Влагомер Советский патент 1988 года по МПК G01N21/81 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения влажности твердых и сыпучих материалов с помощью инфракрасного излучения.

Целью изобретения является повьаие- ние достове ности измерений.

На чертеже представлена функциональная схема влагомера,

Влагомер содержит источник 1, облучающий исследуемое вещество 2, модулирующий диск 3 с несимметрично расположенными на нем светофильтрамир вращаемьй двигателем 4, приемник 5 излучения, предварительный усилитель 6, пороговый элемент 7, двоичный счетчик 8, логический элемент ЗИ 9, преобразователи 10 и П временного интервала в напряжение, компаратор 12, блок 13 ввода поверочного светофйльт- .ра в зону измерения, логические схемы 2И 14 - 17, инверторы 18 и 19,, аналоговые ютючи 20 - 23, -преобразователи (пиковые детекторы) 24 - 27, блок 28 обработки и индикации, включающий аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 29 и 30, блок 31 деления и блок 32 индикации, АЦП 33 и 34, блоки 35 и 36 деления блок 37 сравнения и блок 38 сигнализации.

Приемник 5 излучения через пред- варительный усилитель 6 подключен х входу порогового элемента,7 и входам аналоговых; ключей 20-23, выход порогового элемента 7 соединен со счетным входом двоичного счетчика 8, один выход которого подключен к первым входам логических схем 2И 14 и 16 и через инвертор 18 к первым входам логических схем 2И 15 и 17, Сигнал о работе блока 13 ввода поверочного светофильтра в зону измерения поступает на вторые входы логи-ческих схем 2И 16 и 17 и через инвертор 19 на вторые входы логических схем 2й 14 и 15.

Выход инвертора 18 через преобразователь 10 временного инвертора в напряжение подключен к инвертирующему . ,„ входу компаратора 12, неинвертирующим входом подключенного через преобразователь 1 временного интервала в напряжение к выходу двоичного счетчика 8, Выходы двоичного счетчика 8 под-,,. ключены соответственно к первому и второму входам логического элемента ЗИ 9, третий вход которого соединен с выходом компаратора 12, а выход - с

0

5 05 0

... 5

5

,„ ,.

входом установки нуля двоичного счетчика 8,

Выходы логических схем 2И 14 - 17 соединены соответственно с управляющими входами аналоговых ключей 20-23, Выход аналогового ключа 20 через преобразователь 24 подключен к первому входу блока 28 обработки и и нди- кации, к второму входу которого подключен выход аналогового ключа 21 через преобразователь 25, Выходы блоков 24 и 25 соединены с входами АЦП 29 и 30, выходами подключенными к. входам блока 31 деления, выход которого соединен с входом блока 32 ин- дикаияи.

Выход аналогового ключа 22 через пиковый детектор 26 и АЦП 33 соединен с первым входом блока 35 деления, к второму входу которого через пиковый детектор 27 и АЦП 34 подключен выход аналогового ключа 23, а выход блока 35 деления соединен с первым входом блока 36 деления,к второму входу которого подключен выход блока 31 деления, а выход блока 36 деления соединен с входом блока 37 сравнения, выход которого подключен к блоку 38 сигнализации.

Светофильтры установлены так, что промежуток времени от попадания в оптический канал светофильтра, соответствующего рабочей длине волны до попадания в него светофильтра, соот- ветствующег.о эталонной длине волны

m

меньше г-, где Т - время одного оборота двигателя, .

Влагомер работает в режиме измерения и режиме поверки,

В режиме измерения поверочный светофильтр не введен в зону измерения, блок 13 не выдает сигнал о том, что он работает, на вторых входах логических схем 2И 16 и 17 установлены логические О, а на BTOpbix входах логических схем 2И 14 и 15 - логические 1.

I

Источником 1 излучения облучается

исследуемое вещество 2, при этом часть потока излучения поглощается молекулами воды, содержащейся в нем, а часть отражается и попадает на приемник 5 излучения, предварительно проходя через светофильтры, установлен-1 ные на модулирующем диске 3 который вращается двигателем 4,

Приемник 5 излучения преобразует .световые импульсы в электрические, которые после прохождения предварительного усилителя 6 поступают на входы аналоговых ключей 20 и 21, а также на вход порогового элемента 7, которьш-формирует прямоугольные импульсы. Последние поступают на счетный вход двоичного счетчика 8, на ю выходе которого появляются импульсы, управляющие работой аналогового ключа 20, предназначенного для пропускания импульсов, соответствующих эталонной длине волны (в дальнейшем - 15 эталонный импульс), а также управляющие через инвертор 18 работой аналогового ключа 21, предназначенного дня пропускания импульсов, соответствующих рабочей длине волны (в даль- 20 нейшем рабочий импульс),

