусиления соединен с входом блока кор 80111636 ктировки значения оптического позателя, выходы которого соединены четвертыми входами блока умножени вторые входы которого соедине соответствующими выходами бло дания, выход блока деления че вый вход блока умножения соед входом устройства обработки н ции с выходным блоком, вход б памяти соединен с выходом АЦП два вьс ода соединены с соотве щими входами блока деления, и модулирующий диск снабжен отв расположенным вместе со свето рами на одной окружности, а д отверстия равен аэьЕ2 Е- изменение диаметра изображения в плоскости вращения диска, соответствующее изменению расстояния до поверхности контролируемого материала;разность между возможными мак симальным и минимальным уровнями поверхности контролируемого материала;нормируемое значение чувствительности влагомера по высоте контролируемого материала. овки значения оптиче пульсов, два элемента И, два генератора импульсов, ограничитель и дешифратор, выходы которого подключенык единичному входу соответстнующихтриггеров, нулевые входы которых черезсоответствующие элементы ИЛИ подключены к прямым выходам последующих триггеров, вторые входы элементов ИЛИподключены к выходу формирователя импульсов, соединенного с вторым и нулевым входами соответственно счетчика импульсов и последнего триггера,вход формирователя импульсов подключен к выходу первого генератора импульсов, соединенного с первым вхо 16369дом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго генератора импульсов, выход первого элемента И подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого через ограничитель подключен к третьему выходу блока формирования- усиления, а выход подключен к первому входу счетчика импульсов, выходом подключенного к входу дешифратора,причем прямые выходы триггеров подключены к четвертым входам блок а умножения, Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения влажности твердых и сыпучих материалов с помощьюинфракрасного излучения. 5Известен влагомер, содержащийисточник излучения, фильтрующиймодулятор с синхронным двигателем,последовательно соединенные детекторизлучения, предварительный усилитель, 1 Осинхронный детектор, управляющиевходы которого соединены с генератором синхронных импульсов, а два выхода соединены каждый со своим преобразователем аналог - код соответственно эталонного и измерительногоканалов, выходы которых соединеныс входами блока деления, и измерительный блок 11Недостатком данного устройства 20является ограниченная область егоприменения.Наиболее близким к изобретению является влагомер, содержащий устройство обработки информации с выходным 25блоком, блок деления, источник излучения, на оптической оси которого расположены модулирующий диск сдвумя светофильтрами, установленныйна оси синхронного двигателя, и при- З 0емник излучения, подключенный к входу блока Формирования-усиления,третий выход которого соединен свторым входом АЦП 2 3.Недостатком известного устройстваявляется большая погрешность приизмерении влажности движущегося потока сыпучих и кусковых материалов с разной высотой слоя. Это обуслов- лено тем, что с изменением высоты слоя изменяется расстояние от оптического преобразования до контролируемого, насыпанного материала и, соответственно, изменяется значение оптического показателя (отношения величины измерительного и репер- ного сигналов) из-за разной формы отраженных потоков измерительного и реперного излучения.Цель изобретения - повышение точности измерений.Указанная цель достигается тем, что во нлагомер, содержащий устройство обработки информации с выходным блоком, блок деления, источник излучения, на оптической оси которого расположены модулирующий диск с двумя светофильтрами, установленный на оси синхронного двигателя, и приемник излучения, подключенный к входу блока формирования-усиления, третий выход которого соединен с вторым входом АЦП, введены блоки памяти, корректировки значения оптического показателя, умножения, задания, фор; миронания сигнала запуска и элемент ИЛИ, выход которого через блок формирования сигнала запуска соединен с первым входом АЦП, а два его входа соединены с саотнетствующими первым и вторым выходами блока формирования- усиления и с соответствующими третьими входами блоков деления и умножения, причем третий выход блока формирования-усиления соединен с входом блока коррелтировки значенияоптического показателя, выходы которого соединены с четвертыми входами блока умножения, вторые входы которого соединены с соответствующими выходами блока задания, выход блока деления через первый вход блока умножения соединен с входом устройства обработки информации с выходным блоком, вход блока памяти соединен с выходом АЦП, а его два выхода соединены с соответствующими входами блока деления, при этом модулирующий диск снабжен отверстием, расположенным вместе со светофильтрами на одной окружности, а диаметр отверстия равенЭРгегде