Устройство для определения влажности текстильных материалов Советский патент 1983 года по МПК G01N21/27 

Изобретанке относвгтся к устройст-ч щам, осувдаствлякядим фкэш{о- Х1-1М1 чесйкй анализ состава многокомпонентных среДа и прьздназкаченр для опрэделегшк влажности oKpaiiJeHHHx и неокрагдакнык j..ia,i4xcB и неподвижных текс-гильных материалов такстильной промьаиленности. Известны устройства для определа Нйя влажности, содерлощие источник модулированного света, фотоприемный и электронно-измерительный блоки 1 .Наиболее блиэким к предлагаемому по технической сущностиявляется уст ройство в Котором излучение источни ка светаf- прошедшее через материал (бумажное .полотно) или о граженное от него, расщепляют, на два луч-а, про пускают через фильтры,имеющие полосы пропускания, около 1,-7 и 1,. 9 мкм соотве-1ствекно,, и измеШют их иитенсщиюсти Q помошью двух фотопрнемнкков, Флльгр на 1-7 мкм прощскает полосу кзлулекия наименее чувс-твктальную к влаге, а фи.пьтр на 1,9 мкм какОолеа чувствитальную, Электрон нО -нзмерктельный блок ззыра.батьшает Qигиал, пропордкональньзй соотношению нНленсизкостей указанных полос иэлуччзкия, и компоксацирнный сигнал, про.порцис:ка.льиый. с пособности полотка поглощать язлучанйе„ Сшибки, ЕОЗнякающке из.-за осаяшения влажной гря.ви в аппаратуре, отделяют от ошибок . возникающих из-за самого устрой cajHaj,, с помощый калибровки и способа измеренияf предусматриванхцего попере г.такное гшрекрывание излучения селекТ-ьшньш фильтром,- nponycK-aiouusM Kopoiкие волны, или полосу волн, половина высоты KpKBofi пропускания которого (1(.895 мкм) соответствует спектраль кой карактерлстике влаги. Устройство со.держнт источник модулированного излучения,, светоделитель,, Фотопркемный блок с двумя фото при€-;мниками. перед которыми р.аэмещены сяетофиль.а-ры, один из которых выполнен с центрам полосы пропускания, совпадаюш. с центром одной из полос поглощения зоды.н электронно-измерн™ тельный блок, соединенный с фотоприем ннкамн 2 . Недостатком устройства является необходимость калибровки к перенастройки устройства для. каждого т.ипа исследуемого материала, так как отно 1оение интексивностей инфракрасного излучения двух указанных пйлос зависит .не только от влажности, но и от характара спектра отражения, т,е« на результата измерения влажности влияют сЪрт и род волокна материала 0-яерсть, клопок, лек и т.д.), тип красителя тканей (сернистые, прямые, кубоэыв и т.д,). По этой же причине усГройстБО не позволяет определять влажность движущихся разноцветных с мелкими и крупными рисунками тканей. Цель.изобретения - исключение перенастройки устройства для каясдого типа исследуемого материала путем уменьшения влияния рода и сорта во локна, типа красителей и характера окраски дйижущихся и неподвижных . текстильш.лх материалов на результаты определения влажности и автоматизация процесса измерения влажности. Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем источник модулированного излучения, светоделитель, фотоприемный блок с двумя фотоприемниками, перед которыми размещены светофильтры один из которых, расположенный перёд первым фотоприемником, выполнен с полосой пропускания, центр которой совпадает с цо.нтром одной -из полос поглощения зоды, И электронно-измерительный блок р. соединенный g фотоприемникгиии ;фотопр5-гемный блок снабжен установленным перед вторьл- фотоприемником водяным светофильтром поглощения, а размещенный перед .этим фотоприемником, светофильтр выполнен с полосой пропускания шире полосы поглощения воды, при этом центр полосы пропускания совпадает с центром одной из полос поглощения воды. На фиг, 1 изображена схема фотоприемного блока; на фиг. 2 - блоксхема электронно-измерительного блока. Устройство содержит источник 1 модулированного излучения, фокусирующую линзу.2, .вогнутое зеркало 3, которые расположены последовательно . на оптической, оси линзы 2, причем вогнутое зеркало 3. Шу1еет в центре отверстие.и наклонено под углом 45 к оптической оси линзы 2, фокусирующую линзу 4, расположенную т.ак, что ее оптическая ось перпендикулярна оптической оси линзы 2 и проходит через цейтр отверстия вогнутого зеркала 3, светоделитель (полупрозрачное зеркало) 5, полосовой светофильтр 6 пропускания, фотоприемник 7, которые расположены последовательно на оптической оси линзы 4, причем полупрозрачное зеркало 5 наклонено под углом 45к этой оси, полосовой светофильтр 8 пропускания, водяной светофильтр 9 поглощения, фотоприемник 10, которые расположены последовательно на оптической оси, перпендикулярной к оптической оси линзы 4 и проходящей через центр полупрозрачного зеркала 5. Фотоприемникй ;7. и 10 подсоединены к источнику питания с напряжением Е через сопротивления 11 и 12f а через конденсаторы 13 и 14 последовательно соединены с усилите 7ями 15 н 16 переменного тока.

двухполупериодными выпрямителями 17 и 18 и интеграторами 19 и 20, выходы последних через ключ 21 под-ключены к аналоге-цифрювому преобразователю 22. Программный датчик 23 связан с устройством 24 управления, которое по общей командной шине связано с арифметико-логическим устройством 25, аналого-цифровым преобразователем 22, клавиатурой 26, оперативным запоминающим устройством 27 и устройством 28 вывода. Аналогоцифровой преобразователь 22 и клавиатура 26 связаны через оперативное запоминающее устройство 27 с арифметико-логическим устройством 25 и уст ройством 28 вывода с помощью янформационной шины.

