Устройство контроля влажности пищевых продуктов

 

Изобретение относится к области приборостроения для пищевой промышленности и предназначено для автоматического измерения влажности сыпучих продуктов (таких как шрот, жмых, мятка, пищевые концентраты, и т.д.) в потоке, а также может быть использовано при измерении влажности продуктов в лабораторных условиях. Цель изобретения - повышение точности измерения влажности. Устройство содержит оптический тракт с разделением отраженного от контролируемого продукта излучения на два канала с измерительной и опорной длинами волн. Благодаря наличию имитатора нулевой влажности и двух блоков делителей с изменяемым коэффициентом деления устройство позволяет компенсировать дрейф параметров элементов в каждом канале путем подстройки коэффициентов деления блоков делителей при периодическом введении имитатора нулевой влажности на место контролируемого продукта. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (li) 4 1 (g1)g С 01 Х 21/81

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

r1O ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4605957/30-25 (22) 15.11.88 .(46) 30.08.90. Бюл. ¹ 32 (7i) Всесоюзный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт автоматизации пищевой промышленности (72) А.С.Сидоров, В.П.Королев, Л.Н.Ахапкин и Л.Б.Багдасарян (53) 535.275 (088.8) (56) Патент Англии ¹ 1325039, кл. G 1 А, 1973.

Авторское свидетельство СССР № 1073644, кл. С 01 N 2 1/8 1,. 1984. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ВЛАЖНОСТИ

ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ (57) Изобретение относится к приборостроению для пищевой промышленности и предназначено для автоматического измерения влажности сыпучих проИзобретение относится к приборо" строению для пищевой промышленности и предназначено для автоматического измерения влажности сыпучих продуктов (например, шрот, жмых, мятка, пищевые концентраты и т.д.) в потоке, а также может быть использовано при измерении влажности продуктов в лабораторных условиях.

Пель изобретения — повышение точности измерения влажности.

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства в режиме измерения влажности; на фиг.2 — блок2 дуктов (таких как шрот, жмых,мятка, пищевые концентраты и т.д.) в потОке, а также может быть использовано при измерении влажности продуктов в лабораторных условиях„ Цель изобретения — повышение точности измерения влажности. Устройство содержит оптический тракт с разделением отраженного от контролируемого продукта излучения на два канала с измерительной и опорной длиной волны.

Благодаря наличию. имитатора нулевой влажности и двух блоков делителей с изменяемым коэффициентом деления устройство позволяет компенсировать дрейф параметров элементов в каждом канале путем подстройки коэффициентов деления блоков делителей при периодическом введении имитатора нулевой влажности на место контролируемого продукта. 2 ил. схема оптической части устройства в режиме калибровки.

Устройство содержит источник 1 света, по ходу излучения которого находится исследуемый продукт 2 и установлены оптический прерыватель 3, светоделительные зеркала 4 и 5, образующие два оптических канала, светофильтры 6 и 7, блоки 8 и 9 фотоприемного усиления, выходы которых в каждом канале электрически соединены с первыми входами блоков 10 и

11 делителей с переменным коэффициентом деления сигналов, выходы

15891Г>4 которых соединены попарно в каждом канале с ключами 12 и 13 и 14 и 15, при этом ключи 13 и 14 соединяют в каждом канале выходы блоков 10 и 11 делителей сигналов со входами блоков 16 и !7 усиления, выходы которых подключены к.блоку 18 деления, связанного с блоком 19 масштабирования, выход которого подключен к блоку 20 индикации, а ключи 12 и 15 соединяют выходы блоков 10 и 11 делителей сигналов с первым и вторым входами блока 21 сравнения, сравнивающий вход блока 21 сравнения соединен с выходом флока 22 эталонного напряжения, а первый и второй выходы соединены в каждом канале соответственно через ключи 23 и 24 с отстраивающими входами блоков 10 и 11 делителей сиг- 20 налов, блок 25 управления, выходы которого соединены с управляющими входами ключей 23 и 24, 12 и 13 и

14 и 15 и приводом 26 имитатора 27 нулевой влажности. 25

Устройство работает следующим образом.

