Влагомер Советский патент 1990 года по МПК G01N21/81 

на фиг. 3 - функциональная схема блока управления; на Фиг. 4 - кривые зависимостей величины отношения эталонных сигналов от оптического показателя.

Влагомер (фиг.1) содержит источник 1 излучения, реперное устройство 2 со светофильтром, модулятор 3 с тремя интерференционными светофильтрами, вращаемый синхронным двигателем 4, выход модулятора 3 подсоединен к входу блока 5 формирования и усиления выход которого подключен к первым

входы блока 18 подключены соответственно к выходам блока 19 задания гра- дуировочных параметров вычисления показателя вещества и блока 20 задания погрешностей определения показателя влажности, вход блока 19 подключен к входу блока 20 задания погрешностей определения показателя вещества, блока 21 совпадения и соединен с пятым выходом блока 8, третий вход которого подключен к первому выходу блока 18, соединенному с вторым входом блока 21 совпадения.

Изобретение относится к инфракрасной контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения влажности поточно производимых материалов, пищевой, химической, деревообрабатывающей и других отраслей промышленности. Целью изобретения является расширение области использования влагомера путем индентификации вида контролируемого материала. Влагомер измеряет влажность контролируемого материала при изменении его качественных показателей (сортность породы, артикулов и т.п.). Это достигается циклическим сравнением значений оптических показателей для каждого сорта (породы, артикулов) до тех пор, пока разность между их расчетным и текущим значениями (P расч-П тек) не окажется меньше заданной, после чего определяют влажность по соответствующему градуировочному параметру. При значении показателя П тек, равном абсциссе точек пересечения кривых зависимостей отношения эталонных сигналов от оптического показателя контролируемых материалов U 1/U 2=F(П тек), в зону облучения совместно с контролируемым материалом вводят реперное устройство со светофильтром. При этом происходит идентификация контролируемого материала с последующей автоматической перенастройкой на соответствующую градуировочную характеристику. Средствами достижения цели являются введенные во влагомер реперное устройство со светофильтром, блок управления, три блока памяти, два блока задания градуировочных параметров для вычисления показателя влажности, схема совпадения, второй блок вычисления и выходной блок. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

входам блока 6 выработки синхроимпуль-j j Первый вход второго блока 22 вычислесов и аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 7, второй вход блока 6 связан с вторым выходом модулятора 3, третий вход подключен к шине запуска влагомера, а выход - к первому входу блока 8 управления, первый выход которого подключен к второму входу АЦП 7, выход АЦП 7 подключен к первому входу первого блока 9 памяти и четвертому входу второго блока 10 памяти, второй и третий входы блока 9 соответственно подключены к соответствующим выходам блока 8 управления, третий выход которого соединен с вторым входом второго блока 0 памяти и третьим входом первого блока 11 деления, первый вход блока 10 подключен к второму выходу блока 9, соединенного с вторым входом блока 11, первый вход которого соединен с первым выходом блока 9. Четвертый выход блока 8 подключен к третьим входам блока 10, второго блока 12 деления и второму входу четвертого блока 13 памяти, первый и второй входы блока 12 подключены к соответствующим выходам блока 10, а выход - к первому входу четвертого блока 13 памяти. Выход блока 11 подключен к первым входам третьего блока 14 памяти и логического блока 15, второй вход которого подключен к четвертому выходу блока 8, а выход подключен к второму входу блока 8, одновременно соединенному с входами линии 16 задержки и блока 17 выработки управляющих сигналов, выход линии 16 задержки подключен к второму входу третьего блока 14 памяти. Выход 17 связан с реперным устройством 2 со светофильтром. Выход блока подключен к второму входу первого блока 18 вычисления, первый вход которого подключен к выходу блока 10, третий и четвертый

20

25

30

35

ния соединен с выходом блока 14, второй вход блока 22 через блок 23 задания градуировочных параметров вычисления влажности контролируемого материала подключен к выходу блока 21, соединенному с входом блока 24 сигнализации вида (сортности, породы, артикула и т.п.), контролируемого материала. Выход блока 22 подключен к входам цифрового табло 25 и выходного блока 26.

