Влагомер Советский патент 1987 года по МПК G01J1/44 

ния, излучателя таким образом, что при появлении нулевого сигнала (НС) на нулевом выходе РЙ происходит разряд конденсатора интегратора и перевод схемы влагомера в исходное состояние, прп появлении НС на первом выходе РИ на выходе интегратора формируется напряжение, пропорциональное инфракрасному излучению силикатной массы, синхронного двигателя, корпуса ИОИ и окружающей среды - иф„„,,, при появлении НС на втором выходе РИ включается ИОИ, напряжение на выходе интегратора при этом не меняется. При появлении НС на третьем выходе РИ и включенном ИОИ па выходе интегратора за счет подключения инвертора формируется напряжение, пропорциональное излучению ИОИ (так как 6 ф„„ - (7ф„„„ - ,), зависян1ее от температуры корпуса приемника излучения. При появлепии НС на четвертом выходе РИ напряжение с выхода интегратора поступает через элемент слежения и хранения информации коррекции на регулирующий вход аттенюатора для компенсации величи1

Изобретение относится к влагометрии и может быть использовано для измерения и автоматического регулирования влажности силикатной массы в производстве строительных материалов.

Цель изобретения - повышение точности определения влажности сыпучих материа.;юв в условиях запыленности.

На фиг. 1 изображена функциональная схема влагомера; на с)иг. 2 - временная диагра.м.ма работы влагомера, где по оси абсцисс изображено время одного пол пего цикла измерения влажности силикатной массы, а по оси ординат - выходное напряжение И1ггегратора и„ (последовательность каждого участка временной диаграммы соответствует последовательности появления нулевого сигнала на выходе распределителя импульсов, т. е. время первого участка соответствует наличию нулевого сигнала только па ну.левом выходе распределителя импульсов, BTopoi o -- на первом, третьего - на втором и т. д.).

Влагомер содержит источник 1 излучения но ь;оду излучения которого установлен фильтрующий модулятор 2 с одним светофильтром ( мкм), смонтированный на валу синхронного двигателя 3, последовательно соединенные приемник 4 излучения, предварительный усилитель 5, синхронный детектор 6, управляющий вход которого соединен с выходом генератора 7 синхронных

ны влажности от изменения температуры корпуса приемника излучения. При появлении НС на пятом выходе РИ вновь разряжается конденсатор интегратора. При появлении НС на шестом выходе РИ напряжение ,с выхода синхронного детектора через аттенюатор со скорректированным коэффициентом усиления по температуре корпуса приемника из.:1учения поступает на вход интегратора, на выходе которого формируется скорректированное напряжение фона (/фо„а к - ФоааК, где к - текущее значение усиления аттенюатора). При появлении НС на седьмом выходе РИ включается источник излучения, при этом напряжение на выходе интегратора не меняется. При появлении НС на восьмом выходе РИ на выходе интегратора фор.мируется напряжение измерения влажности и„„,,{ (/фо„а - /фо„а - и„„). При появлении НС на выходе РИ, напряжение с выхода интегратора, пропорциональное влажности силикатной массы, поступает через элемент спежения и хранения информации измерения в измерительный блок. 2 ил.

импульсов и с входом делителя 8 на 100 частоты, распределитель 9 импульсов, выходы которого соединены с управляющими входа.ми источника 10 опорного излучения, семи аналоговых ключей II -17 и источника 1 излучения. В качестве источника-опорного излучения может быть использована миниатюрная лампа накаливания, включенная в коллекторную цепь транзистора, база которого является управляющим входом источника опорного излучения и подключена

0 к второму и третьему выходам распределителя импульсов. Управляющий вход источника 1 излучения подключен к седьмому и восьмому выходам распределителя 9 импульсов. Управляющий вход первого анаг логового ключа 11 подключен к нулевому, первому, второму, третьему и четвертому выходам распределителя 9 импульсов, управляющий вход второго аналогового ключа 12 - к пятому, щестому, седьмому, восьмому и девятому выходам распределителя 9