Пиковые детекторы 24 и 25 преобразуют эталонный и рабочий импульсы в аналоговые напряжения U, и TJpae ; которые поступают на блок 28 обра- 25 ботки и иьздикации, АЦП 29 и 30 преобразуются в цифровой вид и по-сле деления одного.на другое блоком 31 деления результат выдается блоков

на выходе компаратора 12 появится ло гическая 1, которая поступит на третий вход логической схемы ЗИ 9, на выходе которой после появления третьего импульса на выходе порогово го элемента 7 (когда на выходах двоичного счетчика 8. устанавливаются логические 1) появится логическая 1, которая, поступая на вход установки нуля двоичного счетчика 8, приведет его в состояние сброса. С этого момента начинается нормальная работа влагомера. Появление следующего, четвертого, импульса на выходе порогового элемента 7, вызовет появление логической 1 на выходе двоичного счетчика 8 и аналоговьш ключ 20 пропустит эталон Фп импульс.

Появление пятого импульса на выходе порогового элемента 7 вызовет появление логического П на выходе двоичного счетчика 8 и появление логической 1 на выходе инвертора 18, аналоговьй ключ 21 пропустит рабо чий импульс. На выходе пикового детектора 24 будет U.4T J а на выходе пикового детектора 25 - Upg-.

Напряжение на выходе преобразова32 индикации. Последний показывает ре-зо теля 16 больше, чем напряжение на вы

ходе преобразователя П, поэтому на выходах компаратора 12 и логической ЗИ 9 будут логические О.

зультат деления

U,r

схемы

Влагомер работает нормально, есл на выходе пикового детектора 24 есть а н а выходе пикового детектора 25 - UpoB.

Если в начале работы влагомера . в оптическом канале первым окажется светофильтр, соответствующий рабочей длине волны, то первый импульс на выходе порогового элемента 7 вызовет появление рабочего импульса на выходе аналогового ключа 20, следователы но, на выходе пикового детектора 24 будет и.дц . Второй импульс на выходе порогового элемента 7 вызовет появление эталонного импульса на выходе аналогового ключа 21 и, следовательно, на выходе пикового детектора 25 будет Ug. Нормальная работа влагомера нарушена: показание прибора не соответствует действительной влажности. Тогда напряжение на выходе преобразона выходе компаратора 12 появится логическая 1, которая поступит на третий вход логической схемы ЗИ 9, на выходе которой после появления третьего импульса на выходе порогового элемента 7 (когда на выходах двоичного счетчика 8. устанавливаются логические 1) появится логическая 1, которая, поступая на вход установки нуля двоичного счетчика 8, приведет его в состояние сброса. С этого момента начинается нормальная работа влагомера. Появление следующего, четвертого, импульса на выходе порогового элемента 7, вызовет появление логической 1 на выходе двоичного счетчика 8 и аналоговьш ключ 20 пропустит эталон Фп импульс.

Появление пятого импульса на выходе порогового элемента 7 вызовет появление логического П на выходе двоичного счетчика 8 и появление логической 1 на выходе инвертора 18, аналоговьй ключ 21 пропустит рабо чий импульс. На выходе пикового детектора 24 будет U.4T J а на выходе пикового детектора 25 - Upg-.

Напряжение на выходе преобразоваходе преобразователя П, поэтому на выходах компаратора 12 и логической ЗИ 9 будут логические О.

5

0

5

0

схемы

Двоичный счетчик 8 в дальнейшем будет работать без сброса и, следовательно, непрерывно будет выполняться условие: на выходе пикового детектора 24 U,T-, а на выходе пикового детектора 25 UpoB

Если в начале работы влагомера в оптическом канале первым окажется светофильтр, соответствующий эталонной длине волны, то влагомер сразу попадает в нормальный режим работы, который соответствует режиму работы с момента появления на выходе порогового элемента 7 четвертого импульса в рассмотренном случае.

В режиме поверки поверочньй светофильтр введен в зону измерения, блок 13 г выдает сигнал о том, что он работает. На вторые входы логических схем 2И 16 и 17 устанавливаются логические 1, а на вторые вхо

Изобретение предназначено для использования в пищевой, химической, горнорудной, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повьшение достоверности измерений за счет периодической поверки и исключения недостоверных результатов. Для этого в ИК-влагомер дополнительно введены поверочный светофильтр с блоком его ввода в зону измерения, четыре логических элемента 2И, третьи и четвертые аналоговые ключи, пиковые детекторы и АЦП, второй и третий блоки pf -ления, блок сравнения j блок сигнализации и второй инвертор, вход которого соединен с выходом блока ввода поверочного светофильтра, а выход - с первым входом первого и второго логических элементов 2И, вторые входы которых соответственно подсоединены к выходам двоичного счетчика и первого инвертора, а выходы - соответственно с управляющим входом первого и второго аналоговых ключей, выход блока ввода поверочного светофильтра соединен с первыми входами третьего и .четвертого аналоговых ключей, вторые входы которых соединены с выходами двоичного счетчика и первого инвертора соответственно, а выходы - с упрарляющим входом третьего и четвертого аналоговых ключей соот- в етственно, -входы которых соединены с выходом предварительного усилителя , а выходы через соответствующи.е пиковые детекторы и АЦП соединены с выходами второго блока деления, выход которого подсоединен к первому входу третьего блока деления, второй вход которого соединен с выходом первого блока деления, а выход - с входом блока сравненияi выход которого подключен к блоку сигнализйции. 1 ил. se (Л С

