ИНФРАКРАСНЫЙ ДАТЧИК ВЛАЖНОСТИ И МАССЫ БУМАЖНОГО ПОЛОТНА Российский патент 2008 года по МПК G01N21/81 

Описание патента на изобретение RU2321843C2

Изобретение относится к устройствам для измерения влажности и массы бумажного полотна и может найти применение в целлюлозно-бумажной и химической промышленности для измерения влажности и массы листовых материалов.

Широко известны инфракрасные влагомеры, используемые для измерения влажности листовых материалов [1]. Однако при измерении влажности бумажного полотна такими влагомерами приходится использовать мощные источники излучения, так как бумажное полотно сильно рассеивает ИК излучение, а фотоприемники ИК излучения имеют низкую чувствительность.

Известен датчик влажности и массы бумажного полотна [2], включающий источник ИК излучения, коллиматор, модулятор-монохроматор, световод, на выходе которого расположена интегрирующая сфера с фотоприемником ИК излучения, связанным с микропроцессорным блоком обработки. Недостатком этого датчика является низкая чувствительность, обусловленная малой степенью концентрации рассеянного ИК излучения на поверхности интегрирующей сферы. Поэтому для повышения точности измерений приходится увеличивать мощность источника ИК излучения, что приводит к значительному уменьшению его срока службы. Кроме того, мощный источник ИК излучения при малой скорости движения бумажного полотна испаряет часть влаги, что приводит к ошибке измерений влажности.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности измерений влажности и массы бумажного полотна.

Задача решается следующим образом.

В инфракрасном датчике влажности и массы бумажного полотна, включающем источник ИК излучения, коллиматор, модулятор-монохроматор и световод, на выходе которого расположена интегрирующая сфера с фотоприемником ИК излучения, связанным с микропроцессорным блоком обработки, световод выполнен в виде усеченного конуса с зеркальной боковой поверхностью, при этом выходное окно световода в 3-5 раз меньше входного. Это обеспечивает повышение точности измерений за счет повышения концентрации ИК излучения на фотоприемнике, так как используется интегрирующая сфера с меньшим диаметром.

На фиг.1 изображена блок - схема предлагаемого датчика влажности и массы для бумажного полотна плотностью более 50 г/м2, на фиг.2 - то же, для бумажного полотна плотностью менее 50 г/м2.

Инфракрасный датчик влажности и массы для бумажного полотна плотностью более 50 г/м2 (фиг.1) состоит из корпуса излучателя 1 и корпуса приемника 2, расположенных друг над другом с зазором для прохождения бумажного полотна 10. В корпусе излучателя установлены источник ИК излучения 3, зеркально-линзовый коллиматор 4, модулятор-монохроматор 5 с интерференционными фильтрами. В корпусе приемника 2 установлены конический световод 6 с зеркальной боковой поверхностью, интегрирующая сфера 7 с фотоприемником ИК излучения 8 и микропроцессорный блок обработки 9.

В датчике на фиг.2 для измерения бумажного полотна менее 50 г/м2 ось коллиматора и конического световода смещены относительно друг друга так, чтобы ИК излучение, рассеянное бумагой, попадало в конический световод только после отражения от зеркал 11, установленных на приемнике и излучателе.

Предлагаемый датчик влажности и массы бумажного полотна работает следующим образом.

ИК излучение от источника 3 по очереди проходит через интерференционные фильтры, установленные на вращающемся диске модулятора-монохроматора 5. Прошедшее излучение, соответствующее линиям поглощения и пропускания воды и целлюлозы, направляется коллиматором 4 на бумажное полотно 10. ИК излучение, рассеянное в телесном угле ˜180° попадает на основание конического световода 6, через зеркальную боковую поверхность которого в интегрирующую сферу 7 проходит излучение, рассеянное в определенном телесном угле, определяемом геометрическими размерами световода 6. Прошедшее излучение равномерно засвечивает поверхность сферы 7 и фотоприемник 8, установленный в выходном окне сферы. Сигналы от фотоприемника, соответствующие линиям поглощения и пропускания, усиливаются и обрабатываются в микропроцессорном блоке обработки 9, где по соотношению коэффициентов пропускания и по специализированному алгоритму, основанному на теории рассеяния Кубелка-Мунка, рассчитывается влажность и масса бумажного полотна 10. При этом выходное окно в коническом световоде 6 в 3÷5 раз меньше входного, диаметр которого такой же, как и в прототипе, то и диаметр интегрирующей сферы 7 в 3÷5 раз меньше, чем у прототипа. Вследствие этого освещенность поверхности интегрирующей сферы выше, чем в прототипе, и поэтому обеспечивается более высокое отношение сигнал/шум и увеличивается точность измерения влажности и массы бумажного полотна.

Таким образом, выполнение световода приемника в виде усеченного конуса с зеркальной боковой поверхностью повышает точность инфракрасного датчика влажности и массы бумажного полотна.

Источники информации:

1. Мутихинов М., Мусаев Э.С."Оптические методы и устройства контроля влажности", М., Энергоатомиздат, 1986.

2. Каталог фирмы Neles Automation. Product №A416192, 2000 (прототип).

