Влагомер Советский патент 1985 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к техничес кой физике, а именно к фотоэлектри- ческой влагометрии, фотометрии, и может быть использовано при построе нии Ж влагомеров, Известен влагомер, содержащий источник излучения, модулирующий ди со светофильтрами и синхронным дви гателем, приемник излучения и пред варительный усилитель l. Недостатком данного устройства является ограниченная точность. Наиболее близким к изобретению является влагомер, содержащий источ ник излучения, по ходу излучения которого последовательно установлв ны модулирующий диск со светофильтрами и синхронным двигателем и приемник излучения, к которому последовательно подключены предваритепь- ный усилитель и коммутатор, выходы которого подключены соответственно к входам блоков формирования рабоче и эталонного сигналов, вькоды которых соединены с входами блока де- ления, а также блок обработки информации и индикации . В вычислительном устройстве по предварительно разработанному алгоритму кусочно-линейной аппроксимации градуировочной кривой вычисляется искомая влажность, а коэффициеяты аппроксимации расчитываются графоаналитическим методом, Вычисление влажности производитс по формуле W а где Д- отношение напряжения рабоче го сигнала Up к напряжению эталонного сигнала U,; «. fej, - коэффициенты линейной аппро симации на -ом участке кривой. Кроме этих величин расчитьшаются также начальное значение отношения для градуировки прибора и - гр граничное значение каждог аппроксимированного участка; :i - количество линейных участков граду- ировочной кривой. Эти коэффициенты вводятся в микропроцессорное вычисл тельное устройство с клавишного пульта. Недостатками известного устройст являются низкая точность измерения вследствие ручной градуировки влажности и расчета коэффициентов аппро симации, длительное время расчета коэффицкентов градуировки, который требует специального обслуживающего персонала, а также большая трудоемкость градуировки и ввода множества рассчитьшаемых. коэффициентов. Например, если градуировочная кривая делится на три прямолинейных участка, то число рассчитьшаемых и вводимых коэффициентов аппроксимации составляет 13, Цель изооретения - повышение точности измерений, сокращение времени готовности анализа и упрощение, устройства. Цель достигается тем, что во влагомер, содержащий источник излучения, по ходу излучения которого последовательно установлены модулирующий диск со светофильтрами и синхронным двигателем, приемник излучения, усилитель и коммутатор, выходы которого подключены соответственно к входам блоков формирования рабочего и эталонного сигналов, выходы которых соединены с входами блока деления, а также блок обработки информации и индикации, введены блок ввода калибровочных значений влажности, два ключа записи, блок управления, блок памяти, блок аппроксимации, блок хранения коэффициентов аппроксимации, блок ввода-вывода, два ключа считывания, причем входы блока обработки информации и индикации через соответствующие ключи считывания, управляющие входы которых подключены к третьему выходу блока управления, подключены к выходу блока деления и к выходам блока хранения коэффициентов аппроксимации и входу блока-вьтода, вход блока хранения коэффициентов аппроксимации подключен к выходу блока аппроксимации, управляющий вход которого подключен к управляющему входу блока памяти и второму выходу блока управления, вход блока аппроксимации соединен с выходом блока памяти,.входы которого через два ключа записи, управляющие входы которых подключены к первому выходу блока управления, соответственно соединены с выходом блока деления и блока ввода калибровочных значений влажности. На чертеже показана схема предлагаемого устройства. 3 . Устройство содержит блок 1 элект ропитания, к которому подключен источник 2 излучения, излучение на- правляется на модулирующий диск со светофильтрами 3, вращаемый синхрон ным двигателем 4, приемник 5 излучения, который через предварительный усилитель 6 подключен к коммута тору 7, выходы которого соответстве но через блоки формирования рабочег 8 и эталонного 9 сигналов соединены с блоком 10 деления, выход которого подключен к входам ключей записи 11 и считывания 12, управляющие входы которых соединены соответственно с управляющими входами ключей 13 и 14 и к первому и к третьему выходам бйока 15 управления. Второй выход блока 15 управления соединен с управляющими входами блока 16 памят и блока 17 аппроксимации, причем информационный вход последнего соединен с информационным выходом блока 16 памяти, а выход подключен к входу блока 18 хранения коэффициентов аппроксимации, выход кото рого соединен с входом блока 19 ввода-вьшода и с входом ключа 14 считьшания. Выходы блока 20 ввода калибровочных значений влажности и блока 1 деления через ключи 13 и 11 записи подключены к входам блока 16 памяти а выходы блока 10 деления и блока 1 хранения коэффициентов аппроксимации через считывающие ключи 14 и 12 подключены к входам блока 21 обработки информации. Устройство работает следующим образом. Излучение от источника 2 светово излучения, проходя через светофильтры 3, установленные на модулирующе диске, который вращается с помощью синхронного двигателя 4, облучает контролируемую поверхность. Эти фильтры пропускают только лучи, близкие к инфракрасному излучению Л 1,75 мкм (эталонная длина волн Лр 1,95 мкм (рабочая длина волны) Измеряемый материал попеременно освещается двухволновым излучением отраженные от измеряемого материала световые импульсы поступают к приемнику 5 излучения, где превращаются в электрические импульсы, которые через предварительный усилитель 6 поступают на коммутатор 7, где 54 происходит разделение рабочих и эталонных сигналов по каналам. С коммутатора 7 сигналы поступают соответственно к блокам формирования рабочего 8 и эталонного 9 сигналов, где они преобразуются в цифровой код. Далее сигналы с блоков В и 9 идут в блок 10 деления, где по отношению рабочего Up к эталонному Uj сигналу вычисляется оптический показатель д Предлагаемое устройство осуществляет измерение влажности в два этапа. Первоначально осуществляется авто- матическая градуировка прибора. Для этого перед фотоприемником 5 последовательно помещают 10-12 проб исследуемого материала с разными известными значениями влажности от W. до . Перед градуировкой вводится N проб с пульта в блок 15 управления, а заданные значения влажности различных проб вводятся посредством блока 20 ввода калиброванных значений влажности. По налу с блока 15 управления открываются ключи записи 13 и 1I и значения W , д, поступают в блок 16 памяти. По окончании измерения оптического показателя всех N проб и записи всех значений W,- , йi ,..., N ) в блок 16 памяти, из блока 15 управления поступает второй сигнал управления, которым осуществляется пересылка всех пар значений W; , Д; в блок 17 аппроксимации, в котором осуществляется аппроксимация зависимости W, i (&- с помощью кусочно-линейной функции W j f(д ;) , или полиномной функции W Сд + С Cj й + С J. Д , где j - число интервалов аппроксимации. Полученные значения коэффициентов аппроксимации ц; , Ъ; , Л-,, ( гр граничное значение j -го интервала) или поступают в блок 18 хранения коэффициентов аппроксимации, а также через блок 19 ввода-вывода выводятся на индикатор или цифрОпечатающее устройство. На этом этап градуировки заканчивается. Исследуемое вещество с неизвестной влажностью помещается перед фотоприемником 5. Аналогично описанному выше, вычисленное значение д поступает через ключ 12 в