В режиме измерения ключи 13 и 14 открыты, а ключи 23 и 24 и 12 и 15 закрыты, в .результате чего имитатор

27 нулевой влажности находится в положении ОВ (фиг.1), при этом световое излучение из источника 1 света попадает на продукт 2 и, отразившись, проходит через оптический прерыватель

3, на выходе которого образуется переменный световой сигнал, несущий информацию о влажности. Светоделительное зеркало 4 разделяет полученный световой сигнг I íà два луча, один из которых, отразившись от зеркала 5, проходит через светофильтр

6, а второй проходит через светофильтр 7. Прошедшие через светофильтры сигналы в каждом оптическом канале 45 попадают на блоки 8 и 9 фотоприемного усиления, состоящего из фотоприемников с предварительными усилителями, в которых преобразуются в электрические импульсы, поступающие на пер50 вые входы блоков 10 и 11 делителей сигналов, При выборе светофильтров 6 и 7 с максимумом пропускания в ИК-области на длинах волн с наибольшей и наименьшей чувствительностью к поглошению

55 воды (1, 95 мкм и 1, 84 мкм), напряжения

U u U на выходах блоков 10 и 11 де{ 2 лителей в каждом канале будут равны — о, п, OI

- pIgVA

0о2 (2) напряжения в каналах на выходах блоков 10 и 11 делителей сигналов, соответствующие нулевому значению влаги, равные отношению входных напряжений блоков делителя соотВВТсТВВННо U

d. u OLg — коэффициенты поглощения t на выбранных длинах волн;

m< — масса влаги.

Полученные значения напряжений, через открытые ключи 13 и 14, а также блоки 16 и 17 усиления поступают в блок 18 деления, на выходе которого появляется сигнал, находящийся в экспоненциальной зависимости от содержания влажности, равный в соответствии с выражениями (1) и (2): (2 1)

U=e (3) Преобразование сигнала в единицы влажности происходит в блоке 19 масштабирования, при этом измеренное значение влажности в процентах индицируется в блоке 20 индикации.

Выражение (3) является верным при равенстве HBIIpRKpHHH U О1 = U О2 в каналах, соответствующих нулевой влаге. Для этого в процессе настройки эти напряжения предварительно уравнивают с помощью блоков 8 и 9 фотоприемного усиления, подставляя вместо исследуемого продукта 2 белую стандартную пластину.

Однако под воздействием ряда факторов (например, изменение температуры окружающей среды, общий прогрев элементов влагомера) изменяется чувствительность блоков 8 и 9, при этом начальные напРЯжениЯ UqpI H Uqp2 B каHBлах на выходах блоков фотоприемного усиления при нулевой влажности из меняются на величину+ И,: (® м -+""ср ) (U „+ZU»)

В соответствии с этим изменяются сигналы на выходах блоков 10 и 11 делителей сигналов, которые будут соответственно равны, а„ у, ц

К 0I

1589164(4)

К ох- 2

При этом с учетом (4) выражение (3) принимает вид

U = е (5)

Uo +6U< (2 >) тттт ! где +AU, и +AU< — дополнительные напряжения,соответствующие увеличению при положительном знаке или уменьшению при отрицательном начальных напряжений в каналах.

