Устройство для оптического контроля характеристик материала

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для фотоэлектрических измерений характеристик материалов, в частности массы квадратного метра полотна . Целью изобретения является повышение точности измерений при одновременном расширении пределов измерения . Излучение, прошедшее через материал , регистрируется детектором 6 излучения. Импульсы с выхода детектора 6 излучения проходят через фильтр 7 верхних частот на вход преобразователя 8 ток-напряжение. Импульсы напряжения, модулированные эксПонентой по амплитуде, с выхода преобразователя 8 ток-напряжение поступают на компаратор 9, который регистрирует появление импульса с амплитудой, {равной напряжению на выходе источника 10 опорного напряжения . При этом сигнал с выхода компаратора 9 останавливает по первому входу блок 11 измерения интервала. Количество импульсов, поступивших на управляющий вход ключа 3, пропорционально величине измеряемого параметра и фиксируется в блоке 11 измерения интервала. 2 ил. в (Л со со о СП 4 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ X

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (51) 4 G 01 N 21 17

1) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4150913/29-25 (22) 24.11.86 (46) 23.04.88.Бюл. Ф 15 (71) Новокузнецкое отделение Уральского научно-исследовательского и проектного института строительных материалов (72) Е.В.Хохлов, В.В.Стрекалов, Ю.Ç.Кокшаров, И.И.Дингес и А.Ю.Седельницкий (53) 535.24 (088.8) (56) Мухитдинов М. Оптоэлектронные устройства контроля и измерения в текстильной промьппленности. — М.:

Легкая и пищевая промьппленность, 1982, с.ill-112.

Патент США )):. 4236826, кл. G 01 N 21/01, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИЧЕСКОГО

КОНТРОЛЯ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для фотоэлектрических измерений характеристик материалов, в частности массы квадратного метра полотна. Белью изобретения является повышение точности измерений при одновременном расширении пределов измерения. Излучение, прошедшее через материал, регистрируется детектором 6 излучения. Импульсы с выхода детектора 6 излучения проходят через фильтр 7 верхних частот на вход преобразователя 8 ток-напряжение. Импульсы напряжения, модулированные экспонентой по амплитуде, с выхода преобразователя 8 ток-напряжение поступают на компаратор 9, который регистрирует появление импульса с амплитудой, равной напряжению на выходе источника 10 опорного напряжения. При этом сигнал с выхода компаратора 9 останавливает по первому входу блок 11 измерения интервала.

Количество импульсов, поступивших на управляющий вход ключа 3, пропорционально величине измеряемого параметра и фиксируется в блоке 11 измерения интервала. 2 ил.

1390543

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для фотоэлектрических измерений характеристик материалов в част1 5 ности массы квадратного метра полотна.

Цель изобретения — повышение точности измерений при одновременном расширении пределов измерения.

На фиг.l приведена структурная схема устройства; на фиг.2 — формы сигналов в точках а,Ь и с схемы.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, формирователь 2 экспоненциально изменяющегося тока, ключ 3, источник 4 излучения, формирователь

5 измерительного интервала, детектор 6 излучения, фильтр 7 верхних частот, преобразователь 8 ток-напряжение, компаратор 9, источник 10 опорного напряжения, блок 11 измерения интервала.

Выход генератора 1 импульсов соединен с входом формирователя 5 измерительного интервала и входом формирователя 2 экспоненциально изменяющегося тока., выход которого через ключ

3 подключен к источнику 4 излучения, Детектор 6 излучения подключен к входу преобразователя 8 ток-напряжение через фильтр 7 верхних частот.

Выход преобразователя 8 ток-напряжение соединен с первым входом компаратора 9, второй вход которого соединен с выходом источника 10 опорного напряжения, а выход — с первым входом блока 11 измерения интервала.

Выход последнего соединен с управляющим входом ключа 3, а второй вход — с выходом формирователя 5 измерительного интервала.

Блок 11 измерения интервала содержит, например, для случая просвечивания материала сигналами экспонен45 циально-возрастающей формы, генератор 12 импульсов стабильной частоты, управляемый делитель 13, одновибратор 14, элемент И 15, триггер 16 и счетчик 17. Выход генератора 12 импульсов стабильной частоты соединен через управляемый делитель 13 и одновибратор !4 с первым входом элемента И 15, второй вход которого соединен с выходом триггера 16, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входом блока 1! измерения интервала. Выход элемента И 15 являетсн ньгходом блока ll измерения интервала и соединен с счетным входом счетчика 17, вход установки в нулевое состояние которого подключен к второму входу блока 11 измерения интервала.

Блок 11 измерения интервала работает следующим образом.

Генератор 12 импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы высокой частоты. Управляемый делитель 13 делит частоту в соответствии с введенным коэффициентом деления ° Импульсы с выхода последнего формируются одновибратором 14 в короткие импульсы с заданной длительностью.

