Анализатор влажности Советский патент 1984 года по МПК G01N21/81 

чены к выходу блока памяти и к второму входу блока формирования сигнала достоверности, соединенного с первым входом блока памяти, вход сброса которого подключен к выходу линии задержки, одновременно соединенному с входом сброса счетчика импульсов и вторым выходом блока формирования сигнала достоверности первый выход которого подключен к выходу логического блока.

3. Анализатор влажности по п.1 отличающийся тем, что вычислительный блок содержит блок умножения, блок вычитания, блок задания градуировочных параметров, блок памяти, элемент ИЛИ, блок задания кода оптических показателей, коммутатор, блок сравнения, первый и второй входы которого подключены к соответствующим входам вычислительного блока, третий вход блока

сравнения через коммутатор соединен с выходами блока задания кода оптических показателей, выходы блока сравнения подключены к входам элемента ИЛИ и блока памяти, вторые входы которого подключены к выходам блока задания градуировочных парамеров, первые выходы блока памяти подключены к первым входам блока умножения, второй вход которого подключен к первому входу вычислительного блока, выход блока умножения подключен к первому входу блока вычитания , вторые входы которого подк чены к соответствующим выходам блока памяти, третий вход блока вычи-тания.подключен к выходу элемента ИЛИ, соединенного с входом сброса коммутатора, управляющий вход которого подключен к второму входу вычислительного блока, а выход блока вычитания соединен с выходом вычислительного блока.

1. АНАЛИЗАТОР ВЛАЖНОСТИ, содержащий источник излучения, фильтрующий модулятор с синхронным двигателем, последовательно соединенные детектор излучения, предварительный усилитель, синхронный детектор, управляющий вход которого соединен с генератором синхронных импульсов, а два выхода соединеЕ1ы каждый со своим преобразователем аналог - код соответственно эталонного и измерительного каналов, выходы которых.соединены с входами блока, деления, о тличагощийся тем, что, с целью повЕзшения помехоустойчивости и точности измерений, в него введены пять ключей, блоки задания режима работы, блок приоритетного опроса, элемент ИЛИ, регистр, блок умножения, блок установки кода эталонной пробы, дополнительный блок деления, вычислительный блок, цифровое табло и блок формирования сигнала достоверности, первый и второй вход которого подключены соответственно к выходу reгенератора синхронных импульсов и блока деления, соединенного с входом первого ключа, выход которого подключён к первым входам второго и третьего ключей, вторые входы которых подключены соответственно к первому выходу блока приоритетного опросу и выходу элемента ИЛИ, а выходы подключены соответственно к первому входу -блока умножения и через регистр - к первому входу дополнительного блока деления, второй вход блока умножения подключен к выходу блока установки кода эталонной пробы,-а выход подключен к второму входу дополнительного блока деления, выход которого подключен к первым входам четвертого и пятого ключей, вторуле входы которых подключены к второму и третьему выходам блока приоритетного опроса, одновременно соединенных с входами элемента .ИЛИ, входы блока приоритетного опроса подключены.к выходам бло to ков задания режима работы, причем выход пятого ключа подключен к первому входу цифрового табло, второй вход которого подключен к выходу вычислительного блока, первый и второй вход которого подключены к выходу четвертого ключа и к перво лу выходу блока формирования сигнала достоверности , одновременно соединенного с вторым входом первого ключа, второй выход блока формирования сигнала достоверности подключен к входу сброса блока деления. 2. Анализатор влажности по п.1, отличающийся тем, что блок формирования сигнала достовер ности содержит блок памяти, логичес . кий блок,.блок задания кода цриращения оптического показателя линию задержки, счетчик, вход которого соединен с первым входом блока формирования сигнала достоверности, а выход подключен к первому входу логического блока и входу линии задержки, второй вход логического блока подключен к выходу блока задания кода приращения оптического показателя, третий и четвертый входы логического блока соответственно