Устройство работает следующим образом.

Линза 2 фокусирует излучение отисточника 1 на поверхность анализируемого материала 29 через отверстие вогнутого зеркала 3. Отраженное от материала излучение попадает на вогнтое зеркало 3, отражается от него, фокусируется линзой 4 и расщепляется на два луча с помощью полупрозрачного кварцевого зеркала 5. Лучи проходят через фильтры 6, 8 и 9 и попадают на фотоприемники 7 и 10. Полосовые светофильтры fe и 8 пропускания имеют центры полос пропускания, соответствующие центру одной иэ полос поглощения воды. Водяной фильтр 9 поглощения имеет полосу поглощения, соответствующую полосе поглощения воды. Таким образом, интенсивность излучения, регистрируемого фотоприемником 10, представляет собой сумму интенсивностей инфракрасного излучения двух узких частей спектра, которые прилегают с двух сторон к участку полосы поглощения воды. В связи с этим для всех материалов, у которых спектры в обезвоженном состоянии на всем участке.полосы пропускания фильтра 8 симметричны относительно точки спектра, соответствующей центру полосы пропускания (например, линейны на всем участке), отношение интенсивностей излучений, регистрируемых фотоприемииками 7 и 10 одинаково и зависит только от влажности. Поэтому для таких материалов могут быть использованы одки и те же эталоны и при.-их анализе на влажность не требуется перенастройки устройства.

Выделяющиеся на фотоприемниках 7 и 10 (фиг. 2) напряжения сигналов отделяются от постоянной составляюцей конденсаторами 13 и 14, поступают на усилители 15 и 16 переменного тока, двухполуперйодные вьтрямители 17 и 18 и интеграторы 19 и 20. На выходе последних получгцотся напряжения, пропорциональные сигналам, поступившим на входы усилителей 15 И 16 с запоз 1анием на время интегрирования t. Сигналы с выходов интеграторов 19 и 20 с помощью переключателя 21 поочередно поступают на вход аналого-цифрового преобразователя 22, где их амплитуды преобраэовьваются в двоичный код, а затем записываются в оперативное запоминающее устройство 27. Дальнейшая обработка сигналов производится в арифметикологическом устройстве 25 под управлением устройства управления 24, которое в свою очередь управляется командами, поступающими из -программного датчика 23. В программный датчик записывается программа, необходимая для вычисления величины влажности по формуле, связывающей величины сигналов, снимаемых с фотоприемников 7 и 10, с влажностью исследуемого материала. Необходимые для вычисления константы вводятся в оперативное запоминакядее устройство 27 с помощью клавиатуры 26. Управление работой аналого-цифрового преобразователя 22, переключателя 21, оперативного запомина.ющего устройства 27 и устройства 28 вьшода осуществляется устройством управления под воздействием команд, приходящих из программного датчика 23. Вычисленная величина влажности выводится с помощью устройства 28 вывода.

Светофильтр 6 может быть выполнен например, интерференционным с длиной волны 1,93-1,94 мкм, светофильтр 8 - полосовым с полосой пропускания от 1,70-1,75 до 2,15-2,20 мкм. Фильтр 9 представляет собой кварцевую кювету, наполненную водой с толщиной слоя 0,8-1 мм.

Зависимость влажности W текстильный тканей от отношения R сигналов (, и DC , снимаемых соответственно с фотоприемников 7 и 10, можно представить таким образом

f)

W aeftR+b,

где а и Ь - постоянные.

Имея два эталона влажности W, и Wg иэмepив .соответствующие отношения R и R2 постоянные а и Ь, определяют по формулам:

W-2-W

(2)

аentR /R,

Wi-W,

)

Указанные формулы записываются в программный датчик.

Калибровку устройства проводят следующим образом. Значения и Wj вводят в оперативное запоминающее

устройство 27 с помсяцью клазиатуты 26. Соотввтстауквдиа влажностям W и Wi значения интенсивноетеи иэмврительного и сравнительного сигналов, преобразуются, в двоичный код аналого-цифровым преобразователем 22 и хранятся в оперативном .запоминающем устройстве 27 до вычисления подпрограммной калибровки, соответствукщей

формулам (2) и (3), значений а и Ь. Вычисленные значения а и Ь хранятся а оперативном запоминающем устройстве 27.

Влажность анализируемого материала, неподвижного или движущегося относительно фотоприемников, вычисляется, рабочей программой в соответствии с формулой (1).

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содер сащее источник модулированного излучения, светоделитель, фотоприемный блок с двумя фотопрнемниками, перед которыми размещены светофильтры, один из которых, расположенный перед первым фотоприемником, выполнен с полосой пропускания, центр которой совпадает с центром одной из полос поглощения воды, и электронно-иэмерительный блок, соединенный с фотоприемниками, отличающееся тем, что, с целью исключения необходимости перенастройки устройства для каждого типа исследуемого материала, фотоприемный блок снабжен установленньв перед вторым фото приемником водяным светофильтром поглощения, а размещенный перед этим фотоприемником светофильтр выполнен с полосой пропускания шире полосы поглощения | ;воду1; при этом центр полосы пропускания совпадает с центром одной из полос поглощения воды. j ff 29

/;f

2f