ИНФРАКРАСНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВЛАЖНОСТИ ПРОДУКТОВ И МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1998 года по МПК G01N33/04 G01N21/39 G01N21/81 

Прибор предназначен для контроля влажности различных продуктов, в том числе сухих, и материалов, в том числе сыпучих, например сухих молочных продуктов, казеина, муки, сухих синтетических и моющих сред, цемента и т.д.

Наиболее близким к предлагаемому является инфракрасный (ИК) экспресс-анализатор влажности сухих продуктов, включая молочные, состоящие из источника ИК излучения, кюветы для анализируемого продукта, двух светофильтров, выделяющих излучение необходимых длин волн (измерительной и опорной), светоприемника усилителя, цифрового индикатора и микропроцессорного блока обработки сигнала [1].

Недостатком этого прибора является невысокая точность контроля, надежность и чувствительность к измеряемому параметру влажности продукта. Кроме того, прибор имеет большие габариты и высокую стоимость. Он выполнен из двух блоков: оптического преобразователя и цифрового преобразователя для обработки данных. Содержит механические узлы (вращающийся диск со светофильтрами), что снижает его надежность и точность измерения. Селективность светофильтров (в лучшем случае полуширина полосы излучения составляет 20 нм) не обеспечивает максимальной чувствительности к влаге.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности контроля надежности и чувствительности к измеряемому параметру влажности продукта или материала, а также снижению стоимости и габаритов предлагаемого прибора.

Технический результат достигается тем, что в инфракрасном измерителе влажности, включающем источник инфракрасного излучения, кювету для анализируемого продукта, светоприемник, усилитель, микропроцессорный блок обработки сигнала и цифровой индикатор, согласно изобретению в качестве источника инфракрасного излучения в него введен лазер, содержащий систему термостабилизации которая обеспечивает устойчивую полосу излучения от 1440 до 1445 нм, и установленный таким образом, что угол падения потока инфракрасного излучения на анализируемый продукт равен 45^o, микропроцессорный блок обработки сигнала оснащен интерфейсом связи, а источник инфракрасного излучения, светоприемник, усилитель, микропроцессорный блок обработки сигнала с интерфейсом и цифровой индикатор объединены в единый моноблок. При этом прибор может включать персональную электронно-вычислительную машину (ПЭВМ), которая связана с микропроцессорным блоком обработки сигнала через интерфейс.

Использование лазера в качестве источника излучения позволяет повысить в 1,5 раза точность измерения влажности исследуемого продукта, так как узкая спектральная полоса излучения лазера от 1440 до 1445 нм увеличивает максимальную чувствительность прибора минимум на порядок. Конструктивное выполнение его в виде моноблока позволило уменьшить габариты и массу в 9 раз. Отсутствие подвижных частей повышает надежность прибора. Угол падения потока инфракрасного излучения 45^o является и оптимальным для полноты отражения излучения.

Схема предлагаемого прибора изображена на чертеже.

Прибор конструктивно выполнен в одном корпусе и состоит из инфракрасного лазера 1, кюветы 2 для анализируемого образца 3, снабженной прозрачным для инфракрасного излучения стеклом 4, светоприемника 5, усилителя 6, микропроцессорного блока 7 обработки сигнала, оснащенного интерфейсом 8, и цифрового индикатора 9. Прибор может также включать ПЭВМ 10, связь которой с микропроцессорным блоком обработки сигнала осуществляется через интерфейс.

Прибор работает следующим образом. Излучение лазера 1 с длиной волны от 1440 до 1445 нм проходит через стекло 4 кюветы 2 и падает на поверхность образца анализируемого продукта или материала 3 под углом 45^o. Часть ИК излучения поглощается влагой, содержащейся в образце, а часть отражается. При этом угол 45^o является оптимальным с точки зрения полноты отражения излучения. Отраженное ИК-излучение попадает на светоприемник 5, который преобразует его в электрический сигнал, обратно пропорциональный величине влажности образца. Этот сигнал поступает в усилитель 6 и далее в микропроцессорный блок обработки сигнала 7, где преобразуется в цифровую информацию,отражаемую показывающим цифровым индикатором 9.

Прибор может включать и ПЭВМ 10, связь которой с микропроцессорным блоком обработки сигнала осуществляется через интерфейс.

Наличие микропроцессорного блока обработки сигнала наряду с преобразователем его в цифровую информацию позволяет обеспечивать автоматическую калибровку для различных продуктов или материалов и сохранение параметров калибровки в памяти.

Изобретение относится к измерительным приборам, в частности молочной промышленности. Инфракрасный измеритель влажности содержит источник инфракрасного излучения в виде лазера, содержащего систему термостабилизации. Последняя обеспечивает устойчивую полосу излучения от 1440 до 1445 нм. Также измеритель содержит кювету для анализируемого продукта, свето-приемник, усилитель, микропроцессорный блок обработки сигнала и цифровой индикатор. Микропроцессорный блок обработки сигнала оснащен интерфейсом. Лазер установлен таким образом, что угол падения потока инфракрасного излучения на анализируемый продукт равен 45^o. Кроме того, лазер, усилитель, цифровой индикатор, микропроцессорный блок обработки сигнала и интерфейс объединены в единый моноблок. Измеритель влажности может также включать персональную электронно-вычислительную машину. Данный инфракрасный измеритель влажности сухих продуктов и материалов позволяет повысить точность контроля и уменьшить его габариты. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Инфракрасный измеритель влажности продуктов и материалов, включающий источник инфракрасного излучения, кювету для анализируемого продукта, светоприемник, усилитель, микропроцессорный блок обработки сигнала, цифровой индикатор, отличающийся тем, что в качестве источника инфракрасного излучения в него введен лазер, содержащий систему термостабильности, которая обеспечивает устойчивую полосу излучения от 1440 до 1445 нм, при этом он установлен таким образом, что угол падения потока инфракрасного излучения на анализируемую среду равен 45^o, микропроцессорный блок обработки сигнала оснащен интерфейсом, а источник инфракрасного излучения, усилитель, цифровой индикатор и микропроцессорный блок обработки сигнала с интерфейсом объединены в единый моноблок. 2. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что он включает персональную электронно-вычислительную машину, связь которой с микропроцессорным блоком обработки сигнала осуществляется через интерфейс.