Влагомер

 

Изобретение относится к конт-. рольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения влажности . Изобретение позволяет исключить влияние настабильности характеристик излучения светодиодов на точность измерения влажности и тем самым повысить точность измерения. Это достигается введением в устройство второго фотоприемника 14, оптически связанного через световод 13 с первым 7 и вторым 8 {светодиодами, третьего дифференцирующего устройства 16, второго 17 и третьего 18 триггеров . Третье дифференцируемое устройство 16 подключено к выходу второго фотоприемника 14, а входы второго триггера 17 соединены с выходами второго 15 и третьего 16 дифференцирующих устройств, входы третьего триггера 18 соединены с выходами первого 12 и второго 17 триггеров, а выход третьего триггера 18 подключен к счетчику 19. 2 ил. с 3 (Л Ю 00 го со СП 4 Фмг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1232954 (51) 4 С 01 3 1/44 р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, "

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

H АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3785321/24-25 (22) 13.07.84 (46) 23.05.86. Бюл. У 19 (72) А.И. Журавлев, И.В. Корольков, В.Г. Кравцов и Н.Н. Мгебришвили (53) 53.093.001(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 561896, кл. С 01 N 21/81, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Ф 914975, кл. G 01 N 21/81, 1982. (54) ВЛАГОМЕР (57) Изобретение относится к контг, рольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения влажности. Изобретение позволяет исключить влияние настабильности характеристик излучения светодиодов на точность измерения влажности и тем самым повысить точность измерения.

Это достигается введением в устройство второго фотоприемника 14, оптически связанного через световод 13 с первым 7 и вторым 8 1светодиодами," третьего дифференцирующего устройства 16, второго 17 и третьего 18 триггеров. Третье дифференцируемое устройство 16 подключено к выходу второго фотоприемника 14, а входы второго триггера 17 соединены с выходами второго 15 и третьего 16 дифференцирующих устройств, входы третьего триггера 18 соединены с выходами первого 12 и второго 17 триггеров, а вы- ф ход третьего триггера 18 подключен к счетчику 19. 2 ил.

1232954

2О

В устройство входят дифференцирующие устройства 15 и 16, вход первого из которых подключен к выходу

40 ключа 6, вход второго — к выходу фо— топриемника 14, а выходы обоих соединены со входами триггера 17, кроме того, выход дифференцирующего устДI ройства 15 соединен со входом триггера 12. Триггеры 12 и 17 подключены к разным входам триггера 18, выход которого соединен с одним входом счетчика 19. Второй вход счетчика 19 связан с выходом схемы 20 совпадений, входы которой подключены к выходам дифференцирующих устройств 11 и 15.

Устройство работает следующим образом.

На первый фотоприемник 10 воздействуют два потока излучения 9, и Р опорной и измерительной длйн волн, которые проходят через контроИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения влажности как в авиационной технике, так и в химической, текстильной, 5 нефтяной и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы.

Влагомер содержит источник 1питания, генератор 2 прямоугольных импульсов с двумя противофазными выходами, к одному выходу которого под- .. ключен делитель 3 частоты (последовательный счетчик), выход которого соединен с управляющим входом модулятора 4 экспоненты.

Первый и второй ключи 5 и 6 по управляющим входам соединены с разными выходами генератора 2. По сигнальному входу ключ 6 соединен с выходом источника 1 питания, а ключ 5 также с выходом источника 1 питания, но через модулятор 4 экспоненты. Выходы ключей 5 и 6 соединены со входами светодиодов соответственно 7 и 8, которые через контролируемый объем 9 оп- 39 тически связаны с фотоприемником 10.

К выходу фотоприемника 10 подключено дифференцирующее устройство 11, а к выходу дифференцирующего устройства — триггер 12. Светодиоды 7 и 8 через световод 13 оптически связаны с фотоприемником 14.. лируемую среду, находящуюся в контрольном объеме 9.

Поток излучения на опорной длине волны модулирован по экспоненциальному закону. Поэтому для потоков и „ справедливы выражения — К„11 „

1 О1

1 1 2

l где m m — масса вещества и влаги соответственно;

К,, К вЂ” коэффициенты поглощения сухи 1 веществом и влагой;

cp — поток излучения на вы0 ходе светодиода 8;

Я „ — амплитуда модулированного потока на выходе светодиода 7.

В момент t, равенства потоков 7« ra P„ получаем

tC1

К 1т1 сР р cP . Е 2

О1 о

Ф откуда следует, что (Г,„— l . Р, )+ К ш (1)

В соответствии с равенством (1) время t«> зависит не только от массы влаги, но и от потоков Я, и «Р 1 ко торые могут изменяться из-за неста-.. оильности характеристик излучения светодиодов.