Блок 6 выработки синхроимпульсов (фиг.2) содержит формирователь 27 синхроимпульсов, вход которого подключен к первому входу блока 6, а выход - к первому входу элемента 2И 28, второй вход которого подключен к прямому выходу RS-триггера 29, первый вход которого через формирователь 30 стробирующих импульсов подключен к второму входу блока 6, выход которого соединен с выходом элемента 2И 28, причем второй вход RS-триггера 29 подключен к третьему входу блока 6.

BJJOK 8 управления Гфиг.З) содержит инвертор 31, вход которого подключен к первому входу блока 8, соединенному с первым входом счет- 45 чика 32 импульсов, выход инвертора 31 подключен к первому выходу блока 8, второй и третий выход ы которого соответственно подключены к первому и второму выходам счетчика 32 импульсов, одновременно соединенных, с входами первого элемента 2И 33, выход которого подключен к четвертому выходу блока 8, одновременно соединенному с входом линии 34 задержки, выход которого соединен с первым входом элемента 2И 35 и с вторым входом счетчика 32 импульсов, второй вход второго элемента 2К 35 подключен к второму входу блока 8, выход второ40

50

55

0

5

0

5

ния соединен с выходом блока 14, второй вход блока 22 через блок 23 задания градуировочных параметров вычисления влажности контролируемого материала подключен к выходу блока 21, соединенному с входом блока 24 сигнализации вида (сортности, породы, артикула и т.п.), контролируемого материала. Выход блока 22 подключен к входам цифрового табло 25 и выходного блока 26.

Блок 6 выработки синхроимпульсов (фиг.2) содержит формирователь 27 синхроимпульсов, вход которого подключен к первому входу блока 6, а выход - к первому входу элемента 2И 28, второй вход которого подключен к прямому выходу RS-триггера 29, первый вход которого через формирователь 30 стробирующих импульсов подключен к второму входу блока 6, выход которого соединен с выходом элемента 2И 28, причем второй вход RS-триггера 29 подключен к третьему входу блока 6.

BJJOK 8 управления Гфиг.З) содержит инвертор 31, вход которого подключен к первому входу блока 8, соединенному с первым входом счет- 5 чика 32 импульсов, выход инвертора 31 подключен к первому выходу блока 8, второй и третий выход ы которого соответственно подключены к первому и второму выходам счетчика 32 импульсов, одновременно соединенных, с входами первого элемента 2И 33, выход которого подключен к четвертому выходу блока 8, одновременно соединенному с входом линии 34 задержки, выход которого соединен с первым входом элемента 2И 35 и с вторым входом счетчика 32 импульсов, второй вход второго элемента 2К 35 подключен к второму входу блока 8, выход второ0

0

5

го элемента 2И 35 подключен к первому входу RS-триггера 36, выход которого подключен к первому входу третьего элемента 2И 37, второй вход которого подключен к выходу генератора 38 импульсов, а выход подключен к первому входу второго счетчика 39 импульсов, выход которого подключен к дешифратору 40, выход дешифратора 40 подключен к пятому выходу блока 8, а n-й выход дешифратора 40 подключен к второму выходу элемента 2ИЛИ 41, первый вход которого подключен к третьему входу блока 8. Выход элемента 21 ЛИ 41 подключен к вторым входам второго счетчика 39 импульсов и RS-триггера 36.

Устройство работает следующим образом.

Гветовой поток излучения от источника 1 излучения направляется на объект измерения, от которого отражается на вращаемый двигателем 4 модулятор 3 и поочередно проходит интерференционные светофильтры, расположенные на нем. Эти фильтры пропускают только ближние к инфракрасной

А

1К

Л

IV,

(эталонные

Л ИЭЛ, (длина волны изобласти лучи, длины волн) и мерения).