дВ - изменение диаметра изображения в плоскости вращениядиска, соответствующее изменению расстояния до поверхности контролируемого материала;разность между Возможнымимаксимальным и минимальнымуровнями поверхности контролируемого материала;Ь - нормируемое значение чувствительности влагомера повысоте контролируемого материалаБлок корректировки значения Фоптического показателя содержит элементы ИЛИ, триггеры, Формирователь импульсов, счетчик импульсов, два элемента И, два генератора импульсов, ограничитель и дешифратор, выходы которого подключены к единичному входу соответствующих триггеров, нулевые входы которых че рез соответствующие элементы ИЛИ подключены к прямым выходам последующих триггеров, вторые входы элементов ИЛИ подключены к выходу формирователя импульсов, соединенного с 5 вторым и нулевым входами соответственно счетчика импульсов и последнего триггера, вход формирователя импульсов подключен к выходу первого генератора импульсов, соединенного с 59 первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго генератора импульсов, выход первого элемента И подключен к первому входу второго элемента И, вто- у рой вход которого через ограничи" тель подключен к третьему выходу блока формирования-усиления, а выход подключен к первому входу счетчика импульсов, выходом подключенного к входу дешифратора, причем прямые выходы триггеров подключены к четвертым входам блока умножения.На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого влагомера; на фиг. 2 - блок-схема блока коррекции значения оптического показателя; на фиг.3- временная диаграмма работы влагомера; на фиг. 4 и 5 - схемы получения оптического сигнала, длительность которого пропорциональна высоте слоя измеряемого материала.1Влагомер (фиг. 1) содержит источник 1 излучения, модулирующий диск 2 с двумя светофильтрами и отверстием между ними (Фиг. 4 и 5), вращаемый синхронным двигателем 3, приемник 4 излучения, выходом подключенный к входу, блока 5 формирования-усиления, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входу элемента ИЛИ 6, выход которого через блок 7 формирования сигнала запуска АЦП подключен к первому входу АЦП 8, выход которого соединен с входом блока 9 памяти, выходы которого подключены к первому и второму входам блока 10 деления, третий вход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 6, соединенного с третьим входом блока 11 умножения, первые и вторые входы которого подключены соответственно к выходу блока 10 деления и к выходам блока 12 задания, четвертые входы блока 11 умножения подключены к выходам блока 13 корректировки значения оптического показателя, вход которого подхлючен к третьему выходу блока 5, соединенного с вторым входом АЦП 8. Выход блока 11 умножения подключен к входу 14 устройства обработки информаций с выборным блоком.Блок 13 корректировки значения оптического показателя (фиг. 2) содержит ограничитель 15, вход которогоподключен к третьему выходу блока 5 формирования-усиления (фиг. 1), а выход - к второму входу второго элемента И 16, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И 17, второй вход которого годключен к выходу второго генератора 18 импульсов, а первый вход - к выходу первого генератора 19 импульсов, соединенного с входом Формирователя1116369 15 920 импульсов, выход которого подклю-чен к второму входу счетчика 21 импульса, первый вход которого подключен к выходу второго элемента И 16,а выход " к входу дешифрдтора 22,выходы которого подключены к единичному входу соответствующих триггеров23, нулевые входы которых через элементы ИЛИ 24 подкл,чены к прямымвыходам последующих триггеров 23, 10вторые входы элементов ИЛИ 24 подключены к выходу Формирователя 20импульсов и нулевому входу последнего триггера. Прямые выходы триг"геров 23 подключены к четвертымвходам блока 11 умножения. На модулирующем диске 2 расположены светофильтры 25 и 26 и отверстие 27корректировки оптического показателя. 20Устройство работает следующим обр,азом,Отраженное интегральное излучениенапрявляется на модулирующий диск25и поочередно проходит светофильтры25 и 26 (интерференционные) и отверстие 27, расположенные на модулирующем диске 2, который вращается отсинхронного двигателя 3. Эти фильтрыпропускают только лучи с длинои вол 30ны в ближней ИК-области спектра3= 1,7 мкм (эталонная длинна волны)и , = 1,9 мкм (длина волны измерения). Отраженные от измеряемого вещества световые импульсы поступают 35к приемнику 4 излучения, где ониЪпревращаются в электрические импульсы и подаются на блок,5 формирования-усиления, где эти сигналы формируются, усиливаются. По третьему 40выходу блока 5 импульсы, соответстиьмвующие измерительному сигналу Ореперному сигналу 0 Р" и высоте(фиг.3),подаются на второй вход АЦП 8 и на 45блок 13, а по первому и второму выходу блока 5 через элемент ИЛИ 6подаются синхроимпульсы на блок 7формирования сигнала запуска АЦП,где формируются (фиг. 3) и подаются на первый вход АЦП 8. Приэтом АЦП преобразует аналоговыйсигнал О" и О Р в двоичный коди посылает их на вход блока 9 памяти, где происходит запоминание.