Влагомер Советский патент 1984 года по МПК G01N21/85 

к единичному входу соответствующих триггеров, нулевые входы которых через соответствующие элементы ИЛИ подключены к прямым выходам последующих триггеров, вторые входы элементов ИЛИ подключены к выходу формирователя импульсов, соединенного с вторым и нулевым входами соответственно счет чика импульсов и .юследнего триггера, вход формирователя импульсов подключен к выходу первого генератора импульсов, соединенного с первым вхо6369

дом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго генератора импульсов, выход первого элемента И подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого через ограничитель подключен к третьему выходу блока формирования-усиления, а выход подключен к первому входу счетчика имцульсов,выходом под ключенного к входу дешифратора,причем прямые выходы триггеров подключены к четвертым входам блок а умножения.

1. ВЛАГОМЕР, содержащий устройство обработки информации с выходным блоком, блок деления, источник излучения, на оптической оси которого расположены модулирующий диск с двумя светофильтрами, установленный на оси синхронного двигателя, и приемник излучения, подключенный к входу блока формирования-усиления, третий выход которого соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), отличающийся тем, чтоj с целью повышения точности измерений, в него введены блоки памяти, корректировки значения оптического показателя, умножения, задания, формирования сигнала Запуска и элемент ИЛИ, выход которого через блок формирования сигнала запуска соединен с первым входом АЦП, a два его входа соединены с соответствующими первым и вторым выходами блока формирования - усиления и с соответствующими третьими входами блоков деления и умножения, причем третий выход блока формирования усиления соединен с входом блока корректировки значения оптического показателя, выходы которого соединены с четвертыми входами блока умножения, иторые входы которого соединены с соответствующими выходами блока :-адания, выход блока деления через первый вход блока умножения соединен с входом устройства обработки информации с выходным блоком, вход блока памяти соединен с выходом А1Ш, a его два вьссода соединены с соответствующими входами блока деления, при зтом модулирующий диск снабжен отверстием, расположенным вместе со светофильт- рами на одной окружности, d диаметр i (Л отверстия равен , йРде ТГ где йТ - изменение диаметра изображения в плоскости вращения диска, соответствующее изменению расстояния до поверхности контролируемого материала; Од - разность, между возможными макСО Од симальньм и минимальным уровнями поверхности контролируе мого материала; д - нормируемое значение чувствительности влагомера по высоте контролируемого-материала. 2. Гшагомер по п. 1 , отличающийся тем,-что блок корректировки значения оптического показателя содержит элементы ИЛИ, триггеры, формирователь импульсов, счетчик импуль.сов, два элемента И, два генератора импульсов, ограничитель и дешифратор, выходы которого подключены

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения влажности твердых и сыпучих материалов с помощью инфракрасного излучения.

Известен влагомер, содержащий источник излучения, фильтрующий модулятор с синхронным двигателем, последовательно соединенные детектор излучения, предварительный усилитель синхронный детектор, управляющие входы которого соединены с генератором синхронных импульсов, а два выхода соединены каждый со своим преобразователем аналог - код соответственно эталонного и измерительного каналов, выходы которых соединены с входами блока деления, и измерительный блок j..

Недостатком данного устройства является ограниченная область его применения.

Наиболее близким к изобретению является влагомер, содержащий устройство обработки информации с выходным блоком, блок деления, источник излучения, на оптической оси которого расположены модулирующий диск с двумя светофильтрами, установленный на оси синхронного двигателя, и приемник излучения, подключенный к входу блока формирования-усиления, третий выход которого соединен с BTopi.iM входом АЦП С 2.

Недостатком известного устройства является большая погрещность при измерении влажности движущегося потока сьтучих и кусковых материалов

с разной высотой слоя. Это обусловлено тем, что с изменением высоты слоя изменяется расстояние от оптического преобразования до контролиру5 емого, насыпанного материала и, соответственно, изменяется значение оптического показателя (отношения величины измерительного и реперного сигналов) из-за разной формы 0 отраженных потоков измерительного и реперного излучения.

Цель изобретения - повьпиение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, 5 что во влагомер, содержащий устройство обработки информации с выходным блоком, блок деления, источник излучения, на оптической оси которого расположены модулирующий диск с дву0 мя светофильтрами, установленный на оси синхронного двигателя, и приемник излучения, подключенный к входу блока формирования-усиления, третий выход которого соединен с вторым

