Способ определения размеров частиц размолотого продукта Российский патент 2020 года по МПК G01N15/02 G01N21/64 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для экспрессного бесконтактного и неразрушающего определения степени измельчения продуктов, например, переработки зерна.

Известен способ определения размеров объектов [Патент РФ №2348900, МПК G01B 11/02, опубл. 10.03.2009, бюл. №7], в котором источники модулированного излучения попеременно освещают кромки измеряемого объекта, при этом на фоточувствительную поверхность мультискана попеременно проецируются две световые зоны, потенциал общей точки источников смещения определяет линейное положение нулевой эквипотенциали на фоточувствительной поверхности, При появлении на фоточувствительной поверхности мультискана световой зоны в выходную шину формируется пульсирующий с частотой модуляции выходной ток, полярность которого определяется положением центра световой зоны относительно положения эквипотенциали, а амплитуда - разностью фототоков ячеек, расположенных по обе ее стороны. Изменение положения световой зоны вызывает изменение напряжение на выходе интегратора до значения, соответствующего изменившейся координате центра световой зоны. Вычислительно-управляющее устройство производит вычисление размера объекта.

Недостатками данного способа является его низкое быстродействие, вызванное наличием в устройстве двух источников излучения, а также интегратора, модулятора, источника смещения.

Наиболее близким к предложенному способу определения размеров частиц размолотого продукта является изобретение «Система и способ охарактеризовывания размолотого материала в размольной установке» [Патент РФ №2510502, МПК G01N 15/02, опубл. 27.03.2014, бюл. №9], включающий в себя охарактеризовывание частиц зерна по размеру. В системе и способе охарактеризовывания размолотого материала в размольной установке используются участок облучения для пропуска части потока размолотого материала, содержащий средство облучения частиц в части потока электромагнитным излучением, и участок регистрации для пропуска, содержащий средство регистрации электромагнитного излучения, излучаемого частицами части потока размолотого материала, пропущенной через участок облучения. Для охарактеризовывания частиц потока размолотого материала используют «цветовую информацию» за счет их отображения посредством излученного ими электромагнитного излучения на датчике цветного изображения, который затем спектрально-избирательно регистрирует излучение на своих элементах изображения.

Недостатком данного технического решения является его низкие точность и быстродействие, вызванные необходимостью применения в средстве регистрации отображающей системы и датчика цветного изображения, а также сложностью анализировать комбинацию проходящего и падающего света.

Технической задачей изобретения является повышение его точности и быстродействия.

Технический результат изобретения заключается в уменьшении времени определения размеров частиц размолотого продукта при повышении точности измерения, связанными с упрощением способа определения размеров размолотых частиц.

Это достигается тем, что в известном способе определения размеров частиц размолотого продукта, заключающемся в том, что формируют горизонтальную поверхность образца, облучают поверхность образца светодиодным излучением, принимают оптический сигнал приемником излучения, усиливают сигнал с последующей его обработкой, получают значения размеров частиц, при этом осуществляют облучение поверхности образца светодиодным излучением в диапазоне 424±20 нм с возбуждением их фотолюминесценции в течение 18-22 мкс, принимают оптический сигнал регистрацией потока фотолюминесцентного излучения приемником излучения с диапазоном чувствительности 450…550 нм через 0,5-1 мкс после облучения, обработку сигнала проводят с использованием линейного градуировочного уравнения соответствующего размолотого продукта.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлены спектральные характеристики люминесценции размолов гороха различных фракционных размеров.

Способ определения размеров частиц размолотого продукта осуществляется следующим образом.

Находящиеся на плоской горизонтальной поверхности образцы размолотых продуктов закрывают от внешнего оптического излучения путем накрытия светонепроницаемой камерой. Далее облучают их излучением светодиодов спектрального диапазона 424±20 нм, возбуждая фотолюминесценцию, в течение 18-22 мкс. Поток фотолюминесцентного излучения исследуемых объектов регистрируется через 0,5-1 мкс после окончания облучения приемником излучения, в качестве которого использован фотодиод. Полученный электрический сигнал усиливается усилителем и обрабатывается микроконтроллером, в программу которого введены градуировочные уравнения различных размолотых продуктов, при этом на основе градуировочного уравнения для соответствующего продукта микроконтроллером рассчитывается значение размера фракции размолотых продуктов, которое выводится на устройство визуализации.

Градуировочные уравнения представляют собой линейные зависимости размера фракции от потока фотолюминесцентного излучения для конкретных видов сыпучих продуктов.

Для примера градуировочное уравнение (1) для гороха

где d - размер фракции, мм

Ф - поток люминесценции, мВт.

Градуировочное уравнение (2) для чечевицы

Градуировочные уравнения получены при интегрировании спектральных характеристик люминесценции размолов частиц продуктов переработки зерна различных фракционных размеров (см. чертеж).

Использование немодулированного излучения светодиодов приводит к повышению быстродействия способа за счет исключения операций модуляции и демодуляции оптического сигнала. Использование фотолюминесцентного света позволяет повысить точность измерений за счет большей чувствительности. На излучение с длиной волны максимума 424±20 нм приходится максимум чувствительности размолотых продуктов к возбуждению фотолюминесценции. Экспериментально доказано, что оптимальное время облучения составляет 18-22 мкс, именно этому временному диапазону соответствует максимальный сигнал люминесценции. Для разделения возбуждающего и люминесцентного излучений регистрация начинается через 0,5-1 мкс после окончания возбуждения, т.к. через это время сигнал возбуждения спадает. Само фотолюминесцентное излучение продуктов расположено в спектральном диапазоне 450…550 нм (см. чертеж).

Использование изобретения позволяет сократить время определения размеров частиц размолотого продукта при этом повысить точность измерения.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается способа определения размеров частиц размолотого продукта. Способ заключается в том, что формируют горизонтальную поверхность образца, облучают поверхность образца светодиодным излучением, принимают оптический сигнал приемником излучения, усиливают сигнал и обрабатывают его для получения значения размеров частиц. Облучение поверхности образца осуществляют светодиодным излучением в диапазоне 424±20 нм с возбуждением фотолюминесценции в течение 18-22 мкс. Оптический сигнал принимают посредством регистрации потока фотолюминесцентного излучения приемником излучения с диапазоном чувствительности 450…550 нм через 0,5-1 мкс после облучения. Обработку сигнала проводят с использованием линейного градуировочного уравнения соответствующего размолотого продукта. Технический результат заключается в повышении быстродействия и точности измерений. 1 ил.

Способ определения размеров частиц размолотого продукта, заключающийся в том, что формируют горизонтальную поверхность образца, облучают поверхность образца светодиодным излучением, принимают оптический сигнал приемником излучения, усиливают сигнал с последующей его обработкой, получают значения размеров частиц, отличающийся тем, что осуществляют облучение поверхности образца светодиодным излучением в диапазоне 424±20 нм с возбуждением их фотолюминесценции в течение 18-22 мкс, принимают оптический сигнал регистрацией потока фотолюминесцентного излучения приемником излучения с диапазоном чувствительности 450…550 нм через 0,5-1 мкс после облучения, обработку сигнала проводят с использованием линейного градуировочного уравнения соответствующего размолотого продукта.