вателя 10 будет меныпе, чем на выхо- gg ды логических схем 2И 14 и 15 - ло- де преобразователя 11, т.е. напряже-гические О. Работает аналоговый

ние на инвертирующем входе .компаратора ключ 22, пропускающий сигнал, соот- 12 будет меньше, чем напряжение на- , ветствующий эталонной длине волны, неинвертирующем входе. В результатеи аналоговьй ключ 23, пропускающий

51

сигнал, соответствующий рабочей длине волны. Блок 35 вьщает их отношение. Результат деления блоком 36 выхода блока 35 на выход блока 31

известным

блоком 37 сравнивается с коэффициентом пропускания поверочного светофильтра и в случае, их различия блоком 38 сигнализации выдается сигналS который означает, что нарушен режим нормальной работы блока 28 обработки и индикации.

Формула изобрет.ения

20

Влагомер, содержащий источник излучения, по ходу лучей которого последовательно расположены модулирующий диск со светофильтрами, установленный на оси двигателя, и приемник излучения, выход которого через предварительный усилитель соединен с входами двух аналоговых ключей и с входом порогового элемента, выход которого подключен к вкоду двоичного счетчика, первый и второй выходы ко- торого соединены с соответствующими входами логической схемы ЗИ, третий вход которой соединен с выходом ком- «30 паратора, а ее выход - с входом установки нуля двоичного счетчика, к вхо- да м компаратора подключены выходы двух преобразователей временных интервалов в напряжение, выходы первого и второго аналоговых ключей соединены через соответствующие пиковые детекторы с входами блока обработзда и индикации, входами которого являют15 фильтра, а выход подключен к первым входам первой и второй логических схем 2И, вторые входы которых соединены соответственно с первым выходом двоичного счетчика и выходом первого инвертора, а выходы первой и вт рой логических схем 2И подключены соответственно к управляющим входам первого и второго аналоговых ключей, выход блока ввода поверочного свето25 фильтра сое,цинен с первыми входами третьей и четвертой логических схем

, . 2И, вторые входы которых подключены соответственно к первому выходу двоичного счетчика и выходу первого инвертора, а выходы третьей и четвертой логических схем 2И - к управляющим в ходам третьего и четвертого аналоговых ключей соответственно, входы которых подключены к выходу предвари22 тельного усилителя, а выходы через соответствукяцие пиковые детекторы и АЦП соединены с входами второго блока деления, выход которого подключен к первому входу третьего блока делеся входы двух аналого-цифровых преоб- 40 , второй вход которого, соединен с разователей (АЦП), выходы которых выходом первого блока деления, а вы- соединены с входами блока деления, выход которого подключен к блоку ин- ди кации, причем светофильтры на модуход - с входом блока сравнения, выход которого подключен к блоку сигнали- 3 ации,

лирукяцем диске установлены несиммет- . рично относительно оси вращения, о т- личагощийся тем, что. с

целью повышения достоверности измерений, в него введены поверочньй светофильтр с блоком ввода его в зону измерения, четыре логические схемы 2И, третьи и четвертые аналоговые

ключи, пиковые детекторы и АЦП, второй и третий блоки деления, блок сравнения, блок сигнализ ации и второй инвертор J вход которого соединен с выходом блока ввода поверочного светофильтра, а выход подключен к первым входам первой и второй логических схем 2И, вторые входы которых соединены соответственно с первым выходом двоичного счетчика и выходом первого инвертора, а выходы первой и второй логических схем 2И подключены соответственно к управляющим входам первого и второго аналоговых ключей, выход блока ввода поверочного светофильтра сое,цинен с первыми входами третьей и четвертой логических схем

2И, вторые входы которых подключены соответственно к первому выходу двоичного счетчика и выходу первого инвертора, а выходы третьей и четвертой логических схем 2И - к управляющим в ходам третьего и четвертого аналоговых ключей соответственно, входы . которых подключены к выходу предварительного усилителя, а выходы через соответствукяцие пиковые детекторы и АЦП соединены с входами второго блока деления, выход которого подключен к первому входу третьего блока делег ия, второй вход которого, соединен с выходом первого блока деления, а вы-

ход - с входом блока сравнения, выход которого подключен к блоку сигнали- 3 ации,

Редактор А.Шандор

Составитель А.Ястребов Техред М.Дидык

Заказ 5641/44

Тираж 847

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Корректор В.Бутяга

Подписное