Способ измерения влажности штучных и сыпучих материалов в потоке

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (д11 4 G 01 N 21/31

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

rIz =Aj+8j ь;

° сна гр1 - грj э ("Ао11

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3840866/24-25 (22) 07.01 85 (46) 30,01.87. Бюл. № 4 (71) Научно-исследовательский институт автоматизации производственных процессов в промьппленности (72) К.П. Чкония и Г.В. Шуглиашвили (53) 535.242(088,8) (56) Патент США № 3851175, кл. G 01 N 21/00, опублик. 1977.

Патент COIA ¹ 3551678, кл. G 01 N 21/00, опублик. 1976. (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИЛА(НОСТИ

ШТУЧНЫХ И СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В ПОТОКЕ, заключающийся в том, что облучают исследуемый материал излучением с длиной волны g „, соответствующей максимальному поглощению, воды излучением с длиной волны A р,.1 э лежащей вне полосы поглощения воды, определяют оптический показатель Ь как отношение коэффициентов отражения на соответствующих длинах .волн

1 м м и реп Отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерений, облучают поток исследуемого материала дополнительным излучением с длиной волны 9 ре, коэффициент отражения на которой отличается от коэффициента отражения, измеряемого материала на длине волны ре„, не менее чем на 107., определяют величину П как отношение коэффициентов отражения на длинах

Ф волн ред. H 7 peA cpBBHBBBloT величину П, с величиной П, соответствующей полному заполнению облучаемого участка исследуемым материалом, которая определяется по формуле где А и В" — параметры линейной рег3 - 1 рессии j-ro участка, 1-п;

Ь вЂ” граничное значение опгР1 тического показателя между подучастками, и по разности величин d = П, -П фэ удовлетворяющей условию

Ь IIAOO" где Π— допускаемое значение погпогрешности определения

П для исследуемого материала, судят о влажности, причем

f где  — параметр подучастка с максимальной крутизной; — величина приращения оптического показателя, соответствующая заданному значению погрешности измерения влажности.

1286959

Изобретение относится к инфракрас- ной контрольно-измерительной технике и предназначено для непрерывного измерения влажности поточно-производимых сыпучих материалов и мелких 5 штучных товаров типа брикетов; плиток и т.д. производства пищевой, химической и других отраслей промьппленности.

Цель изобретения — повьппение точности измерений.

Иа фиг. 1 — 4 приведены спектры отражения соответствующие сухому обезжиренному молоку, черному байховому чаю и транспортной резине, слюде молотой СМФ-160 и слюде молотой

СМФ-125: соответственно; на фиг.5— кривые зависимости между значением отношения отражательных способнос тей на реперных длинах волны

R>ð,„ /R ð,„, и значением оптического показателя полуфабриката чая К /R> на фиг. 6 и 7 — зависимости между значениями влажности И и оптическим показателем соответственно для полуфабриката чая и сухого обезжиренного молока; на фиг, 8 — кривая зависимости между значением отношения отражательных способностей на реперных длинах волн и значением:оптического показателя сухого обезжиренного молока. На фиг. 5 кривой 1 обозначена та же зависимость для случаев, когда в зоне облучения находится только чай, идущий сплошным потоком, кривыми 2 — 4 — зависимости для случаев, когда 90, 80.и 70% зон облучения на транспортере занято чаем, а 10,20 и 30% зоны облучения — пустые участки транспортера.

В таблице приведены значения оптических величин для исследуемых материалов.

25

40 способности на реперных длинах волны, одна.из которых берется из первой зоны (1000 нм), вторая из второй эоны (1750 нм), всегда дает возможность обнаружения сухого обезжиренного молока в зоне измерения (см.таблицу), а при измерении отражательной способности резиновых и металлических транспортеров отношение .получается близко к 1,000. Аналогично П, при измерении влажности от

0,000 до 9,2 для полуфабриката чая меняется в пределах 1,21-1,24 (см. таблицу), Существенно отличаются от рассмотренных спектров спектральные свойства слюды (фиг. 3 и 4), но и они дают возможность определения наличия слюды в зоне измерения, так как величина П, меняется в пределах от 0,600 до О, 655 (см. таблицу).Как

Способ заключается в проведении взаимосвязанных операций в следующей последовательности.