0 импульсов, управляЮ Щий вход третьего аналогового ключа 13 - к первому и щестому выходам распределителя 9 импульсов, управляющий вход четвертого аналогового ключа 14 - к третьему и вось.мому выходам распределителя 9 импульсов, управляющий вход пятого, аналогового ключа 15 - к ну- лево.му и пятому выходам распределителя 9 импульсов, управляющий вход щестого аналогового ключа 6 - к четвертому выходу

распределителя 9 импульсов, а управляющий вход седьмого аналогового ключа 17 - к девятому выходу распределителя 9 импульсов. Первый аналоговый ключ соединяет вход инвертора 18 с выходом синхронного детектора 6, второй аналоговый ключ 12 соединяет выход аттенюатора 19 с входом инвертора 18, третий аналоговый ключ 13 соединяет вход инвертора 18 с входом интегратора 20, четвертый аналоговый ключ 14 соединяет выход инвертора 18 с входом ин- тегратора 20, пятый аналоговый ключ 15 соединяет выход и вход интегратора 20, шестой аналоговый ключ 16 соединяет выход интегратора 20 с входом элемента 21 слежения и хранения информации коррекции, седьмой аналоговый ключ 17 соединяет выход интегратора 20 с входом элемента 22 слежения и хранения информации измерения.

Выход элемента 22 слежения и хранения информации измерения соединен с входом измерительного блока 23. Выход элемента 21 слежения и хранения информации коррекции соединен с регулирующи.м входом аттенюатора 19. Выход синхронного детектора 6 имеет непосредственную связь с рабочим входом аттенюатора 19. Распределитель 9 импульсов состоит из последовательно соединенных двоично-десятичного счетчика 24, дешифратора 25 и диодов 26.

Влагомер работает следуюшим образом.

Исследуемый материал (силикатная масса), расположенный на движущейся ленте транспортера, облучают световым потоком широкого спектра от источника 1 излучения. Отраженный от исследуемого материала световой поток через фильтрующий модулятор 2, получающий вращение от синхронного двигателя 3, поступает в приемник 4 излучения. С выхода приемника 4 излучения све тоБое излучение, преобразованное в электрические сигналы, поступает через предварительный усилитель 5 на синхронный детектор 6, управляющий вход которого соеди- ней с выходом генератора 7 синхронных импульсов. Одновременно с выхода генератора 7 синхронных импульсов синхроимпульсы поступают на вход делителя 8 частоты, в котором происходит деление частоты синхроимпульсов на 100, при этом пониженная частота синхроимпульсов с выхода делителя 8 частоты поступает на вход распределителя 9 импульсов, причем время одного полного цикла измерения влажности (за счет использования десяти выходов дешифратора 25 распределителя 9 импульсов) делится на десять участков, назначение которых наглядно показано на временной диаграмме работы влагомера.

На первом участке, когда распределитель 9 импульсов находится в исходном со- стоянии, т. е. только на его нулевом выходе будет существовать нулевой сигнал (/i на фиг. 2), включаются аналоговые ключи 11

15

0 5

0

5

0

5

5

0

и 15 и отключается аналоговый ключ 12, что приводит к отключению выхода аттенюатора 19 от входа интегратора 18, разряду накопленного заряда и конденсаторе интегратора 20 (так как включен аналоговый ключ 15) и подключению входа инвертора 18 к выходу синхронного детектора 6, при этом напряжение на выходе интегратора в течение всего первого участка временной диаграммы будет равно нулю.

На втором участке временной диаграммы (/1-/2) включены аналоговые ключи 1 1 и 13, при этом напряжение с выхода синхронного детектора 6, т. е. напряжение, пропорциональное инфракрасному излучению силикатной массы, синхронного двигателя, корпуса приемника излучения и окружающей среды - фона (/ф„,|а) поступает на вход интегратора 20. Время интегрирования равно длительности одного выходного импульса распределителя 9 импульсов, т. е. равно 1/10 времени полного цикла измерения влажности.