5 входом АЦП, введены блоки памяти, корректировки значения оптического показателя, умножения, задания, форг мирования сигнала запуска и элемент ИЛИ, выход которого через блок фор0 мирования сигнала запуска соединен с первым входом АЦП, а два его входа соединены с соответствующими первым и вторым выходами блока формированияусиления и с соответствующими третьими входами блоков деления и умножения, причем третий выход блока формирования-усиления соединен с входом блока корректировки значения оптического показателя, выходы которого соединены с четвертьии входами блока умножения, вторые входы которого соединены с соответствующими выходами блока задания, выход блока деления через первый вход блока умножения соединен с входом устройств обработки информации с выходным блоком, вход блока памяти соединен с выходом АЦП, а его два выхода соединены с соответствующими входами блока деления, при этом модулирующий диск снабжен отверстием, расположенным вместе со светофильтрами на одной окружности, а диаметр отверстия равен где /SD - изменение диаметра изображения в плоскости вращения диска, соответствующее изме нению расстояния до поверхности контролируемого материала ; В - разность между возможными максимальным и минимальным уровнями поверхности контролируемого материала; й( - нормируемое значение чувст вительности влагомера по высоте контролируемого материала . Блок корректировки значения оптического показателя содержит эле менты ИЛИ, триггеры, формирователь импульсов,счетчик импульсов, два эле мента. И, два генератора импульсов, ограничитель и дешифратор, выходы которого подключены к единичному входу соответствующих триггеров, нулевые входы которых че рез соответствующие элементы ИЛИ подключены к прямьм выходам последу щих триггеров, вторые входы элементов ИЛИ подключены к выходу формиро вателя импульсов, соединенного с вторым и нулевым входами соответственно счетчика импульсов и последне триггера, вход формирователя импуль сов подключен к выходу первого гене ратора импульсов, соединенного с 50 первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго генератора импульсов, выход первого элемента И подключен к первому входу второго элемента И, вто- 55 рой вход которого через ограничитель подключен к третьему выходу блока формирования-усиления, а выход подключен к первому входу счетчика импульсов, выходом подключенного к входу дешифратора, причем прямые выходы триггеров подключены к четвертым входам блока умножения. На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого влагомера; на фиг. 2 блок-схема блока коррекции значения оптического показателя; на фиг.Звременная диаграмма работы влагомера; на фиг. 4 и 5 - схемы получения оптического сигнала, длительность которого пропорциональна высоте слоя измеряемого материала. Влагомер (фиг. 1) содержит источник 1 излучения, модулирующий диск 2 с двумя светофильтрами и отверстием между ними (фиг. 4 и 5), вращаемый синхронным двигателем 3, приемник 4 излучения, выходом подключенный к входу .блока 5 формирования-усиления, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входу элемента ИЛИ 6, вькод которого через блок 7 формирования сигнала запуска АЦП подключен к первому входуАЦП 8, выход которого соединен с входом блока 9 памяти, выходы которого подключены к первому и второму входам блока 10 деления, третий вход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 6, соединенного с третьим входом блока М умножения, первые и вторые входы которого подключены соответственно к выходу блока 10 деления и к выходам блока 12 задания, четвертые входы блока 11 умножения подключены к выходам блока 13 корректировки значения оптического показателя, вход которого подключен к третьему выходу блока 5, соединенного с вторым входом АЦП 8. Выход блока 11 умножения подключен к входу 14 устройства обработки информации с вьког.ньм блоком. Блок 13 корректировки значения оптического показателя (фиг. 2) содержит ограничитель 15, вход которого подключен к третьему выходу блока 5 формирования-усиления (фиг. 1), а выход - к второму входу второго элемента И 16, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И 17, второй вход которого подключен к выходу второго генератора 18 импульсов, а первьй вход - к выходу первого генератора 19 импульсов, соединенного с входом формирователя 1 20 импульсов, выход которого ПОДКЛЮ чен к второму входу счетчика 21 импульса, первый вход которого подклю чен к выходу второго элемента И 16, а выход - к входу дешифратора 22, выходы которого подключены к единич ному входу соответствующих триггеро 23, нулевые входы которых через эле менты ИЛИ 24 подкл,.чены к прямым выходам последующих триггеров 23, вторые входы элементов ИЛИ 24 подключены к выходу формирователя 20 импульсов и нулевому входу последнего триггера. Прямые выходы триггеров 23 подключены к четвертым входам блока 11 умножения. На модулирующем диске 2 расположены светофильтры 25 и 26 и отверстие 27 корректировки оптического показателя . Устройство работает следующим об разом. Отраженное интегральное излучени напрявляется на модулирующий диск и поочередно проходит светофильтры 25 и 26 (интерференционные) и отвер стие 27, расположенные на модулирую щем диске 2, который вращается от синхронного двигателя 3. Эти фильтр пропускают только лучи с длиной вол ны в ближней ИК-области спектра 7 р 1,7 мкм (эталонная дли11а волн и м мкм (длина волны измерения) . Отраженные от измеряемого вещества световые импульсы поступают к приемнику 4 излучения, где они превращаются в электрические импуль сы и подаются на блок ,5 формирования-усиления, где эти сигналы форми руются, усиливаются. По третьему выходу блока 5 импульсы, соответствующие измерительному сигналу и реперномусигналу U и высоте измеряемого материала (фиг.