3. RU 2022257 C1, 1994.

4. RU 2009472 C1, 1994.

5. US 3551678 A, 1970.

Похожие патенты RU2321843C2

название год авторы номер документа
ИНФРАКРАСНЫЙ ВЛАГОМЕР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ КОНДЕНСАТОРНОЙ БУМАГИ 1991
  • Белкин Валерий Георгиевич[By]
  • Бычинов Евгений Владимирович[By]
  • Дрык Андрей Алексеевич[By]
  • Кухарчик Петр Дмитриевич[By]
  • Рубаник Владимир Владимирович[By]
  • Скурат Станислав Станиславович[By]
  • Скрипко Александр Степанович[By]
  • Титовицкий Иосиф Антонович[By]
RU2022257C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2014
  • Литвишко Евгений Сергеевич
  • Горешнев Максим Алексеевич
  • Лопатин Владимир Васильевич
RU2569946C1
Визуальный колориметр 1979
  • Герасимов Валентин Федорович
  • Сумин Лев Михайлович
  • Юдин Валентин Александрович
  • Юстова Елизавета Николаевна
SU870970A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СОБСТВЕННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ИНФРАКРАСНОМ ДИАПАЗОНЕ 1992
  • Ивахник В.В.
  • Козлов Н.П.
  • Краснова А.В.
  • Красночуб Е.К.
RU2051337C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СОСТАВА ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ 1992
  • Горлов Ю.И.
  • Онищенко А.М.
  • Ивашов А.В.
RU2047857C1
ИНФРАКРАСНЫЙ АНАЛИЗАТОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА ЗЕРНА И ПРОДУКТОВ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ 1992
  • Береш И.Д.
  • Лопатин А.И.
  • Малый А.В.
  • Зелинский Г.С.
RU2031406C1
ФОТОМЕТР 1990
  • Терещенко А.Ф.
  • Князев В.А.
RU2007050C1
ВЗРЫВОБЕЗОПАСНЫЙ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР 2018
  • Семенов Александр Алексеевич
  • Савицкий Владимир Яковлевич
  • Соловьёв Владимир Александрович
RU2697033C1
Спектрофотометр 1977
  • Герасимова Нина Гавриловна
  • Богданов Владимир Георгиевич
SU693126A1
Приставка к монохроматору для измерения коэффициента отражения поверхностей в направлении "назад 1981
  • Авдеев Сергей Павлович
  • Лебедько Евгений Георгиевич
  • Ялышев Фарид Хусаинович
SU1004824A2

Иллюстрации к изобретению RU 2 321 843 C2

Реферат патента 2008 года ИНФРАКРАСНЫЙ ДАТЧИК ВЛАЖНОСТИ И МАССЫ БУМАЖНОГО ПОЛОТНА

(57) Изобретение относится к устройствам для измерения влажности и массы бумажного полотна. В инфракрасном датчике влажности и массы бумажного полотна, включающем источник ИК излучения, коллиматор, модулятор-монохроматор и световод, на выходе которого расположена интегрирующая сфера с фотоприемником ИК излучения, связанным с микропроцессорным блоком обработки, световод выполнен в виде усеченного конуса с зеркальной боковой поверхностью. Технический результат - повышение точности измерений влажности и массы бумажного полотна за счет обеспечения фотоприемником более высокого отношения сигнал/шум. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 321 843 C2

Инфракрасный датчик влажности и массы бумажного полотна, включающий источник ИК-излучения, коллиматор, модулятор-монохроматор и световод, на выходе которого расположена интегрирующая сфера с фотоприемником ИК-излучения, связанным с микропроцессорным блоком обработки, отличающийся тем, что световод выполнен в виде усеченного конуса с зеркальной боковой поверхностью, при этом выходное окно световода в 3-5 раз меньше входного.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2321843C2

ИНФРАКРАСНЫЙ ВЛАГОМЕР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ КОНДЕНСАТОРНОЙ БУМАГИ 1991
  • Белкин Валерий Георгиевич[By]
  • Бычинов Евгений Владимирович[By]
  • Дрык Андрей Алексеевич[By]
  • Кухарчик Петр Дмитриевич[By]
  • Рубаник Владимир Владимирович[By]
  • Скурат Станислав Станиславович[By]
  • Скрипко Александр Степанович[By]
  • Титовицкий Иосиф Антонович[By]
RU2022257C1
Фотоэлектрический измерительпАРАМЕТРОВ буМАжНОгО пОлОТНА 1978
  • Бахарев Павел Петрович
  • Гладаревский Владимир Михайлович
  • Соколовский Георгий Константинович
  • Чуперов Василий Анатольевич
SU805147A1
Устройство для непрерывного измерения количества вещества в движущемся бумажном полотне 1976
  • Черненко Валерий Петрович
  • Сукач Георгий Алексеевич
  • Соломко Людмила Александровна
  • Болотов Борис Васильевич
SU693173A1
US 4812665 А, 14.03.1989.

RU 2 321 843 C2

Авторы

Белкин Валерий Георгиевич

Василевич Леонид Николаевич

Титовицкий Иосиф Антонович

Даты

2008-04-10Публикация

2003-06-25Подача