На третьем участке временной диаграм- .мы (/2-/з) отключается аналоговый ключ 13 и включается источник 10 опорного излучения, при этом напряжение на выходе интегратора 20 не меняется.

На четвертом участке временной диаграммы () (при включенных аналого- во.м ключе 11 и источнике 10 опорного излучения) включается аналоговый ключ 14, при этом на вход интегратора через ключ 14 и инвертор 18 будет поступать инвертированное напряжение, пропорциональное сумме излучений фона и источника опорного излучения {ифа;ч,), и в конце четвертого участка на выходе интегратора установится напряжение, пропорциональное только излучению источника опорного излучения. (ифо„-.-. - фо, -иоп), зависящее только от изменения температуры корпуса приемника 4 излучения относительно первоначальной.

На пятом участке временной диаграммы (/4 - tu) отключаются аналоговый ключ 14 и источник 10 опорного излучения, при этом отключается вход интегратора 20. В тот же момент времени включается аналоговый ключ 16, при этом выходное напряжение интегратора 20, пропорцональное только излучению источника 10 опорного излучения, поступает на вход элемента 21 слежения и хранения информации коррекции, с выхода которого данное напряжение поступает на регулирующий вход аттенюатора 19, в результате чего изменяется и коэффициент усиления аттенюатора относительно первоначального и компенсируется norpeinnocTb, вносимая изменение.м температуры корпуса приемника 4 излучения.

На HiecTOM участке временной диаграммы (/5-/б) отключаются аналоговые ключи 1 1 и 16, включаются аналоговые ключи 12 и 15, в результате чего подключается выход аттенюатора к инвертору 18 и разряжается емкость конденсатора интегратора.

На седьмом участке () временной диаграммы включены только аналоговые ключи 12 и 13, следовательно, на этом участке временной диаграммы напряжение с вы- хода синхронного детектора 6 через аттенюатор будет поступать на вход интегратора 20, в результате чего формируется скомпенсированное по температуре корпуса приемника 4 излучения напряжение фона на выходе интегратора.

На восьмом участке (/-/g) временной диаграммы отключается аналоговый ключ 13 т. е. отключается вход интегратора, и включается источник 1 излучения, при этом напряжение на выходе интегратора не изме- няется.

На девятом участке () включены только аналоговые ключи 12 и 14 и источник 1 излучения, при этом на вход интегратора через аттенюатор 19, аналоговые клю- чи 12 и 14 и инвертор 18 поступает с выхода синхронного детектора 6 инвертированное напряжение, пропорциональное сумме скомпенсированных по температуре корпуса npis- емника 4 излучения излучений фона и источника 1 излучения. В конце девятого участ-. ка временной диаграммы на выходе интегратора 20 сформируется напряжение, пропорциональное влажности силикатной массы определяемое по формуле

...-.,. ( ,., J ,

где и,,,,, - напряжение на выходе интегратора, пропорциональное влажности силикатной массы при теку- uieM значении температуры корпуса приемника излучения; К -- текущее значение коэффициента

усиления аттенюатора. На десятом участке () временной диаграммы отключается аналоговый ключ 14 и включается аналого вый ключ 17, в результате чего напряжение с выхода интегратора 20, пропорциональное влажности силикатной массы, поступает в элемент 22 слежения и хранения информации измерения, следовательно, и на вход измерительного блока 23.

Использование предлагаемого влагомера позволяет отказаться от фильтрующих модуляторов, содержащих более одного светофильтра с узкой полосой пропускания инфракрасного излучения (Я около 2 мкм), и использовать фильтрующий модулятор только с одним светофильтром с полосой пропускания инфракрасного излучения ( 6 мкм), т. е. иснользовать основную, наиболее широкую полосу поглощения инфракрасного излучения молекулами воды без погрешностей измерения, вносимых темпера- турой силикатной массы, корпуса приемника излучения, синхронного двигателя и окружающей среды и при повыщенной запылеп

0

0

5

5

0

5

0

ности воздуха в зоне измерения. Предлагаемый влагомер может быть использован и Д.11Я определения влажности сыпучих .материалов при небольшой влажности и повышенной запыленности в зоне измерения.