З подаются на второй вход АЦП 8 и на блок 13, а по первому и второму выходу блока 5 через элемент ИЛИ 6 подаются синхроимпульсы на блок 7 формирования сигнала запуска АЦП, где формируются (фиг. 3) и подаются на первый вход АЦП 8. При этом АЦП преобразует аналоговый сигнал и и и в двоичный код и посылает их на вход блока 9 памяти, где происходит запоминание. Напряжение АЦП не преобразуется из-за отсутствия синхроимпульса соответствующего . Оба 9 эти сигнала (и и U ) с блов двоичном коде подаются на первый и второй вход блока 10 деления . При наличии синхроимпульса на втором выходе блока 5 в блоках деления 10 и умножения 11 происходит соответственно .деление л и умножение на коэффициент К. ( iтекущая нумерация высоты слоя измеряемого материала). Значение поправочного коэффициента К по высоте слоя измеряемого материала с помощью блока 12 задания вводится оператором с второго входа блока 11 умножения. Откорректированное значение оптического показателя лК с блока умножения подается на блок обработки информации с выходным устройством 14. Таким образом, на каждый второй синхроимпульс происходит деление и умножение сигналов. Выборка поправочного коэффициента по ступеням высоты производится блоком 13. Работа блока 13 (фиг. 2) осуществляется следующим образом. Сигналы с блока 5 подаются на вход блока 13 корректировки значения оптического показателя, в частности на вход ограничителя 15 (фиг. 2), где происходит ограничение сигналов по амплитуде (фиг. 3). Допустим, мл вход блока 15 подан сигнал - (фиг. 3), ограниченный сигнал подается на второй вход элемента И 16, на на первый вход которого через первьй элемент И 17 подаются электрические импульсы определенной частоты, вырабатываемые вторым генератором 18 импульсов. Элемент И 17 пропускает импульсы в течение времени, соответствующему длительности С импульса, вьфабатываемого первым генератором 19 импульсов (фиг. 3) и подаваемого на первый вход элемента И 17. Одновременно с помощью формирователя 20 импульсов происходит формирование импульса (фиг. 3), его подача на второй вход (Сброс) счетчика 21 импульсов, на нулевой вход последнего триггера 23„ и на вторые входы элементов ИЛИ 24, в результате чего триггеры 23 и счетчик 21 импульсов приводятся в исходное состояние. В течение времени длительностью 1ц(с) сигнала и элемент И 16 (фиг. 3) пропускает электрические импульсы, вырабатьшаемые генератором 18 на вход счетчика 21 импу тьсов. Образование сигнала U , пропорционального высоте слоя материала производится с помо1цью отверстия (фиг. 4 и 5) на модулирующем диске. На фиг. 4 и 5 также указано расположение светофильтров и отверстия на диске в одном из возможных вариантов -Длительность импульса, соответствующего высоте слоя, пропорциональна ве личине диаметра изображения. Когда сигнал отсутствует, элемент И 16 прекращает пропускание импульсов от второго генератора 18 импульсов к счетчику 21 импульсов. Раз ным значениям высоты измеряемого материала соответствуют разные значения длительности импульса, так как н выходе дешифратора 22 получаются раз ные количества импульсов. Допустим, высота слоя измеряемого материала изменяется от номинального до /tj6e fc (15 см). Высота слоя сверх номиналь ного разделяется на несколько ступеней (участков), например Ъ (3 см); Ьг (6 см); Ц (9 см); 11(12 см) и Ье ti. (15 см). Этим уровням э /иокс соответствуют разные значения длител ности ( „2 И5 и. соответственно, количества импульсов на выходе дешифратора, (напр мер, М 40, М 48, М 55, М 60, М 64). Выходы дешифратора условно пронумерованы по ступеням высоты. Допустим, при длительности импульса на вход счетчика 21 импульсов подается М 50 импульсов, тогда на первом (М 40) и втором (М 48) выходах дешифратора появляется потенциал, который переводит первый 23 и второй 23 триггеры в единичное состояние. При этом единичный сигнал на выходе второго триггера 232 через элемент ИЛИ 24 переводит первый триггер в нулевое состояние, так как на втором выходе блока 13 корректировки значения оптического показателя появляется сигнал разрешения, который подается на четвертый вход блока умножения, и при появлении на третьем входе блока 11 умножения сигнала разрешения в блоке 11 происходит умножение оптического показателя А на коэффициент корректировки К. Аналогично работает блок корректировки значения оптического показателя при других значениях высоты как в прямом, так и в обратном направлениях. I Предлагаемый влагомер по сравнению с прототипом (серийно вьшускаемый влагомер ВИК-1) обеспечивает возможность измерения влажности двиЖУ1ЦИХСЯ сыпучих материалов с неравномерной поверхностью. В среднем в 1,7 раза повьпиается точность измерения Б-ггажности за счет корректировки значения оптического показателя, функционально связанного с влажностью, по изменению высоты насыпного материала..

а

«SJ

И

«

25

фиг.5

Изображение

l 3o6pa tHUB

26