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике, предназна чено для измерения с помощью инфракрасного излучения влажности полотен типа бумаги, целлофана и различ |Ных пленок, а также сыпучих веществ типа калийных удобрений, бокситов, каолина, стиральных порошков и т.п. и может применяться в бумажно-целлю лозной, химической, горно-рудной и других отраслях промышленности. Известен двухканальный анализато веществ, содержащий лампу накаливан оптическую систему для формирования потока излучения, модулятор-монохро матор, представляющий диск с двумя светофильтрами, приводимый во вра.щение с помощью синхронного электро двигателя, объектив, приемник излучения и электронный блок осуществляю щий измерение отношения импульсов ;аналитической и сравнительной длин волн. после их взаимодействия с объ,ектом анализа l .. , Недостатком этого анализатора является низкая точность анализа. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является анализатор влажности, содержащий источНИ1 излучения, фильтрующий модулятор с синхронным двигателем, последовательно соединенные детектор излучения, предварительный усилитель, синх ронный детектор, управляющий вход .которого соединен с генератором синх ронных импульсов, а два выхода соединены каждый со своим преобразователем аналог - код -соответстве нно эталонного и измерительного сигналов, выходы которых соединены со входами блока деления 2 . Недостатком известного устройства является то, что оно не может исклю- чать случайные выбросы первичных сигналов, вызванные искажением (умень- шением или увеличением) амплитуд напрялшний .и U соответствующих измеряемых и эталонных длин волн , кратковременным сигналом помех. Из-за случайных выбросов первичных сигналов в Особенности при работе в промышленных условиях, возникают грубые О1иибки измерения, влекущие за собой ухудшение качества регулирования, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на качестве контролируемой продукции . Кроме того отсутстйует автоматическая коррекция отклонения значений оптического показателя, вызванного флуктуациями первичных показаний, что также отражается на точности измерений. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и точности измерений. . Поставленная цель достигается тем, что в анализатор влажности, содержащий источник излучения, фильтрующий модулятор с синхронным двигателем, последовательно соединенные детектор излучения, предварительный усилитель, синхронный детектор, управляющий вход которого соединен с генератором синхронных импульсов, а два выхода соединены каждый сосвоим преобразователем аналог - код соответственно эталонного и измеритель ного каналов, выходы которых соединены со входами блока деления, введены пять ключей, блоки задания режима работы, блок приоритетного опро са, элемент ИЛИ, регистр, блок умножения, блок установки кода эталонной пробы, дополнительный блок деления, вычислительный блок, цифровое табло и блок формирования сигнала достовер ности, первый и второй вход которого подключены соответственно к выходу генератора синхронных импульсов и блока деления, соединенного со входом первого ключа, выходы которого подключены к первым входам второго и третьего ключей, вторые входь которых подключены соответственно к первому выходу блока приоритетного опроса и выходу элемента ИЛИ, а выходы подключены соответственно к пер вому входу блока умножения и через регистр - к первому входу второго дополнительного блока деления, второй вход блока умножения подключен к выходу блока установки кода эталон ной пробы, а выход подключен ко второму входу дополнительного блока деления, выходы которого подключены к первым входам четвертого .и пятого ключей, вторые входы которых подключены ко второму и третьему выходам блока приоритетного опроса, одновременно соединенных со входами элемента ИЛИ, входы блока приоритетного опроса подключены к выходам блоков задания режима работы, причем выход: пятого ключа подключен к первому вхр ду цифрового табло, второй вход которого, подключен к выходу вычислительного блока, первый и второй вход которого подключены к выходу четвертого ключа и к первому выходу блока формирования сигнала достоверности, одновременно соединенного со вторым входом первого ключа, второй выход блока формирования сигнала достбверности подключен ко входу сброса блока деления. При этом блок формирования сигнала достоверности содержит блок памяти логический блок, блок задания кода приращения оптического показателя, линию задержки, счетчик вход которого соединен с первым вхо дом блока формирования сигнала достоверности, а выход подключен к первому входу логического блока и входу линии задержки, второй вход логического блока подключен к выходу блока задания кода приращения оптического показателя, третий и четвертый входы соответственно подключены к выходу блока памяти и второму входу блока формирования сигнала достоверности, соединенного с первым входом блока памяти, вход сброса которого подключен к выходу линии задержки, одновременно соединенному со входом сброса счетчика импульсов