Инфракрасный влагомер

 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности . Цель изобретения - повысить точность измерений за счет исключения влияния изменений спектральных характеристик элементов влагомера и автоматического определения реальной градуировочной кривой при каждом измерении. Последнее достигается тем, что измеренный эталонньй сигнал преобразуется в три величины, соответствующие трем точкам градуировочной кривой второго порядка. С помощью указанных трех величин, а также эталонных значений влажности (для данной градуировочной кривой), хранящихся в постоянном запоминающем устройстве прибора, микропроцессором решается система четырех уравнений . Результатом решения является .искомое значение влажности, полученное с учетом изменения условий измерений . Искажения из-за изменений спектральных характеристик элементов влагомера в значительной степени . компенсируются использованием в качестве эталона герметично закрытой кюветы с дистиллированной водой.1 ил. с 3 (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1467405 А1

Ио 4 С 01 1 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4 2094 90/24-25 (22) 16,01.87 (46) 23,03.89. Бюл. t» 11 (71) Научно-исследовательский институт автоматизации производственных процессов в промышленности (72) Г.И. Торонджадзе и А,А. Торонджадз е (53) 535.24 .(088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1185193, кл, G 01 М 21/31 1985.

Влагомер Grecon, тип 4С. Проспект фирмы Greten GmbH /Co, KG, ФРГ. (54) ИНФРАКРАСНЬЙ ВЛАГОМЕР (57) Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности. Цель изобретения — повысить . точность измерений за счет исключения влияния изменений спектральных характеристик элементов влагомера

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, а именно к инфракрасным влагомерам, и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет исключения влияния изменения спектральных характеристик оптических фотоэлектрических элементов влагомера и автоматического определения реальной градуировочной кривой для каждого измер ения . и автоматического определения реальной градуировочной кривой при каждом измерении. Последнее достигается тем, что измеренный эталонный сигнал преобразуется в три величины, соответствующие трем точкам градуировочной кривой второго порядка. С помощью укаэанных трех величин, а также эталонных значений влажности (для данной градуировочной кривой), хранящихся в постоянном запоминающем устройстве прибора, микропроцессором решается cHcTема четырех уравнений. Результатом решения является ,искомое значение влажности, полученное с учетом изменения условий измерений. Искажения из-за изменений спектральных характеристик элементов влагомера в значительной степени компенсируются использованием в качестве эталона герметично закрытой кюветы с дистиллированной водой.1 ил.

На чертеже представлена функциональная схема влагомера. устройство содержит источник 1 излучения, оптическую систему 2 формирования измерительного и эталонного каналов, модулятор-монохроматор

3, эталонный фильтр 4, измеряемый объект 5, фотоприемник 6, усилитель

7, коммутатор 8, генератор 9 синхроимпульсов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 10, микропроцессор. 11, постоянное запоминающее устройство

12, внешний показывающий прибор 13, переключатели 14, переменные резисторы 15-17 (одинаковыми поэициямн

1467405

Ч с1 йел V ачьл 2

W=a Ä+a + аз() v сравни Ч .„.,„ где а,, а, а — коэффициенты пропорциональности.

Пусть при измерениях в измерительном канале регистрируется величина Ч,/V, а в эталонном — Ч /V4 .

V, Эталонные значения — определяют55 ся из реальной градуировочной кривой для каждого конкретíorо материа. ла и имитируются переменнымн резисторами. При градуировке влагомера обозначены подобные друг другу резисторы) .

Влагомер работает следующим образом.

Световое излучение от источника

1 излучения проходит через опчичес-„ кую систему 2, формирующую измерительный канал, в котором находится объект 5, и эталонный канал, в котором размещена герметичная кювета с дистиллированной водой - эталонный фильтр 4. Модулятор-монохроматор 2 содержит интерференционные фильтры, которые закреплены на вращающемся

° диске модулятора. 3а один оборот диска модулятора образуется четыре световых импульса, которые, попадая на фотоприемник 6, преобразуются в электрические импульсы. Эти электричес- 20 кие импульсы, усиленные усилителем

7, через коммутатор 8, который управляется сигналами от генератора 9 синхроимпульсов и АЦП 10, поступают в микропроцессор 11. Генератор син- 25 хроимпульсов необходим для того,чтобы микропроцессор проводил три опроса значений (с каждого переменного резистора данной группы) между серией из четырех информационных импульсов.