Движущийся поток измеряемого ма. териала облучают измерительным потоком лучей при длине волны Ъ „, соответствующей максимуму поглощения влагой (для сухого обезжиренного молока, полуфабриката чая, слюды молотой СМФ-125 и СМФ-160 в качестве измерительной длины волны берется „ „,=

1950 нм, фиг. 1 — 4 и таблица) и ,реперным потоком кучей при длине волн Ъ реп, лежащей вне полосы поглощения воды (для полуфабриката чая Ф „ = 1 600.нм, а для сухого обезжиренного молока, слюды молотой СМФ-125 и СМФ-160 — 1750 нм, фиг. 1 — 4 и таблица), определяют значение оптического показателя измеряемого материала как отношение отражательных способностей, соответствующих измерительной и реперной длинам волн; Ь = К,;,„ /R>

После этого измеряемый материал облучают вторым реперным потоком лучей, при длине волн 9.,„, лежащей вне полосы поглощения воды (для полуфабриката чая и слюды молотой

СМФ-125 и СМФ-160 h = 1300 нм, а для сухого обезжиренного молока — 1000 нм, фиг. 1 — 4 и таблица) .

Оптические свойства измеряемого материала при второй реперной длине волны должны значительно отличаться от оптических свойств матери-. ала при первой реперной длине волныне менее 10% отражательной способности материала.

Отличия при разных реперных длинах обусловлены поглощениями или непоглощениями веществ, входящими в измеряемый материал, а также другими физико-механическими факторами.

Спектры отражения сухого обезжиренного молока (фиг. 1) показывают, что комплекс веществ, входящих в молоко, обусловливает в зоне спектра от 1400 нм до 2000 нм снижение коэффициента отношения на 30-35%. Поэтому величина отношений отраженной

1286959 4 видно из таблицы, каждое отношение коэффициентов отражения второй реперной длины к коэффициенту при первой реперной длине волны будет меньше единицы, если К реп, < Rq, и будет отличаться от единицы, чем больше К = R> е„ вЂ” R> „„ ° Вторая реперная длина волны, не участвующая в определении оптического показателя, может быть выбрана не только из ближней ИК-области спектра, но и из других областей, например видимой. Затем определяют величину отношения R > /R> „,, сравнивают с надлежащим его значением

В реп t Rg ее1 «соответствующим полному заполнению облучаемого участка измеряемым материалом и определяемым по формуле

10

П, =А +В b параметры линейной рег- 25 рессии; граничное значение оптического показателя где А и В

J гР1 деп (2)

35 где 8 — надлежащее значение погрешности определения П, ® реп ®арен ) для измеря емого материала .

После этого по соответствующему 40 оптическому показателю судят о влажности. При этом 8 определяют иэ соотношения о"" =+ В„ f. (3) 45 где Š— величина приращения оптического показателя, соответствующая заданному значению погрешности измерения 50 влажности;

 — параметр подучастка с макси1 мальной крутизной.

Пример 1. Дпя случая, когдав потоке измеряемого материала (полуфабрикат чая) нет оголенного участка транспортера, измеряемый материал полностью закрывает поверхность транмежду подучастками.

До тех пор, пока разность d = 30

= П -П между ними не удовлетворит условию спортера. Известным способом определяют оптический показатель Ь, который равен 0,574. Затем определяют П,, которая оказывается равным

1,231. После этого вычисляется П по формуле (1). Для данного примера А=

1,262; В = 0,056; n = 1, П =1,262-0,056 0,574 = 1,230. Вычисляют разность d = П вЂ” П = 1,231-1,230 =

0 001 и его значение- сравнивают с допустимыми значениями. л «дол

Допустимое значение 0 определяют по формуле (3) где В = 0,056 п- = 1 а выбор величины E производят следующим образом.

По предварительно заданному значению погрешности измерения влажности 6 У = + 0,5Х из зависимости (фиг. 6) определяют величину приращения оптического показателя E

= +0,04. Величину выбирают из минимальной крутизны графика зависимос-. ти между влажностью M u его оптическими показателями b . Таким образом, получается е " = + 0,056 >

<0,04 = + 0,0022.