и вторым выходом блока формирования сигнала достоверности, первый выход которого подключен к выходу логического блока. Кроме того, вычислительный блок содержит блок умножения, блок вычитания, блок задания градуировочных параметров, блок памяти, элемент ИЛИ, блок задания кода оптических показателей, коммутатор, блок сравнения, первый и второй входы которого подключенр-а к соответствующим входам вычислительного блока, третий вход блока сравнения через коммутатор соединен с выходами блока задания оптических показателей, выходы блока сравнения подключены ко входам элемента ИЛИ и блока памяти, вторые входы которого подключены к выходам блока задания градуировочных пара-, метров, первые выходы блока памяти подключены к первым входам блока умно жения, второй вход которого подключен к первому входу в(гчислительного блока, выход блока умножения подключен к первому входу блока вычитания, вторые входы которого подключены . к соответствующим выходам блока памяти, третий вход блока вычитания подключен к выходу элемента ИЛИ, соединенного со входом сброса коммутатора, управляющий вход которого подключен ко второму входу вычислительного блока, а выход блока вычитания соединен с .1ходом вычислительного блока. На фиг. 1 показана общая функциональная схема анализатора влажности} на фиг. 2 - функциональная схема блока формирования сигнала достоверности; на фиг. 3 - функциональная схема вычислительного блока. Анализ влажности (фиг. 1) содержит источник электропитания 1, источник излучения 2, фильтрующий модулятор 3, синхронный двигатель 4, детектор излучения 5, предваритель- ный усилитель 6, детектор синхронизации 7, генератор синхронных импульсов 8, блок формирования сигнала достоверности 9, преобразователи аналог - код измерительного и эталонного сигналов 10 и 11, блок деления 12, ключи 13 - 15, блок приоритетного опроса 16, блоки задания режима работы 17 (коррекция) , 18 (-влажность) 19 (оптический показатель), элемент ИЛИ 20, регистр 21, блок умножения 22, блок установки кода эталонной пробы 23, дополнительный блок деления 24, ключи 25 и 26, вычислительный блок 27, цифровое табло 28. Источник электропитания 1, источ ник излучения 2, фильтрующий модуля тор 3 с синхронным двигателем 4 пос ледовательно соединены с детектором излучения 5, предварительным усилителем б и синхронным детектором 7, управляющий вход которого соединен с генератором синхронных импульсов а два выхода соединены каждый со своим преобразователем аналог - код 10 и 11 соответственно эталонного и измерительного сигналов. Выход ге нератора синхронных импульсов 8 под соединен к первому входу блока фор мирования сигнала достоверности 9, второй выход которого подключен ко входу сброса блока деления 12, первый и вторые входы которого подключены к выходам преобразователей ана лог - код 10 и 1 .. Выход блока деления 12 подключен ко второму входу блока 9 и одно временнок первому входу -ключа 13, второй вход которого подключен к первому выходу блока 9 и одновремен но ко второму входу блока вычисления 27, Выход ключа 13 подключен к первым входам ключей 14 и 15, вторые входы которых подключены соответственно к первому выходу блока приоритетного опроса 16 и выходу элемента ИЛИ 20. Входы блока 16 под ключены к выходам блоков 17 - 19 за давня режима работы. Второй и третий выходы блока 16 подсоединены ко входам элемента ИЛИ 20 и одновремен но ко вторым входам ключей 25 и 26. Выходы ключей 14 и 15 через регистр 21 подключены соответственно к первому входу дополнительного блока де ления 24 (управляющий вход) и перво му входу блока умножения 22, второй вход которого подключен к выходу блока 23 установки кода эталонной пробы, а выход блока 22 подключен ко второму входу второго блока деле ния 24 . Выход блока 24 подключен к первым входам ключей 25 и 26. Выход ключа 26 подключен к первому входу цифрового табло 28, второй вход которого соединен с выходом вычислительного блока 27. Первый вход блока 27 подключен к выходу ключа 25. Блок формирования сигнала достоверности 9 (фиг. 2) содержит счетчик импульсов 29., блок памяти 30, логический блок 31, блок 32 задания кода приращения оптического показателя, линию задержки 33. Вход счетчика 29 соединен с первым входом блока 9 формирования сигнала .