Световые импульсы поступают на блок 5 формирования и усиления, на выходе которого появляются электричские импульсы, соответствующие из„ИЗМ

мерительному сигналу U при длине волны А и эталонному сигналу U т и U jT при длинах волн Атй и , соответственно все эти сигналы подаются на блок 6 выработки синхроимпульсов и на АЦП 7. На второй вход блока 6 с модулятора 3, где расположен магнит (на Фиг.1 не показан) , подается стробирующий импульс. С помощью формирователя 27 синхроимпульсов (фиг.2) формируютс синхроимпульсы, которые подаются на первый вход элемента 2И 28. Ка второй вход элемента 2И 28 с триггера 29 подаются логические единица или нуль. В исходном состоянии при включении влагомера RS-триггер 291 приводится в нулевое состояние с помощью сигнала, поступающего от шины з. пуска влагомера. При появлении на втором входе блока 6 стробируюгего сигнала с помощью формирователя 30 усиливается и формируется его величина и подается на первый вход RSтриггера 29, вследствие чего на eiо выходе появляется погическая единица, за счет чего на выходе элемента 2И 28 и блока 6 появляется тюследова тельность синхроимпульсов, соответствующая напряжениям U |OV, U Г

которые подаются на первый

и иГ

0

5

5

0

вход блока 8 управления (фиг.З), в частности на вход инвертора 3J и счетчика 32 импульсов.

При появлении первого синхроимпульса на первом выходе блока 8 выдается синхроимпульс, а на втором выходе блока 8 через первый выход счетчика 32 импульсов появляется импульс. С первого выхода блока 8 синхроимпульс подается на второй вход

0 АЦП 7, вследствие чего он преобразует сигнал U в двоичный код я посылает его на четвертый вход второго блока 10 памяти и на первый вход первого блока 9 памяти, на второй вход которого с второго выхода блока 8 подается разрешающий сигнал памяти (фиг.3).

Каждый блок 8 или 10 памяти состоит из двух ячеек памяти, второй и третий вход блока 9 памяти являются входами разрешения памяти для сигналов U ИЭ|1Л и U Г соответственно, а для блока 10 памяти эти входы являются входами разрешения памяти для значений сигналов и U . При этом преобразованный сигнал ииЬл подается на входы обеих ячеек памяти блока 9 и на вход второй ячейки блока 10 памяти. В первой ячейке памяти блока 9 записывается UHSM , а значение UM в блоке 10 памяти не запоминается из-за отсутствия сигнала разрешения на его втором входе. Значение иМЗЛЛ с блока 9 по5 дается на первый вход блока 11. При поступлении второго синхроимпульса на вход блока 8 на первом и третьем выходах блока S появляются сигналы, которые подаются соответственно на

Ј вход АШ1 7, на третьи входы Рлоков 9 и 11 и на второй вход блока 10.

8результате во второй ячейке блока

9запоминается значение U эг, которое с второго выхода блока 9 подается на

е второй блок блока 1 1 деления и на первую ячейку блока 10 память. Из-за того, что на третий вход блока 11 и на второй вход блока 10 поданы сигналы разрешения памяти, в блоке 11 произ5

0

водится деление сигналов U 3nrt/U3T, в первой ячейке памяти блока 10 запоминается значение и,эт. Отношение IIй м является оптическим показателем П контролируемого материала П

тек

U

иэт

/иэ/.

