Способ измерения влажности штучных и сыпучих материалов в потоке Советский патент 1987 года по МПК G01N21/31 

.Изобретение относится кинфракрас- ной контрольно-измерительной технике и предназначено для непрерывного измерения влажности поточно-пройзводи- мых сыпучих материалов и мелких штучных товаров типа брикетов-, плиток и т.д. производства пищевой, химической и других отраслей промьш- ленности.

Цель изобретения - повьшение точности измерений.

На фиг. 1-4 приведены спектры отражения соответствующие сухому обезжиренному молоку, черному байховому чаю и транспортной резине, слюде молотой СМФ-160 и слюде молотой СМФ-125. соответственно; на фиг;5 - кривые зависимости между значением отношения отражательных способнос- тей на реперных длинах волны Кт репз/ -Ареш И значением Оптического

е

показателя полуфабриката чая R /R на фиг. 6 и 7 - зависимости сежду значениями влажности W и оптическим показателем ь соответственно для полуфабриката чая и сухого обезжиренного молока; на фиг. 8 - кривая зависимости между значением отношения отражательных способностей на реперных длинах волн и значением .оптического показателя сухого обезжиренного молока. На фиг. 5 кривой 1 обозначена та же зависимость для случаев, когда в зоне облучения находится только чай, идущий сплошным потоком, кривыми 2 - 4 - зависимости для случаев, когда 90, 80 и 70% зон облучения на транспортере занято чаем, а 10,20 и 30% зоны облучения - пустые участки транспортера.

В таблице приведены значения оптических величин для исследуемых материалов.

Способ заключается в проведении взаимосвязанных операций в следующей последовательности.

Движущийся поток измеряемого ма- . териала облзгчают измерительным потоком лучей при длине волны Лигм соответствующей максимуму поглощения влагой (для сухого обезжиренного молока, полуфабриката чая, слюды молотой €№-125 и СМФ-160 в качестве измерительной длины волны берется у - 1950 нм, фиг. 1 - 4 и таблица) и реперным потоком яучей при длине волн Креп , лежащей вне полосы поглощения воды (для полуфабриката чая Лре 1600.нм, а для сухого обезжиренного молока, слюды молотой СМФ-125 и СМФ-160 - 1750 нм, фиг. 1 - 4 и таблица), определяют значение, оптического показателя измеряемого материала как отношение отражательных способностей, соответствующих измерительной и реперной

длинам волн:- л ,, реп, - После этого измеряемый материал облучают вторым реперным потоком лу

чей, при длине волн А

вне полосы поглощения воды

реп.2

лежащей (для полуфабриката чая и слюды молотой

0

5

5

СМФ-125 и СМФ-160 7

рел.ч

1300 нм.

а для сухого обезжиренного молока .г 1000 нм, фиг. 1 - 4 и таблица) .

Оптические свойства измеряемого материала при второй реперной длине волны должны значительно отличаться от оптических свойств материп ала при первой реперной длине волны- не менее 10% отражательной способности материала.

Отличия при разных реперных длинах обусловлены поглощениями или не- Q поглощениями веществ,, входящими в измеряемый материал, а также другими физико-механическш факторами. Спектры отражения сухого обезжиренного молока (фиг. 1) показывают, что комплекс веществ, входящих в

молоко, обусловливает в зоне спектра

от 1400 нм до 2000 нм снижение коэффициента отношения на 30-35%.. Поэтому величина отношений отраженной способности на реперных длинах волны, одна, из которых берется из первой зоны (1000 нм), вторая из второй зоны (1750 нм), всегда дает возможность, обнаружения сухого обезжирен- ного молока в зоне измерения (см.таблицу) , а при измерении отражательной способности резиновых и металлических транспортеров отношение получается близко к 1,000. Аналогич

но П при измерении влажности от 0,000 до 9,2 для полуфабриката чая меняется в пределах 1,21-1,24 (см. таблицу). Существенно отличаются от рассмотренных спектров спектральные свойства слюды (фиг. 3 и 4), но и они дают возможность определения наличия слюды в зоне измерения, так , как величина П меняется в пределах от 0,600 до 0,655 (см. таблицу).Как

видно из таблицы, каждое отношение коэффициентов отражения второй ре- перной длины к коэффициенту при первой реперной длине волны будет меньше единицы, если Ареп-г будет отличаться от единицы, чем болыпеьК К рвп2- Вторая реперная длина волны, не участвующая в определении оптического показателя, может быть выбрана не только из ближней ИК-области спект ра, до и из других областей, например ВИДИМОЙ. Затем определяют величину отношения R-Kpeni/R pen сравнивают с надлежащим его значением Пг Rftpenz /R-Kpeni , соответствующим полному заполнению облучаемого участка измеряемым материалом и определяемым по формуле

П AJ +

В; -Л

й,.

1-п,

«pj

где А; и В- - параметры линейной perрессии;

- граничное значение оптического показателя между подучастками.

До тех пор, пока разность d между ними не удовлетворит условию

где

О«АОП

(2)

надлежащее значение погрешности определения П,

(Т Лрепг лреп,) Д измеря емого материала. После этого по соответствующему оптическому показателю судят о влажности. При этом 8 ° определяют из соотношения

С АОП

+ Bj -

(3)

де

е

величина приращения оптического показателя, соответствующая заданному значению погрешности измерения 50 влажности;

параметр подучастка с максимальной крутизной.