достоверности, а выход подключен к первому входу логического блока 31, соединенного со входом линии задержки 33. Второй вход блока 31 подключен к выходу блока 32 задания кода приращения оптического показателя, а третий и четвертый входы соответственно подключены к выходу блока памяти 30 и ко второму входу блока 9, соединенного с ттервым входом блока 30, вход сброса которого подключен к выходу линии задержки 33, одновременно соединенного со входом сброса счетчика импульсов 29 и вторым выходом блока 9, первЕлй выход которого подключен к выходу логического блока 31. Влок формирования сигнала достоверности ,9 выбирает пары последовательных значений оптических показателей и вычисляет разность (n -il-j) значений этих показателей, сравнивает ее с заданным значением приращения оптического показателя ,j ) дП задг1нное, при выполнении указанного условия формирует разрешающий сигнал.достоверности для передачи на обработку последнего значения оптического показателя, В противном случае вычисления влажности не происходит. Вычислительный блок 27 (фиг, 3) содержит блок сравнения 34, коммутатор 35, блок 36 задания кода оптических показателей, элемент :ЛЛК 37, блок памяти 38, блок 39 задачи градуировочных параметров, блок умноже- ния 40, блок вычитания 41. Первый и второй входы блока сравнения 34 подключены к соответствующим входам вычислительного блока 27. Третий вход блока 34 через коммутатор 35 соединен с выходами блока 36 згщания оптических показателей. Выходы блока 34 подключены ко входам ИЛИ 37 и блока 38, вторые входы которого подключены к выходам блока 39. Первые выходы блока 38 подключены к первым входам блока умножения 40, второй вход которого подключен к первому входу блока 27, Выход блока 40 подключен к первому входу блока вычитания 41, вторые входы которого подключены к соответствующим выходом блока 38 Третий вход блока 41 подклю-.ен к выходу элемента ИЛИ 37, соединенного со входом сброса коммутатора 35, уп ра зляющий вход которого подключен ко второму входу блока 27. выход блока 4 1 соединен с выходлом блока 27. Анализатор влажности работает следующим образом. Световое излучение от источника излучения 2 проходит через интерференционные фильтры, установленные на фильтрующем модуляторе 3, который вращается от синхронного двигателя 4, Эти фильтры пропускают толь ко лучи, близкие к инфракрасным .Л 1, 95 мкм (длина волны измерения) и Л 1,75 мкм (эталонная дли на волны) . Измеряемое вещество попе ременно освещается двухволновым излучением Отраженные от измеряемого вещества световые импульсы поступают к детектору излучения 5, где они превращаются в электрические импуль сы, которые через предварительный усилитель 6 поступает к синхронному детектору 7, управляемому генератором синхронных импульсов 8. Синхроимпульсы обеспечивают попеременное пропускание эталонного и измеритель ного сигналов от детектора синхронизации соответственно к преобразователям аналог - код измерительного сигнала 10 и эталонного сигнала 11, От преобразователей аналог - код 10 и 11 сигналы, поступают в блок деления 12 и результаты деления (в дальнейшем оптический показатель подаются на блок формирования сигна ла достоверности 9 и на первый вход ключа 13. К первому входу блока.9 подаются синхроимпульсы. Принцип работы-блока формирования сигнала достоверности 9 поясняется функциональной схемой, представленной на фиг, 2. На входы блока памяти 30 и логического блока 31 из блока деления 12 подается одновременно текущее значение оптического показателя -jTeK. g i-цикле контроля вместо зна чения оптического показателя . , запомненного в предыдущем i-1 цикле контроля, а в логическом блоке 31 Происходит сравнение п со зрачением пТ , полученным из блока памяти 30 и запомненного в пр едыдущек i-1 цикле контроля. Из счетчика синхроимпульсов 29 на первый вход логического блока 31 подается сигнал разрешения сравнения на каждый четвертый импульс. В логическом блоке 31 происходит вычисление разностиАП П и сравнение ее с предварительно заданным кодом приращения оптического показателя , подаваемого на второй вход с блока 32. В случае выполнения условия йП выходе логического блока 31 формиру ется логический сигнал, который подается на второй вход ключа 13, Ключ 13 пропускает код, соответствующий значению п , полученному в i-цикле КОНТРОЛЯ; Выходной сигнал счетчика импульсов 29 через линию задержки 33 пода ется на вход сброса счетчика 29, на вход сброса блока памяти 30 и на вход сброса блока деления 12, благо даря чему они приводятся в исходное состояние. Вследствие отсутствия сигнала на первом входе логического блока 31 на его выходе не появляется логическая и ключ 13 оказывается в закрытом состоянии. Линия задержки 33 предназначена для задержки сигнала на первом входе блока 31 на время 1 , необходимое для вычисления значения влажности на блоке 27, При появлении очередного четвертого импульса на выходе счетчика 29 возникает сигнал. Это вызвано тем, что для определения одного Значения оптического показателя требуются два синхроимпульса для U и а для определения двух значений оптического показателя нужны четыре импульса, В случаях, когда текущее значение оптического показателя измеряемого материала является достоверным, ключ 13 находится в открытом состоянии и значение подается на первые входы ключей 14 и 15. Открывание ключей 14 и 15 зависит от режима работы влагомера, который работает в трех режимах: автомат1 ческой коррекции; определения оптического показ.