Напряжение О " АЦП не преобразуется из-за отсутствия синхроимпульса соответствующего О в, Оба эти сигнала ( О"и О " ) с блока 9 в двоичном коде подаются на первый и второй вход блока 1 О деления.При наличии синхроимпульса на втором выходе блока 5 в блоках деления 10 и умножения 11 происходит соответственно деление а = О"/Оп и умножение на коэффициент К, ( текущая нумерация высоты слоя измеряемого материала). Значение поправочного коэффициента К; по высоте слоя измеряемого материала с помощью блока 12 задания вводится оператором с второго входа блока 11 умножения.Откорректированное значение оптического показателя во" = дК; с блока умножения подается на блок обработки информации с выходным устройством 14. Таким образом, на каждый второй синхроимпульс происходит деление и умножение сигналов. Выборка поправочного коэффициента по ступеням высоты производится блоком 13.Работа блока 13 (фиг, 2) осуществляется следующим образом. Сигналы с блока 5 подаются на вход блока 13 корректировки значения оптического показателя, в частности на вход ограничителя 15 (Фиг. 2), где происходит ограничение сигналов по амплитуде (Фиг. 3). Допустим, на вход блока 15 подан сигнал - явьсот (Фиг, 3), ограниченный сигнал подается на второй вход элемента И 16, на на первый вход которого через первый элемент И 17 подаются электрические импульсы определенной частоты, вырабатываемые вторым генератором 18 импульсов. Элемент И 17 пропускает импульсы в течение времени, соответствующему длительностиимпульса, вырабатываемого первым генератором 19 импульсов (фиг. 3) и подаваемого на первый вход элемента И 17. Одновременно с помощью формирователя 20 импульсов происходит формирование им- пульса (фиг. 3), его подача на второй вход (" Сброс" ) счетчика 21 импульсов, на нулевой вход последнего триггера 23и на вторые входы элементов ИЛИ 24; в результате чего триггеры 23 и счетчик 21 импульсов приводятся в исходное состояние. В течение времени длительностью 1(с) сигнала Овсо элемент И 16 (фиг. 3) пропускает электрические111637импульсы, вырабатываемые генератором 18 на вход счетчика 21 импульсов.ВЬсотОбразование сигнала 0 , про" порционального высоте слоя материала, производится с помощью отверстия 5 (фиг. 4 и 5) на модулирующем диске. На фиг. 4 и 5 также указано расположение светофильтров и отверстия на диске в одном иэ возможных вариантов, Длительность импульса, соответствую щего высоте слоя, пропорциональна величине диаметра изображения.Когда сигнал отсутствует, элемент И 16 прекращает пропускание импульсов от второго генератора 18 им пульсов к счетчику 21 импульсов. Разным значениям высоты измеряемого материала соответствуют разные значения длительности импульса, так как на выходе дешифратора 22 получаются разные количества импульсов, Допустим, высота слоя измеряемого материапа изменяется от номинального до (15 см). Высота слоя сверх номинального разделяется на несколько ступе ней (участков), например Ъ (3 см); Ь (6 см); 1 э (9 см); Ь (12 см) и Ь = Ь (1см). Этим уровням соответствуют разные значения длительнОсти (; Ф ;и) 30 и, соответствейно, количества импульсов на выходе дешифратора, (например, М = 40, М = 48, Мз 55 Мф = = 60, М = 64). Выходы дешифратора условно пронумерованы по ступеням высоты. Допустим, при длительностиимпульса Офыот на вход счетчиИЯ 69ка 21 импульсов подается М 50 имтек пульсов, тогда на первом (М40) и втором (М = 48) выходах дешифратора появляется потенциал, который переводит первый 23 и второй 23 триггеры в единичное состояние. При этом единичный сигнал на выходе второго триггера 23 через элемент ИЛИ 24 переводит первый триггер в нулевое состояние, так как на втором выходе блока 13 корректировки значения оптического показателя появляется сигнал разрешения, который подается на четвертый вход блока умножения, и при появлении на третьем входе блока 11 умножения сигнала разрешения в блоке 11 происходит умножение оптического показателя й на коэффициент корректировки К.Аналогично работает блок корректировки значения оптического показателя при других значениях высоты как в прямом, так и в обратном направлениях.1Предлагаемый влагомер по сравне-, нию с прототипом (серийно выпускаемый влагомер ВИК) обеспечивает возможность измерения влажности движущихся сыпучих материалов с неравномерной поверхностью. В среднем в 1,7 раза повышается точность измерения влажности за счет корректировки значения оптического показателя, функционально связанного с влажностью, по изменению высоты насыпного материала.1116369 ное иг,Ф ни ор М.Лемчи Реда одписно 2 923/36 Тираж ВНИИПИ Государственпо делам изобрет 113035, Москва, ЖЗака ССй ого комитет ний и откры шская наб., д. слиал П 1 П "Патент ул. Проектная,Составитель А.Чурбаков .рова Техред Ж,Кастелевич К