При включенном одном из переключателей 14 переменные резисторы 1517 данной группы окажутся включенными между общей шиной и выходом микропроцессора 11, при этом выводы переменных резисторов будут подсоединены к входам коммутатора 8.

Измерения проводятся на аналитической и сравнительной длинах волн (например, 1,9 и 1,7 мкм). Зависимость между отношением сигналов на

ЭТИХ ДЛИ НаХ ВОЛН V л / с рдЬ И ВЕЛИ чиной влажности W имеет вид строится градуировочная характеристика, заключающаяся в построении уравнении типа (1) . фиксированные значения влажности (например, 5, 10 и 1 ) из градуировочной характеристики {обозначим их W, W1, W ) записываются в ПЗУ 12. Иожно показать, что

w, = к, (v,/ч,),, И, = К (Ч /Ч4) о

w „= к,(ч,/v,) „.

Коэффициенты К; (i = 1,2,3) заранее известны и задаются тремя переменными резисторами. Величина

Чз/Ч4, полученная непосредственно при измерениях в эталонном канале, подается на переменные резисторы

15 17 и делится в К< раз, в результате чего в микропроцессор 11 посту" лают значения величин {Ч,/V ) °

I (Ч „/V } „; (Ч, /Ч, ) . Од новр ем ен но микропроцессор получает полученную при измерениях в измерительном канале величину (У „/Ч <) ° С учетом того, чтО значения W5 W „О и W gg известны получим систему уравнений

w, = a„+ a,(v,/v,), +

+a (v,/v) — + а {У /Ч )1. +

+ аэ(Ч,/V )

+ a {V,/V ) „+

+ а з (Ч1/V ) », WÄ = а, + а (Ч /V) +

+ а (Ч1/Чг).

Из решения системы первых трех уравнений определяются значения а 1, а и а для данного момента времени, после чего вычисляется искомое значение влажности W„. При этом исключается влияние изменений спектральных характеристик фотоприемника, источника излучения, светофильтров и определяется реальная градуировочная кривая для каждого измерения.

Преимущество фильтра-эталона из дистиллированной воды перед фильтромэталоном из стекла заключается в следующем: спектральная характеристика стекол, применяемых в качестве эталона, пологая в рабочем диапазоне (1,7 — 2,0 мкм) и изменение спектральной характеристики источника излучения, фотоприемника или интерференционного светофильтра мало ска. зывается на результатах измерения, 14á 7405 тогда как при измерении влажности

1 реального объекта эти изменения существенны.

Ф ор мула и з о бр ет е ни я

Инфракрасный влагомер, содержаший источник излучения, оптически связанный с фотоприемником через оптическую систему формирования измерительного и эталонного каналов и модулятор-монохроматор, эталонный фильтр, размещенный в эталонном канале, а также электронный блок, соединенный с фотоприемником, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью

25

При измерении реальной влажности фильтр-эталон из дистиллированной воды имеет точно такую спектральную характеристику, как влажный объект, и изменение спектральной характеристики одного из элементов (источник излучения, фотоприемник, интерференционный светофильтр) вызывает адекватные изменения результатов измерения как с эталоном, так и с реальным объектом. повышения точности измерения за счет исключения влияния изменения спектральных характеристик оптических и фотоэлектрических элементов влагомера и автоматического определения реальной градуировочной кривой для каждого измерения, эталонный фильтр выполнен в виде герметично закрытой кюветы, заполненной дистиллированной водой, электронный блок выполнен в виде микропроцессора, выход ко- торого через и переключателей соединен с контактными и общими выводами Зп переменных резисторов, причем каждый из и переключателей установлен с возможностью одновременного соединения с микропроцессором группь! из трех переменных резисторов, каж" дый из переменных резисторов каждой группы соединен с подобными переменными резисторами других групп, а через коммутатор и аналого-цифровой преобразователь — с входом микропроцессора, коммутатор соединен с генератором синхроимпульсов, а червз усилитель — с фотоприемником, при этом микропроцессор соединен с постоянным запоминающим устройством.

Составитель В. Калечиц

Техред И.Дидык Корректор М. Демчик

Редактор Л. Гратилло

Заказ 1185/37 Тираж 466 Подпис кое

ВЯЯИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101