Значение П re|t с выхода блока 1 1 подается на первый вход третьего блока 14 памяти и на первый вход логического блока 15. При подаче третьего синхроимпульса на первый вход блока 8 сигналы появляются на первом и четвертом выходах данного блока. При этом с помощью АЦП 7

I

,9Т

преобразуется сигнал , значение которого запоминается вторым блоком 10 памяти, так как на третий вход блока 10 подается сигнал разрешения памяти (запоминание производится во второй ячейке памяти блока 10). Одновременно в блоке 12 деления происходит деление сигналов U f и U 9, при этом РТЕ ,r и Ртекявля- ется показателем вещества (вида) контролируемого материала. В блоке 13 производится запоминание Ргек за счет подачи сигналов разрешения памяти и деления с блока 8 на второй вход блока 13 и на третий вход блока 12. Одновременно сигнал с четвертого выхода блока 8 подается на второй вход логического блока 15. В нем происходит сравнение значения П с значением П кр. Здесь следует рассматривать два случая:

тек

П

кр

с ПКР

(О (2)

Критическим значением оптического показателя П Kf (фиг. 4) является абсцисса точек пересечения кривых зависимостей величины отношения эталонных сигналов разных материалов от оптического показателя. При выполнении условия (1) на выходе блока 1 5 формируется логическая единица, а с помощью блока 17 управляющий сигнал не формируется, в результате чего ввод в зону измерения светофильтра не производится. С помощью блока 16 не производится формирование разрешающего момента памяти, вследствие чего в блоке .14 не производится запоминание значения Пте| . Поэтому на первые вход блока 22 и 18 и вычисления будут поданы значения Пгек и Р тЈ| . Логиче15838048

т

екая единица с выхода блока 15 пода

ется на второй вход блока 8, в частности на вход элемента 2И 35 (фиг.З), на первый вход которого с задержкой через каждые три импульса подается сигнал с выхода линии ЗА задержки (фиг.З). Одновременно данный сигнал приводит в исходное состояние первый счетчик 32 импульсов. На выходе элемента 2И 35 появляется сигнал, в результате чего RS-триггер 36 переводится в единичное состояние (перед началом измерений RS-триггер 36 на- 5 ходится в нулевом состоянии). Логическая единица с выхода триггера 36 подается на первый вход элемента 2И 37, на второй вход которого подаются импульсы с генератора 38 импульсов, т.е. на вход второго счетчика 39 импульсов подаются импульсы с генератора 38 импульсов. На первом вьгвыходе дешифратора 40 появляется импульс , который подается на пятый выход блока 8, Сперва формируется один импульс для первого (i 1) контролируемого материала. Этот сигнал подается одновременно на входы блоков 21 , 20 и J9. Идентификация контролируемого материала происходит следующим образом. На третий вход блока 18 подаются значения градуи- ровочных параметров EI , С (i 1) с с блока 19, а на четвертый вход блока 1 8 с блока 20 подается значение d,, на которой вход блока 18 с блока 13 подается значение . В блоке 18 производятся вычисление

0

5

0

5

40

РР1вС-.Е, + С, Пте

и проверка условия |Рте

-pTkV.

5

0

.тек

-(В, + С, Пте)| d

1 / I - - 1

где В, и С1 - параметры определения расчетного значения показателя вещества для первого контролируемого материала, d1 - допустимое значение

погрешности определения расчетного значения Ррас для первого контролируемого материала. При невыполнении указанного условия вычисление влажности не производится. Это значит, что в зону измерения влагомера не попадал первый контролируемый материал, вследствие чего индентификация материала не производится. Затем на второй выход дешифратора 40 (фиг.З), а также на пятый выход блока 8 поступает второй импульс для второго (i 2) контролируемого мате риала, этот сигнал также подается одновременно на входы блоков 21 , 20 и 19. При этом аналогично указанному в блоке 18 производятся

вычисление значение Р

Р.

Е, +С±-П

re «

и проверка соответствующего условия |ртек р рас j ri 4 для ВТОрого контролируемого материала.