В исходном состоянии элемент.И 15 закрыт нулевым потенциалом с выхода триггера 16. При поступлении на второй вход блока 11 измерения интервала запускающего импульса триггер

16 устанавливается в единичное состояние, а счетчик 17 — в нулевое.

При этом разрешается прохождение импульсов с выхода одновибратора 14 через элемент И 15 на выход блока 11 измерения интервала и на вход счетчика 17.

При поступлении сигнала на первый вход блока 11 измерения интервала триггер 16 устанавливается в нулевое состояние и запрещается прохождение импульсов на выход блока 11 измерения интервала и на вход счетчика 17.

Формирователь 5 измерительного интервала для случая сигнала экспоненциально-возрастающей формы может быть выполнен, например, в виде одновибратора, формирующего короткий импульс по переднему фронту единич- ного импульса генератора 1 импульсов.

Формирователь 2 экспоненциально изменяющегося тока может бьггь выполнен, например, в виде последовательно соединенных интегрирующей RC-цепи и преобразователя напряжение-ток.

Фильтр 7 верхних частот выполняют, например, в виде последовательной CR-цепи.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 импульсов вырабатывает единичные прямоугольные импульсы низкой частоты. Длительность импульсов, преимущественно, больше постоянной времени формирователя 2 экспоненциально изменяющегося тока в 41390543

1О

5 раз. Скважность импульсов, преимущественно, больше или равна 2.

Начиная от переднего фронта импульса формирователь 2 экспоненциально изменяющегося тока формирует воэ5 растающую часть экспоненциального сигнала, а от заднего фронта импульса убывающую часть экспоненциального сигнала.

При работе на возрастающей части экспоненциального сигнала реализация устройства осуществляется наиболее просто.

По переднему фронту единичного импульса генератора импульсов формирователь 5 измерительного интервала формирует короткий импульс, который по второму входу запускает блок

11 измерения интервала. При этом на выходе последнего появляются короткие импульсы заданной длительности, которые поступают на управляющий вход ключа 3. Поступающие импульсы открывают ключ 3 на время, равнсе их 25 длительности, при этом на вьмоде его появляются короткие импульсы тока заданной длительности, модчлированные по амплитуде экспонентой, которые возбуждают источник 4 излучения. Излучение, прошедшее через материал, регистрируется детектором 6 излучения, выходной сигнал которого меняется в соответствии с изменением интенсивности принимаемого излучения.

Импульсная составляющая регистрируемого сигнала проходит через фильтр

7 верхних частот на вход преобразователя 8 ток-напряжение. Импульсы напряжения, модулированные экспонентой

40 по амплитуде, с выхода преобразователя 8 ток-напряжение поступают на компаратор 9, который регистрирует появление импульса с амплитудой, равной напряжению на выходе источника

10 опорного напряжения. При этом сигнал с выхода компаратора 9 останавливает по первому входу блок 11 измерения интервала. Количество импульсов, поступивших на управляющий вход ключа 3 пропорционально величине измеряемого параметра и фиксируется в блоке 11 измерения интервала.

При поступлении следующего единичного импульс.а с выхода генератора 1 импульсов цикл измерения повторяется.

Градуировка устройства может осуществляться, например, изменением частоты следования импульсов, вырабатываемых блоком 11 измерения интервала. В качестве источника 4 излучения применяют, например, излучающие диоды ИК-диапазона

Применение устройства позволяет повысить точность измерения эа счет увеличения времени развертывания экспоненты и, одновременно, расширить пределы измерения за счет достижения большей интенсивности излучения при работе источника излучения в кратковременном импульсном режиме. В импульсном режиме значение тока, протекающего через источник излучения, может быть в несколько раз больше максимально допустимого постоянного тока, что позволяет значительно повысить верхний предел интенсивности излучения.

Кроме того, точность устройства повышается за счет фильтрации полезногс сигнала фильтром 7 верхних частот от фоновой засветки, что постигается введением импульсного режима работы источника излучения.

Формула и з обре т е н и я

Устройство для оптического контроля характеристик материала, содержащее генератор импульсов, соединенный с. входом формирователя измерительного интервала и входом формирователя экспоненциально изменяющегося тока, соединенного с источником излучения, детектор излучения, соединенный с преобразователем ток-напряжение, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход компаратора подключен к источнику опорного напряжения, а выход компаратора соединен с первым входом блока измерения интервала, второй вход которого подключен к выходу формирователя измерительного интервала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений при одновременном расширении пределов измерения, в него дополнительно введены ключ и фильтр верхних частот, причем выход блока измерения инт .рвала соединен с управляющим входом ключа, выход формирователя экспоненциально изменяющегося тока соединен через ключ с источником излучения, а выход детектора излучения соединен через фильтр верхних частот с входом преобразователя ток-напряжение.

1390543

Составитель А.Ястребов

Редактор Н.Рогулич Техред М.Дидык Корректор Н.Король

Закаэ 1761/43 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4