Условия (2) удовлетворяются

d 5 " (0,0010 0,0022), вследствие чего по значению оптического показателя Ь = 0,574 определяют влажность, которая равна 5,1Х (фиг. 6) .

В том случае, когда зависимость между значением отношения отражательной способности на реперных дли-, нах волны и значением оптического показателя аппроксимируется двумя или несколькими линейными участками, в качестве В1 берут его максимальное значение. Для сухого обезжиренного молока (фиг. 8) параметры линейных регрессий составляют А — 2,38; В, = 1,2; й„, = 0,547; А =

При этом 3 "" = +B Я, Б"" " =+1,2 Я.

Пример 2. Рассматривают случай, когда в потоке контролируемого материала есть участок транспортера, незаполненный чаем. В soне облучения на транспортере 80Х занято чаем, а 20Х является пустым участком транспортера (фиг. 5). Аналогично примеру Р 1 измеряют, П (П = 1, 197) . Одновременно определяют интегральное значение оптичес5 1286959 6 кого показателя чая g с 207. участ- определение влажности с помощью заком транспортера, которое равно d = висимости между W u его д, пред0,505. ставленной на фиг. 6, не производят.

Это означает присутствие в зоне обЗатем определяют П по формуле 5 лучения незаполненного чаем участка (1), т.е. П = 1,262 — 0,056 0,505 = транспортера. Если. применяют значе1,234, и разность д: и = (1,1970- ние оптического показателя, равное

1,2340) = 0,037. 0,505, для определения влажности, Условие (2) не выполняется (0,037>- тогда с помощью зависимости (фиг. 6)

> 0,0022), в результате чего значе- 10;определяют влажность, которая равна > ние д не является достоверным, и . 6,3Х вместо 5,17.

Иямеряемий матер

Величина отраиения, Х

Измерн тельная длина волны, ивм нм нчесхнй аеатель

Влакость пробы,, Х тн байр тел а и спо L perl I % Фъю нос

Фреп2

Сухое обезжиренное молох о

1000 1750 1950 0,20 102 68 66

1,50

0,971

0,696

6,80 102 66 46

1,55

12,40 97 56 30

1,73

0,537

Черный байховый чай

1300 1600 1950 0,00 55 45

40 1 ° 21

0,880.

0,648

О, 514 . 0,363

f 22

3,30 46 37 24

5, 10 43 35 f8 . 1,23

9,20 41 33

12 1,24 слюда молотая

СИФ-125

1300 1750 1950 О 23 38 59 65

1,05 35 56 59

1,90 33 55 53

О, 644

0,625

0,600

1, 101

1,053

0,963

Слища молотая

СНФ 160

1300 1750 1950 - О, 14 38 58 62

1,50 35 55 56

2,40 33 52 50

0,655

0,636

0,630

1°, O6O

1,020

0,961

0,857

О, 739

0,612

3 40 ЗО 49 42

4,10 27 46 34

0,600

1286959

20

80О

ЮОР

7800

ОООО.Ag

ХО

ЮО

УО

ИОО Г20О 8400 ЮОО ЮОО ОООО

ИК-сректры отри ему

97uz. /

7800 /400 ЖОО

Ф - сммлр ю юлраж всю 2

) 286959 аоо НОО ИОО МОО ааа а00 Su00

ФГ-@ мавры етрсиммм

Qua3 ду

Ф 70

1,.

) ь м

NO0 7400 1500 ЯОО /700 ЮОО 4000

ИИ- спектры отражения

ФсгР 4

A ñèе л,аам

4ИО

sary

1286959

0 70

8Ю

Ф

Л фУ фЭОО

0

0500 Ьа 7

l/д

800 а

У0

В0

1

7О

ОЩ0 g500 0800 0700 0800 0Я)0

БАЙРО . 0700 0800 ОООО МООР Л

0nmuvec uu лая за лаю

1286959

usga аыО

Составитель Н. Стукова

Техред А.Кравчук

Редактор Е. Копча

Корректор В. Бутяга

Заказ 7705/42 Тираж 776

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4