Устройство для оптического контроля характеристик материала Советский патент 1988 года по МПК G01N21/17 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для фотоэлектрических измерений характеристик материалов,в частности массы квадратного метра полотна.

Цель изобретения - повьшение точности измерений при одновременном расширении пределов измерения.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - формы сигналов в точках а,Ь и с схемы.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, формирователь 2 экспоненциально изменяющегося тока, ключ 3, источник А излучения, формирователь 5 измерительного интервала, детектор 6 излучения, фильтр 7 верхних частот, преобразователь 8 ток-напряжение, компаратор 9, источник 10 опорного напряжения, блок 11 измерения интервала.

Выход генератора 1 импульсов соединен с входом формирователя 5 измерительного интервала и входом формирователя 2 экспоненциально изменяющегося тока., выход которого через ключ 3 подключен к источнику 4 излучения, Детектор 6 излучения подключен к входу преобразователя 8 ток-напряжение через фильтр 7 верхних частот.

Выход преобразователя 8 ток-напряжение соединен с первым входом компаратора 9, второй вход которого соединен с выходом источника 10 опорного напряжения, а выход - с первым входом блока П измерения интервала. Выход последнего соединен с управляющим входом ключа 3, а второй вход - с выходом формирователя 5 измерительного интервала.

Блок 11 измерения интервала содержит, например, для случая просвечивания материала сигналами экспоненциально-возрастающей формы, генератор 12 импульсов стабильной частоты, управляемый делитель 13, одновибра- тор 14, элемент И 15, триггер 16 и счетчик 17. Выход генератора 12 импульсов стабильной частоты соединен через управляемый делитель 13 и од- новибратор 14 с первым входом элемента И 15, второй вход которого соединен с выходом триггера 16, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входом блока 11 измерения интервала. Выход элемента И 1 5 является ЕЗЫХОДОМ блока I1 измерения интервала и соединен с счетным входом счетчика 17, вход установки в нулевое состояние кото- рого подключен к второму входу блока II измерения интервала.

Блок 11 измерения интервала работает следующим образом.

Генератор 12 импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы высокой частоты. Управляемый делитель 13 делит частоту в соответствии с введенным коэффициентом деления. Импульсы с выхода последнего формируются одновибратором 14 в короткие импульсы с заданной длительностью.

В исходном состоянии элемент И 15 закрыт нулевым потенциалом с выхода триггера 16. При поступлении на второй вход блока 11 измерения интервала запускающего импульса триггер 16 устанавливается в единичное состояние, а счетчик 17 - в нулевое. При этом разрешается прохождение

импульсов с выхода одновибратора 14 через элемент И 15 на выход блока 11 измерения интервала и на вход счетчика 1 7 .

При поступлении сигнала на первый

вход блока 11 измерения интервала триггер 16 устанавливается в нулевое состояние и запрещается прохождение импульсов на выход блока 11 измерения интервала и на вход счетчика 17. Формирователь 5 измерительного интервала для случая сигнала экспоненциально-возрастающей формы может быть выполнен, например, в виде одновибратора, формирующего короткий

импульс по переднему франту единич- ного импульса генератора 1 импульсов .

Формирователь 2 экспоненциально изменяющегося тока может быть выполнен, например, в виде последовательно соединенных интегрирующей КС-цепи и преобразователя напряжение-ток.

Фильтр 7 верхних частот вьтолня- ют, например, в виде последовательной CR-цепи.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 импульсов вырабатьюа- ет единичные прямоугольные импульсы низкой частоты. Длительность импульсов, преимущественно, больше постоянной времени формирователя 2 экспоненциально изменяющегося тока в 45 раз. Скважность импульсов, преимущественно, больше или равна 2.

Начиная от переднего фронта импульса формирователь 2 экспоненциально изменяющегося тока формирует возрастающую часть экспоненциального сигнала, а от заднего фронта импульса убьгаающую часть экспоненциального сигнала.

При работе на возрастающей части экспоненциального сигнала реализация устройства осуществляется наиболее просто.