На второй фотоприемник 14 воздействуют потоки «Р, и Р, подводимые с. помощью световода 13 непосред- . ственно с выходов светодиодов 7 и 8, минуя контролируемую среду. Для этих потоков можно записать следующие выражения." т о

В момент равенства потоков Р и р„ получаем

1 се а

Р е =Я

О1 о2 откуда следует, что

t,., = ° <Е ч .„-Е Р.,) (2)

Дпя разности времен t u t

c„ с в соответствии с формулами (1) и (2) справедливо выражение

tÑ,1 „tc - R m (3) 1232954

Таким образом, разность времен по формуле (3) зависит от массы влаги и не зависит от потоков Р и Ч, 1О "г .

Генератор 2 прямоугольных импульсов (фиг. 1) вырабатывает импульсы с 5 необходимой частотой повторения. Эти импульсы с противофазных выходов поступают на вход делителя частоты 3 и на управляющие входы ключей 5 и 6.

На вход модулятора экспоненты 4 и ключа 5 синхронно поступают импульс начала формирования экспоненты и запоминающие импульсы. На выходе ключа

5 формируется дискретный заэкспоненциальный импульс тока, который, протекая через светодиод 7. ;ызывает поток излучения по такому же закону.

Ключ 6 переключается импульсом, противофазным заполняющему экспоненту.

Протекающий через светодиод 8 импульс тока вызывает световой поток, амплитуда которого постоянна.

Оба потока через световод 13 попадают на фотоприемник 14 и через контролируемый объем 9 — на фотоприемник 10. На фиг. 2а изображены временные диаграммы суммарных фотоэлектрических сигналов на выходах обоих фотоприемников. Диаграмма выходного сигнала фотоприемника 14 изображена ЗО пунктиром. Эти сигналы дифференцируются устройствами 11 и 16 (фиг.2б, в) и подаются на первые входы триг геров t2 и 17. На вторые входы этих триггеров подается сигнал с выхода дифференцирующего устройства 15 (фиг.2г). Триггеры 12 и 17 начинают срабатывать от поочередных импульсов, поступающих на их входы с соответствующих дифференцирующих устройств.

Сигналы с выходов этих триггеров (фиг.2д,е) поступают на разные входы триггера 18. Сначала импульсы на вход триггера 18 поступают одновре— менно и он не срабатывает (фиг.2ж). 45

В тот момент t, когда потоки излучения от двух светодиодов на фотоприемнике 14 становятся одинаковыми, происходит перемена фазы его фотоэлектрического сигнала (фиг.2а), изме в SO няется на противоположную фаза импульсов на выходе дифференцирующего устройства 16, импульсы на разные входы триггеры 17 приходят одновременно и он перестает срабатывать. В этот55 момент начинает срабатывать триггер

18 под действием импульсов, поступающих с триггера 12.

В момент, когда становятся

1 одинаковыми потоки излучения, принимаемые фотоприемником 10, происходит перемена фазы его фотоэлектрического сигнала, изменяется на противоположную фаза импульсов на выходе дифференцирующего устройства 11, импульсы на разные входы триггера 12 приходят одновременно и он перестает срабатывать. Перестает срабатывать и триггер

18. Количество срабатываний триггера

18 считается счетчиком 19. После перемены фазы выходного сигнала дифференцирующего устройства 11 на выходе схемы 20 совпадений появляется импульс сброса, и счетчик 19 подготавливается к следующему циклу. Процесс повторяется. По показаниям счетчика определяется значение влажности.

Показания счетчика 19 соответствуют разности вре зн 1, и 1 . Как следует из выражения (3), эта разность зависит от массы влаги и не зависит от потоков Ч, и Р, Изобретение позволяет исключить влияние нестабильности характеристик излучения светодиодов на точность измерения влажности и тем самым повысить точность измерения.

Формула изобретения

Влагомер, содержащий источник питания, генератор прямоугольных импульсов с двумя противофазными выходами, делитель частоты, подключенный, к первому выходу генератора прямоугольных импульсов, модулятор экспоненты, соединенный с выходами источника питания и делителя частоты, два ключа, входы первого из которых соединены с первым выходом генератора прямоугольных импульсов и модулятором экспоненты, а входы второго подключены к второму выходу генератора прямоугольных импульсов и источнику питания, два светодиода, излучающих на опорной и измерительной длинах волн, подключенных к выходам соответственно первого и второго ключей и оптически связанных через контролируемый объем с фотоприемником, соединенным с блоком регистрации, выполненным в виде двух дифференцирующих устройств, выходы которых соединены с входами триггера и схемы совпадеI. ния, выход которой соединен со счетчи1232954 сг

Составитель А.Чурбаков

Техред О.Гортвай Корректор В.Синицкая

Редактор Н.Егорова

Заказ 2758/41

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ. Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,- Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 ком, причем вход первого дифференцирующега устройства соединен с фотоприемником, а вход второго дифференцирующего устройства соединен с выходом второго ключа,отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введейы второй фотоприемник, i!! оптически связанный через световод с первым и вторым светодиодами, третье дифференцирующее устройство, подключенное.,к выходу второго фотоприемника, и второй и третий триггеры, причем входы второго триггера соединены с выходами второго и третьего дифференцирующих устройств, входы третьеГо триггера соединены с выходами первого и второго триггеров, а

10 выход третьего триггера подключен к счетчику.