Из выражения (4) следует, что наклон градуировочной характеристики устройства изменяется, увеличивая погрешность измерения влажности. Для исключения этого явления в устройстве предусмотрен режим калибровки, при котором по команде из блока 25 управления приводом 26 в оптический канал вводится имитатор 27 нулевой влажности, который устанавливается в положение СА (фиг.2). В результате световое излучение от источника 1 света попадает на имитатор 27 и, отразившись, проходит оптический путь, аналогичный режиму измерений, при этом на выходах блоков 10 и 11 делителей сигналов появляются напряжения, соответствующие нулевому значению влажности с учетом изменения чувствительности фотоприемников, равные (U +jU,) и (U„ +AU ). Одно01временно по команде из блока 25 упт равления ключи 13 и 14 закрываются, ключи 23 и 12 открываются и сигнал с блока 10 делителя сигналов поступает через ключ 12 на первый вход блока 21 сравнения, в котором в результате сравнения с эталонным напряжением вырабатывается корректи-. рующий сигнал, равный +AU . Полученный сигнал с выхода блока 21 сравнения поступает через открытый ключ

23 на отстраивающий вход блока 10 делителя сигналов, при этом происходит изменение коэффициента К деления блока 10 до значения К,, при котором напряжение на входе блока делителя сравнивается с эталонным напряжением

Пэт (6)

К ( где К, — новое значение коэффициента деления блока 10 делителя, равное с учетом выражения (6) К = К + тт 1- и о (7) В следующем такте ключи 23 и .2

5 закрываются, а ключи. 24 и 15 открываются и во втором канале устройства происходят аналогичные выработка корректирующего сигнала + 6Л2 и автоматическое изменение коэффициента К2 деления до значения, равного

К = К+ЕЯЗ

2 Uos

15 (8) По команде из блока 25 управления ключи 24 и 15 закрываются, а ключи

13 и 14 открываются, в результате чего имитатор 27 нулевой влажности возвращается в положение OB. На этом режим калибровки заканчивается и устройство переходит в режим измерения.

Таким образом, в режиме калибровки изменением коэффициентов деления блоков 10 и 11 делителей сигналов на их выходах устанавливаются начальные значения напряжений и измерение влажности осуществляется по выражению (3), формула изобретения

Устройство контроля влажности пищевых продуктов, содержащее расположенные последовательно и оптически связанные источник света, оптический прерыватель, светоделительные зеркала, выделяющие два оптических канала, светофильтры в каждом канале и блоки фотоприемного усиления, выходы которых в каждом канале элект5 рически соединены с блоками усиления сигналов, выходы которых подключены к блокуделения сигналов, выход которого подключен к блоку масштабирования, соединенного с блоком индикации, о т—

55 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения влажности, в него введен имитатор ну.левой влажности, снабженный приводом для ввода его между источником света

По сравнению с аналогом использование предлагаемого устройства обеспечивает повышенную точность измерения влажности продукта, что позволяет сузить величину допуска отклонения влаж35 ности от заданного значения и сократить при этом потери сырья, а также повысить качество продукции.

1589164 и оптическим прерывателем, блок срав нения, блок эталонного напряжения, соединенный с блоком сравнения, блок управления, блоки делителей,с переменным коэффициентом деления по одному в каждом каналеи шесть ключей, причем входы первого и второго ключей соединены соответственно с выходами. первого и второго блоков делитепей, выходы этих ключей соединены с входами первого и второго блоков усиления сигналов, входы третьего и четвертого ключей соединены соответственно с выходами первого и второго блрков делителей, а выходы этих ключей подключены к первому и второму входам блока сравнения. входы пятого и шестого ключей соединены соответственно с первым и вторым выходами блока сравнения, а выходы этих ключей подключены к отстраивающим входам первого и второго блоков делителей, при этом сигнальные входы последних соединены в каждом канале с выходами блоков фотоприемного усиления, а выходы блока управления разделены так, что первый из них соединен с приводом имитатора нулевой влажности, второй — с управляющими входами четвертого и шестого ключей, третий — с управляющими входами тре5 тьего и пятого ключей, четвертый— с управляющими входами первого и второго ключей.

1589164

У сА ТРф фиг. Г

Составитель A. Грузинов редактор А.Ревин Техред Л.Олийнык

Корректор Т.Палий

Заказ 2536 Тираж 513 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ C(CP

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

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