Формула изобретения

Влагомер, содержащий источник излучения, по ходу излучения которого установлен фильтрующий модулятор с синхронным двигателем, последовательно соединенные приемник излучения, предварительный усилитель, синхронный детектор, управляющий вход которого соединен с генератором синхронных импульсов, и измерительный блок, отличающийся тем, что, с целью повыпления точности определения влажности сьщучих материалов в условиях запыленности, в него введены источник опорного излучения, инвертор, интегратор, аттенюатор, два элемента слежения и хранения информации коррекции и из.мерения, семь аналоговых ключей, делитель частоты, распределитель импульсов, состоящий из 1оследовате;|ьно соединенных двоично-десятичного счетчика, де1пифратора и диодов, причем в.ход делителя частоты соединен с выходом генератора синхронных nMUVJibcoB, а выход соединен с входом распределителя импу.чьсов, выходы распределителя имнульсо,д соединены с уп- равляющи,1И входа.ми аналоговых ключей, источника излучения и источника опорного излучения, при это,м вход источника излучения соединен с седьмым и восьмым выходами распределителя импул1)сов, вход источника опорного излучения соединен с вторым и третьим выходами распределителя импульсов, управляюп1ий вход первого ана.чогового ключа соединен с нулевым, первым, вторым, третьим и четвертым выходами распределителя импульсов, второго аналогового ключа - с пятым, шестым, седьмым, восьмым и девятым выходами распределителя импульсов, третьего ана. югового ключа - с первым и шестым выходами распределителя импульсов, четвертого -- с третьим и восьмым выходами распределителя импульсов, пятого - с нулевым и выходами распределителя импульсов, шестого - с четвертым выходом распределителя импульсов, седьмого -- с девятым выходо.м распределителя импульсов, через первый аналоговый ключ вход инвертора соединен с выходом синхронного детектора, через второй аналоговый ключ выход аттенюатора соединен с входом инвертора, через третий аналоговый ключ вход инвертора соединен с входо.м интегратора, через четвертый аналоговый ключ выход инвертора соединен с входом интегратора, через пятый аналоговый ключ соединены вход и выход интегратора, через шестой аналоговый ключ выход интегратора соединен с входом элемента слежения и хранения инфор.мации коррекции, через седьмой а11алоговый ключ выход интегратора соединен с входом элемента слежения и хранения информации измерения, выход которого соединен с измерительным блоком, выход элемента слежения и хранения информации

t ивЫХ1

коррекции соединен с регулирующим входом аттенюатора, выход синхронного детектора непосредственно соединен с входом аттенюатора.

Изобретение относится к области вла- гометрии и позволяет измерять влажность силикатной массы и сыпучих материалов при большой запыленности воздуха в зоне измерения. Цель изобретения - повышение точности определения влажности сыпучих материалов в условиях запыленности. Поставленная цель достигается тем, что во влагомер, содержаш,ий источник 1 излучения по ходу излучения которого установлен фильтрующий модулятор 2 с одним светофильтром ( мкм), смонтированный на валу синхронного двигателя 3, последовательно соединенные приемник 4 излучения, предварительный усилитель 5, синхронный детектор 6, управляюш,ий вход которого соединен с выходом генератора 7 синхронных импульсов, измерительный блок 23, введены источник опорного излучения (МОИ) 10, инвертор 18, интегратор 20, аттенюатор 19,. два элемента слежения и хранения информации 21 и 22, семь аналоговых ключей 11 - 17, делитель 8 частоты, распределитель импульсов (РИ) 9, десять выходов которого соединены с управляюшими входами аналоговых ключей, источника опорного излучеS (Л и СО ND Oi Х О

tjo

-ивых

Редактор А. Ревин Заказ 3270/35

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. г

Составитель А. Чурбаков Техред И. ВересКорректор В. Гирняк

Тираж 776Подписное