Оптический влагомер Советский патент 1987 года по МПК G01N21/01 

113

Изобретение относится к измерениям параметров различных материалов (жидких, газообразных, сыпучих дисперсных материалов и т.д.) как контактным, так и дистанционным .способами.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг.J представлена функциональная схема оптического влагомера; на фиг.2 - пример использования оптического влагомера дпя контроля жидких и газообразных веществ.

Оптический, влагомер содержит источники Ги 2 излучения измерительного и опорного каналов, фоконы 3 и 4, световодный коллектор 5 с коническим углублением, светопроводящий конус 6 фотоприемник 7, предварительный усилитель 8, линию 9 задержки, усилители 10 и 11, измерительньй блок 12, коммутатор 13, источник 14 питания, параболическое зеркало 15, прозрачный трубопровод 16..

При контроле жидких или газообразных веществ в приемном торце световод ного коллектора имеется углубление в виде конуса,вершина которого располо сена в фокусе зеркальной линзы, выполненной в виде параболы, а при контроле дисперсных материалов в приемном торце световодного коллектора установлен светопроводящий конус, совпадающий своими размерами с коническим углублением при 1 1,, где 1 - длина окружности конического углубления; IK длина окружности торц светов1одного коллектора. При этом светопроводящий конус изготовляется из материала, коэффициент преломлени которого больше показателя преломления световедущих жил коллектора.

I

Источники излучения 1 и 2 соответственно в измерительном и опорном каналах включены параллельно и питаются от блока 14 питания, причем опорный и измерительный источники излучения снабжены фоконами 3, которые вплотную стыкуются с отводами коллектора 5 и предназначены для передачи всего излучения от источников и защиты от проникновения в коллектор 5 посторонних излучений. Излучение от источников опорного и измерительного канала передается с помощью фоконов 3 по отводам коллектора и, распространяясь по коаксиальным цилиндрам ко.ттлектора, преломляется в

52

светопроводящем конусе 6 и отражается от исследуемой поверхности, затем передается цилиндрическим стержнем световодного коллектора 5, принимается общим фотоприемником 7, соединенным по выходу с предварительным усилителем 8. Коммутатор 13 каналов соединен по входу с блоком 14 питания, а по выходу - с источниками 1 и 2 излучения.

В зависимости от вида вещества роль кюветы может выполнять сама поверхность исследуемого материала и:ти прозрачный трубопровод 16, по которому транспортируется анализируемая жидкость или газ.

Использование в качестве приемно- передающего тракта излучений световодного коллектора, выполненного в виде

двух коаксиальных цилиндров и цилиндрического стержня в центре, светопро- водящего конуса с большим показателем преломления, чем у светопроводящих жил коллектора 5, зеркальной линзы,

выполненной в виде параболы 15, прозрачного трубопровода 16 позволяет . производить перенастройку на любой тип материала и вводить в измерительную полость эталонные образцы для

контроля настройки и калибровки оптического влагомера.

При включении оптического влагомера коммутатор 13 обеспечивает попеременное включение измерительного и

опорного излучающих диодов.

Излучающий диод 1 в измерительном канале излучает в максимуме линии поглощения воды, например 0,76; 0,98; 1,45; 1,94 мкм и т.д., а излучающий

диод 2 в опорном канале излучает на длине волны, слабо зависящей от содержания воды.

Излучение излучающих диодов 1 и 2 в зависимости от вида вещества попадает в трубопровод 16 с анализируемым материалом и проходит его насквозь, затем отражается от зеркальной линзы 15 либо, отражаясь от исследуемой поверхности, собирается на фотоприемнике 7. Сигналы измерительного и опорного каналов поступают с фотоприемника 7, усиливаются в-предварительном усилителе 8 и поступают в линию 9 задержки, после которой сигналы измерительного и опорного излучений поступают одновременно в усилители 10 и 11 соответственно, а затем попадают в измерительный блок 12,

где по отношению потоков на двух длинах волн определяется влажность контролируемого материала.

Регулировка излучения излучающего диода 2 в опорном канале осуществля- ется электрическим путем.

Для установки нуля влагомера, используя эталонньш образец, регулируют коэффициент усиления усилителя 11 так, чтобы электрические импульсы обоих каналов на выходе линии 9 задержки были равными.

Вторая калибровочная точка, в случае необходимости, может быть установлена при использовании эталона вла жного материала излучением чувствительности измерительного блока 12.

Формула изобретения

1. Оптический влагомер, содержащий источники излучения измерительного и опорного каналов, подключенные к коммутатору каналов, и установленные по ходу излучения параболическое зеркало 25 и фотоприемник, соединенный с усилителем, выход которого подключен к измерительному блоку, отличающийся тем, что, с целью повыше ,

ю

/5

0

5

ния точности, в устройство введен волоконный коллектор, выполненный в йи- де двух коаксиальных цилиндров и цилиндрического стержня внутри них, при этом источники излучения измерительного и опорного каналов и фотоприемник оптически связаны с коаксиальными цилиндрами и цилиндрическим стержнем на одном из торцов волоконного коллектора соответственно, а в другом приемном торце коллектора выполнено углубление в виде конуса, вершина которого расположена в фокусе параболического зеркала,,а длина окружности основ ания конического углубления равна длине окружности приемного тор- ца коллектора.

2. Влагомер поп.1, отлича ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения точности при контроле дисперсных материалов, в коническое углубление приемного торца волоконного коллектора помещен светопроводящий конус,совпадающий своими размерами с углублением, причем , , где п - показатель преломления материалов волоконного коллектора; п - показатель преломления материала светопроводяще- го конуса.

i-6

- - X

X - -

Фиг.1

Редактор Л.Лангазо

Составитель Ю.Гринева Техред В.Кадар

Заказ 2501/35 Тираж 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

Фиг. 2

Корректор В.Бутяга

Изобретение относится к измерениям параметров материалов, в частности влажности. Целью изобретения является повышение точности измерений. Это достигается использованием в качестве приемно-передающего тракта свётоводного коллектора, выполненного в виде двух коаксиальных цилиндров и цилиндрического стержня в .центре. При контроле жидких и газообразных веществ в приемном торце коллектора -выполняется углубление в виде конуса, а при контроле дисперсных материалов в это углубление вставляется светопроводящий конус из материала, коэффициент преломления которого больше показателя преломления све- товедущих жил коллектора. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. (/)