45

П р и м е р 1. Дпя случая, когда - в потоке измеряемого материала (полуфабрикат чая) нет оголенного участка транспортера, измеряемый материал полностью закрывает поверхность транспортера. Известным способом определяют оптический показатель U , который равен 0,574. Затем определяют П., которая оказывается равным

1,231. После этого вычисляется П по формуле (1). Для данного примера А 1,262; В 0,056; п 1, П 1,262- 0,056-0,574 1,230. Вычисляют разность d П, 1,231-1,230

0,001 и его значение-сравнивают с допустимыми значениями.

л «ДОП

Допустимое значение о определяют по формуле (3)

15

20

25

30

35

8

Доп

производят

± Вп-

где В 0,056; п 1, а выбор величины 6 следующим образом.

По предварительно заданному значению погрешности измерения влажности bW ± 0,5% из зависимости (фиг. 6) определяют величину приращения оптического показателя +0,04. Величину выбирают из минимальной крутизны графика зависимое- ти между влажностью W и его оптическими показателями и . Таким образом, получается В + 0,056 КО,04 i 0,0022.

(2) удовлетворяются

0,0022), вследствие чего по значению оптического показателя U 0,574 определяют влажность, которая равна 5,1% (фиг. 6).

Условия (0,0010

40

50

ив том случае, когда зависимость между значением отношения отражательной способности на реперных длинах волны и значением оптического / Показателя аппроксимируется двумя или несколькими линейными участками, в качестве Bj берут его максимальное значение.Для сухого обезжирен45 ного молока (фиг. 8) параметры линейных регрессий составляют A 2,38; В, 1,2; i, 0,547; 1,704; В 0, 0,970. При этомЗ-л ±В,-е, ±1,2.е.

Пример 2. Рассматривают случай, когда в потоке контролируемого материала есть участок транспортера, незаполненный чаем. В зоне облучения на транспортере 80% за55 нято чаем, а 20% является пустым

участком транспортера (фиг. 5). Аналогично примеру N 1 измеряют , П, (П) 1,197). Одновременно определяют интегральное значение оптичес-

5 1286959 6

кого показателя чая 4 с 20% участ- определение влажности с помощью закон транспортера, которое равно Л висимости между W и его & , пред- 0,505.ставленной на фиг, 6, не производят.

Это означает присутствие в зоне обЗатем определяют П по формуле 5 лучения незаполненного чаем участка (1), т.е. rtj 1,262- 0,0560,505 транспортера. Если применяют значе- 1,234, и разность d: d (1,1970- ние оптического показателя, равное 1,2340) 0,037.0,505, для определения влажности,

Условие (2) не выполняется (0,037 тогда с помощью зависимости (фиг. 6) О,0022), в результате чего значе- JO ;определяют влажность, которая равна ние л не является достоверным, и . 6,3% вместо 5,1%.

1000 1750

1950 0,20 Ш2 68

6,80 102 66

12,40 97 56

1300 1600

1950

0,0055

3,3046

3.7043

9,2041

1300 1750

1950 0,23 38 59 1,05 35 56 1,90 33 55

1300 1750

19500,1438

1,5035

2,4033

3,4030

4,1027

66 46 30

40 24 18

12

65 59 53

62 56 50 42 34

1.50 1,55 t,73

.1,21 1,22 1,23 1,24

0,644 0,625 0,600

0,655 0,636 0,630 0,612 0,600

0,971 0,696 0,537

0,880 0,648 0,514 0,363

1,101 1,053 0,963

1,060 1,020 0,961 0,857 0,739

2ОО 4ОО

/f-c/7e /77/f 6/ o/TJjfftxjfre/ c/ff

Раг. /

бОО

гооо /, луу

ооо гоо оо бой /( сле( огг7/ х ef/c/

Фс/г. г.

воо

2ООО

Л,ЛвУ

го

10

fsoo f4oo fsoo 6O0

f/f -enexfn/ &/ om/tajKeffifjf

Фиу.Ь

fJOO

aoo

fSOO

A,Hft

so

fSOO fSOO fSOO IfK-cnexm/Jbi a/n/yaxef uif

Pi/f.fy

лрепе ftjtoaa/

f70O dOO fffOff

.Hft

Ц4во. qfoa о,боо

tSuf.5

o,70o o,eao Ц9ао & Oamt/vfefcfcf аогалагт ат

w

2,0//,4

л

що

ч

. e.O- 5,0- 2.0.

. О

o,5OO 0,600 ojoo a.6Oo 0,900

Onmut ec/ft/t} /70/га ла/ л/ (Риг. 6

O,5OO Ц6ОО

0,7OO O,6OO uf.7

qffoo ,000 A

О/ /77и /есА:с

1

ft; pen г

«5

h

4700

11 ,.600I s

Q

1 ,00

O,60O

o/Mo

ipi/3.S

Q,9OO f,OOO л Ofvnt/vffcfee t/ ffOMX afnffJTA

Редактор E. Копча

Составитель Н. Стукова Техред А.Кравчук

Заказ 7705/42Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб-., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор В, Бутяга