51

блок 21. Ключ 12 открывается третьим сигналом с блока 15 управления. Одновременно этим же сигналом от крывается ключ 14 и из блока 18 хранения коэффициентов аппроксимации в блок 21 поступают коэффициенты аппроксирующей функции. По алгоритму, заложенному в вычислительном блоке, осуществляется вычисление

157365

искомого значения влажности w

«i + 2 4

С,Б

+ Ъ,-/1 или С{ + С, В

+ ... С: Л , которое высвечивается

индикатором вычислительного блока 21

Изобретение позволяет повысить точность измерения в 1,5 раза, уменьшить время готовности анализа в 5 раз и упростить устройство.

ВЛАГОМЕР, содержащий источник излучения, по ходу излучения которого последовательно установлены модулирующий диск со светофильтрами и синхронным двигателем, приемник излучения, предварительный усилитель и коммутатор, выходы которого подключены соответственно к входам блоков формирования рабочего и эталонного сигналов, выходы которых соединены с входами блока деления, а также блок обработки информации и индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, сокращения времени готовЕСЕС : ЗЯД; ности анализа и упрощения устройства, в него введены блок ввода калибровочных значений влажности, два ключа записи, блок управления, блок памяти, блок аппроксимации, блок хранения коэффициентов аппроксимации, блок ввода-вьшода, два ключа считывания, причем входы блока обработки информации и индикации через соответствующие ключи считывания, управляющие входы которых подключены к третьему входу блока управления, подключены к выходу блока деления и к выходам блока хранения коэффициентов аппроксимации и входу блока ввода-вывода, вход блока хранения коэффициентов аппроксимации подключен к выходу (Л блока аппроксимации, управляющий вход которого подключен к управляющему входу блока памяти и второму входу блока управления, вход блока аппроксимации соединен с выходом блока.памяти, входы которого через два ключа записи, управляющие входы :л которых подключены к первому выходу vl блока управления, соответственио . СлЭ соединены с выходом блока деления и а ел блока ввода калибровочных значений влажности.