ателя; измерения влажности. Б первом режиме происходит автоматическая коррекция отклонения значения оптического показателя, вызванного флуктуациями первичного сигнала. От блока 17 подается команда на первый вход блока приоритетного опроса 16 и он срабатывает, формируя на своем первом выходе командный сигнал, одновременно сбрасывая командные сигналы ранее опрошенных параметров. Ключ 14 открывается, При этом на пути излучения помещают эталонную пробу, а с помощью блока установки кода эталонной пробы 23 устанавливают число С, равное оптическому показателю эталонной пробы, В результате коэффициент умножения в блоке умножения 22 становится равным С, Благодаря открытому положению ключа 14 информация о достоверном значении оптического показателя калибровочной пробы поступает в регистр 21 и по окончании режима кор1)екции в регистре окажется записанным число М, пропорциональное оптическому показателю эталонной пробы. Поскольку выход регистра 21 соединен с управляющим входом дополнительного блока деления 24, коэффициент деления становится равным М.Этим заканчивается процесс автоматической коррекции, Режим определения оптического показателя измеряемого материала предназначен для составления таблицы при определении параметров градуиро вочной кривой измеряемого материала От блока 19 подается команда Eia тре тий вход блока приоритетного опроса 16, с третьего выхода которого сигнал подается на второй вход ключа 26 и через элемент ИЛИ 20 поступает на второй вход ключа 15, При этом ключи 14 и 25 находятся в закрытом положении. На пути излучения устанавливается измеряемый материал, а код, равный L и соответствующий значению оптического показателя данного мате риала, через ключ 15 подается на пе вый вход блока умножения 22, в кото ром .происходит умножение значений М на L и результат подается в допол нительный блок деления 24, где происходит деление на С. По окончании режима на его выходе оказывается за писанным число, равное оптическому показателю измеряемого материала в выбранных единицах измерения П- Vc которое через открытый ключ 26 отображается на цифровом табло 28, В режиме определения влажности ключи 15 и 25 оказываются в открытом состоянии, а ключи 14 и 26 закрываются, Откорретированное достоверное зна чение оптического показателя измеряв мого материала,полученное описанным способом, через ключ 25 подается на вход вычислительного блока 27, принцип работы которого поясняется функциональной схемой, представленной на фиг. 3, Величина откорректированного оптического показателя одновременно поступает на первый вход блока сравнения 34 и на второй вход блока умнЪжения 40, С первого выхода блока формирования сигнала достоверности 9 на второй вход блока сравнения 34 и на управляющий вход ком-мутатора. 35 подается сигнал, после чего с помощью коммутатора 35 на третий вход блока сравнения 34 е порядке возрастания номеров подаются предварительно заданные граничные значения оптических показателей П В блоке сравнения 34 благодаря сигналу разрешения сравнений производится сравнения текущего и граничных значений оптических показателей, При выполнении условий пР-П 0 на одном из выходов блока сравнения 34 появляется логическая , одновременно подаваемая на элемент ИЛИ 37 и на первый вход блока памяти 38. Логическая появившаяся на выходе элемента ИЛИ 37, подается на вход блока вычитания 41 для разрешения вычитания и на вход сброса коммутатора 35, который.приводит в исходное состояние. Блок памяти 38 настроен на коэффициенты кусочнолинейной регрессии Ъц, С первого и второго выходов блока памяти 38 на блок умножения 40 и на блок вычитания 41 подаются соответственно градуировочные параметры afj и Ьц . В блоке 40 происходит уь1ножение а. п и результат подается на вход блока 41, в котором происходит вычисление значения влажности по формуле м Ьн-%-П в% где М - текущая нумерация поддиапазонов. Для первого поддиапазона уравнение имеет вид W, b,-avlV« , а для N поддиапазона W,.b,a,.nT- п,.,. Затем значение влажности выводится на цифровое табло. Изобретение обеспечивает повышение помехоустойчивости и точности измерений за счет автоматической коррекции отклонения значений оптического показателя, вызванного флуктуация1ли первичных напряжений, и за счёт ликвидации случайных выбросов первичных сигналов.