По переднему фронту единичного импульса генератора I импульсов формирователь 5 измерительного интервала формирует короткий импульс, который по второму входу запускает блок 11 измерения интервала. При этом на выходе последнего появляются короткие импульс,ы заданной длительности, которые поступают на управляющий вход ключа 3. Поступающие импульсы открьшают ключ 3 на время, равное их длительности, при этом на выходе его появляются короткие импульсы тока заданной длительности, модулированные по амплитуде экспонентой, которые возбуждают источник 4 излучения. Излучение, прошедшее через материал, регистрируется детектором 6 излучения, выходной сигнал которого меняется в соответствии с изменением интенсивности принимаемого излучения Импульсная составляющая регистрируемого сигнала проходит через фильтр 7 верхних частот на вход преобразователя 8 ток-напряжение. Импульсы напряжения, модулированные экспонентой по амплитуде, с вьЕхода преобразователя 8 ток-напряжение поступают на компаратор 9, который регистрирует появление импульса с амплитудой, равной напряжению на выходе источника 10 опорного напряжения. При этом сигнал с выхода компаратора 9 останавливает по первому входу блок 11 измерения интервала. Количество импульсов, поступивших на управляющий вход ключа 3 пропорционально величине измеряемого параметра и фиксируется в блоке II измерения интервала.

При поступлении следующего единичного импульса с выхода генератора 1 импульсов никл измерения повторяется.

Градуировка устройства может осуществляться, например, изменением

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

частоты следования импульсов, выраба- тьшаемых блоком 11 измерения интервала. В качестве источника 4 излучения применяют, например, излучающие диоды ИК-диапазона.

Применение устройства позволяет повысить точность измерения за счет увеличения времени развертьгоания экспоненты и, одновременно, расширить пределы измерения за счет достижения большей интенсивности излучения при работе источника излучения в кратковременном импульсном режиме. В импульсном режиме значение тока, протекающего через источник излучения, может быть в несколько раз больше максимально допустимого постоянного тока, что позволяет значительно повысить верхний предел интенсивности излучения.

Кроме того, точность устройства поЕЬШ1ается за счет фильтрации полезного сигнала фильтром 7 верхних частот от фоновой засветки, что достигается введением импульсного режима работы источника излучения. Формула изобретения

Устройство для оптического контроля характеристик материала, содержащее генератор импульсов, соединенный с входом формирователя измерительного интервала и входом формирователя экспоненциально изменяющегося тока, соединенного с источником излучения, детектор излучения, соединенный с преобразователем ток-напряжение, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход компаратора подключен к источнику опорного напряжения, а выход компаратора соединен с первым входом блока измерения интервала, второй вход которого подключен к выходу формирователя измерительного интервала, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности измерений при одновременном расширении пределов измерения, в него дополнительно введены ключ и фильтр верхних частот, причем выход блока измерения ИНТ :рвала соединен с управляющим входом ключа, выход формирователя экспоненциально изменяющегося тока соединен через ключ с источником излучения, а выход детектора излучения соединен через фильтр верхних частот с входом преобразователя ток-напряжение .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для фотоэлектрических измерений характеристик материалов, в частности массы квадратного метра полотна. Целью изобретения является повышение точности измерений при одновременном расширении пределов измерения. Излучение, прошедшее через материал, регистрируется детектором 6 излучения. Импульсы с выхода детектора 6 излучения проходят через фильтр 7 верхних частот на вход преобразователя 8 ток-напряжение. Импульсы напряжения, модулированные эксПонентой по амплитуде, с выхода преобразователя 8 ток-напряжение поступают на компаратор 9, который регистрирует появление импульса с амплитудой, {равной напряжению на выходе источника 10 опорного напряжения. При этом сигнал с выхода компаратора 9 останавливает по первому входу блок 11 измерения интервала. Количество импульсов, поступивших на управляющий вход ключа 3, пропорционально величине измеряемого параметра и фиксируется в блоке 11 измерения интервала. 2 ил. в (Л со со о СП 4 00

Фиг. 2