ТЕПЛОВИЗИОННЫЙ ВЛАГОМЕР Российский патент 1994 года по МПК G01N25/62 G01J5/60 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам бесконтактного измерения влажности пористых материалов и изделий в строительстве, энергетике, авиационной технике.

Цель изобретения - повышение точности измерения влажности пористых материалов путем учета влияния условий окружающей среды, таких, как температура, влажность и скорость движения воздуха вблизи поверхности материала, влажность которого измеряется.

На чертеже показана функциональная схема тепловизионного влагомера.

Тепловизионный влагомер содержит тепловизор 1, аналого-цифровой преобразователь 2, вычислительное устройство 3, содержащее накапливающий сумматор 4, четыре запоминающих регистра 5-8, блок 9 вычитания, блоки 10, 11 деления, блок 12 управления с системой синхронизации, трехпозиционным переключателем Эталон - измерение и пусковой кнопкой, индикатор 13.

Устройство работает следующим образом.

В поле зрения тепловизора 1 вводят эталонное сухое изделие, аналогичное исследуемому. Устанавливают трехпозиционный переключатель Эталон - измерение блока 12 управления в положение "Эталон" и нажимают пусковую кнопку. Вследствие последовательного поступления кадрового и строчного синхроимпульсов с выходов синхронизации тепловизора 1 на входы синхронизации блока 12 управления, на его выходах соединенных с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя 2 и управляющим входом накапливающего сумматора 4 соответственно, формируются синхронные последовательности импульсов. Аналого-цифровой преобразователь 2 преобразует величину напряжения, пропорциональную температуре в точках теплового поля сухого эталонного образца (количество этих точек определяется количеством точек разложения в растре тепловизора 1) в цифровой код, который поступает на вход накапливающего сумматора 4, который является информационным входом вычислительного устройства 3.

За интервал времени, равный длительности одного кадра, в накапливающем сумматоре 4 записывается значение I, пропорциональные интегральному значению распределения температурного поля по поверхности сухого изделия Т(х, у)
I= Т(х, у)dx dy= T(х, у)= N˙T , где S - площадь поверхности сухого эталонного изделия;
х, у - координаты i-й точки;
T - температура в i-й точке;
N - количество точек в растре тепловизора 1.

При поступлении на вход синхронизации блока 12 управления второго кадрового синхроимпульса на его выходе, соединенном с вторым входом первого регистра 5, формируется сигнал, по которому информация о величине I, переписывается из накапливающего сумматора 4 в первый регистр 5, при этом сигналы управления на выходах блока 12, соединенных с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя 2 и накапливающего сумматора 4 соответственно, отсутствуют.

В поле зрения тепловизора 1 вводят изделие, влажность которого измеряется, трехпозиционный переключатель блока 12 переводят в положение "Измерение" и нажимают пусковую кнопку.

В накапливающем сумматоре 4 записывается значение I, пропорциональное интегралу от распределения температурного поля Т(х, у) по поверхности исследуемого изделия:
I = T(x, y)dx dy = T_i(x, y), где Т_i(х, у) - температура в i-й точке на поверхности исследуемого изделия.

При поступлении на вход синхронизации блока 12 второго кадрового синхроимпульса на его выходе, соединенном с вторым входом второго регистра 6, формируется сигнал, по которому информация о величине Iпереписывается из накапливающего сумматора 4 во второй регистр 6, при этом сигналы управления на выходах блока 12, соединенных с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя 2 и накапливающего сумматора 4 соответственно, отсутствуют. При поступлении сигнала управления с выхода блока 12 на управляющий вход блока 9 вычитания информация о величинах I и I поступает с выходов регистров 5 и 6 на первый и второй входы блока 9 вычитания соответственно. В блоке 9 формируется код, соответствующий разности I - I. По сигналу с выхода блока 12, поступающему на управляющий вход третьего регистра 7, этот код поступает на первый вход третьего регистра 7, в котором запоминается.

В поле зрения тепловизора 1 вводят влажное эталонное изделие, находящееся в тех же условиях (при той же температуре, влажности и скорости движения воздуха, в которых находится исследуемое изделие. Трехпозиционный переключатель блока 12 переводят в положение "Эталон влажный" и нажимают пусковую кнопку. В накапливающем сумматоре 4 записывается значение I, пропорциональное интегралу от распределения температурного поля Т(х, у) по поверхности эталонного влажного изделия
I= Т(х, у)dx dy= T(х, у)= N˙Т .

При поступлении на вход синхронизации блока 12 второго кадрового синхроимпульса на его выходе, соединенном с вторым входом второго регистра 6, формируется сигнал, по которому информация о величине I переписывается из накапливающего сумматора 4 во второй регистр 6, при этом сигналы управления на выходах блока 12, соединенных с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя 2 и накапливающего сумматора 4 соответственно, отсутствуют. С выходов первого 5 и второго 6 регистров информация о величинах I и Iпоступает на первый и второй входы блока 9 вычитания соответственно. В блоке 9 формируется код, соответствующий разности I - I. Этот код через первый блок 10 деления, имеющий коэффициент деления, пропорциональный произведению ω_уд˙ H ˙ N, ω_уд- удельная максимальная влажность эталонного влажного образца, Н - его толщина, поступает на первый вход четвертого регистра 8. В регистре 8 запоминается код, соответствующий отношению
(I-I)/H .

По сигналу выходов блока 12 управления, соединенных с управляющими входами регистров 7 и 8 соответственно, записанная информация поступает с выходов регистров 7 и 8 на первый и второй входы второго блока 11 деления соответственно. На выходе блока 11 формируется код, пропорциональный соотношению
(I-I)/(I-I)×ω_уд×H×N= (I-I)/(TT)×ω_уд×H .

Этот код соответствует величине, являющейся показателем влажности исследуемого изделия. Вычисленное значение влажности отображается на индикаторе 13.

Таким образом, предлагаемые структура и принцип действия тепловизионного влагомера обеспечивают контроль влажности пористых материалов и изделий с высокой точностью, обусловленной возможностью учета температуры, влажности и скорости движения воздуха. (56) Заявка РС? N WO 87/04949, кл. G 01 N 25/62, 1987.

Сущность изобретения: устройство содержит тепловизор, АЦП и вычислительное устройство. Вычислительное устройство содержит блок управления, накапливающий сумматор, четыре запоминающих регистра, два блока деления, блок вычитания и трехпозиционный переключатель эталон-измерение. 1 ил.

ТЕПЛОВИЗИОННЫЙ ВЛАГОМЕР, содержащий последовательно включенные тепловизор, аналого-цифровой преобразователь, вычислительное устройство и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, вычислительное устройство содержит накапливающий сумматор, четыре запоминающих регистра, два блока деления, блок вычитания, блок управления с системой синхронизации, трехпозиционным переключателем "Эталон - измерение" и пусковой кнопкой, причем выходы синхронизации тепловизора соединены с входами синхронизации блока управления, выходы которого соединены с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, управляющим входом сумматора, вторыми входами первого и второго регистров, управляющим входом блока вычитания и управляющими входами третьего и четвертого регистров соответственно, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом сумматора, выход которого соединен с первыми входами первого и второго регистров, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока вычитания, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым входом третьего регистра и через первый блок деления с первым входом четвертого регистра, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго блока деления, выход которого соединен с входом индикатора.