Если указанное условие выполняется (в том случае, если в зону измерения попал второй контролируемый материал), с выхода блока 18 выдается сигнал на второй вход блока 25 совпадения и на третий вход блока 8 В результате сигнал через элемент 2ИЛИ 41 подается на вход сброса счетчика 39 импульсов и на второй вход RS-триггера 36, вследствие чего они приводятся в нулевое состояние (фиг.З). Сброс счетчика 29 импульсов и установка RS-триггера 36 в нулевое состояние производятся также за счет подачи импульса с n-го выхода дешифратора 40 на второй вход элемента 2ШМ. Одновременно на выходе блока 21 совпадения появляются сигнал, который подается на блок 24 сигнализации вида контролируемого материала (который в данном случае соответствует второму контролируемому материалу) и на блок 23 задания градуировочных параметров вычисления значения влажности соответствующего материала. На второй вход блока 22 с блока 23 подаются градуировочные параметры Б 2: и Аг: определения влажности j-ro линейного участка для второго контролируемого материала, а на первый- вход блока 22 с блока 14 памяти подается значение Пте Е данном блоке производится вычисление влажности по формуле

Т Р К

W Btj - A 2j- П ,

nrpj птек«пгп |,

где IIrpj и

П Гв ; + ,- граничные значения оптического показателя j- го и (j+l)-ro под- участков соответственно Затем влажность выводится на цифровое табло 25 и на выходной блок

83804

26, на выходе которого формируется аналоговый сигнал, соответствующий значению влажности и сигналы Больше, Меньше и Норма. Затем цикл измерения повторяется.

При выполнении условия (2)(П z П КР) на выходе блока 15 формируется логический нуль, значение которого подается на вход блока 16, где формируется сигнал разрешения памяти, этот сигнал подается на вход блока

10

запоминание

5

0

5

14, где производится значения Птек . Одновременно сигнал с выхода блока 15 подаётся на второй вход блока 8 и на вход блока 17 выработки управляющих сигналов. Логический нуль с второго входа блока 8 подается на второй вход элемента 2И 35, на первый вход которого с задержкой через каждые три импульса сигнал подается с выхода линии 34 задержки (фиг.З). Одновременно данный сигнал приводит в исходное состояние первый счетчик 32 импульсов. На выходе элемента 2И 35 сигнал не появляется, в результате чего RS-триггер 36 не переводится в единичное состояние и на пятом выходе блока 8 сигнал не появляется. При этом идентификация контролируемых материалов не производится. С помощью блока 1 7 формируется управляющий сигнал, который подается на 5 реперное устройство 2 со светофильтром, в результате чего он вводится в зону измерения. В том случае на выходе блока .15 появляется логическая единица, в результате чего в блоке J4 не производится запоминание но0

0

5

0

5

Т Рк

вого значения П соответствующего суммарному значению оптического показателя контролируемого материала

Т Р К

и светофильтра, при этом П cyw отличается от п Р ( зшкО. с

помощью блока 17 вырабатывается управляющий сигнал, в результате чего из зоны измерения датчика выводится

светофильтр. Идентификация материала

„ „тек производится с учетом значении П „и

текиуж

и Рсум , а определение влажности

материала производится с учетом значений П тек (П тЈк - значение оптического показателя контролируемого материала в предыдущем цикле измерения) .

Таким образом, данный влагомер имеет следующие преимущества.

п

Возможность измерения влажности контролируемого материала при измерении его качественных показателей (сортности, породы, артикулов) ,и гранулометрического состава, что достигается циклическим сравнением значений Р.

Рг; для каждого сорта

артикулов) до тех пор, пока Р«С о тек

ti (породы,

разность (Рр,а -Р гс) не окажется меньше заданной с последующим определением влажности материала по соответствующему градировочному параметру. При значении оптического показателя Птек , равном абсциссе точек пересечения кривых зависимостей UatT/U T Ј(Пгек ) отношения эталонных сигналов от оптического показателя контролируемых материалов, в зону облучения совместно с контролируемым материалом вводится реперное устройство со светофильтром с целью идентификации контролируемых материалов.

Возможность расширения области использования влагомера за счет идентификаций вида контролируемых материалов с последующей автоматической перенастройкой на соответствующую градуировочную характеристику при изменении сортности (артикула, показателя качества, поводы) контролируемого материала.

Формула изобретения

158380412

вычисления, два блока задания градуи- ровочных параметров, блок совпадения, блок задания погрешности, выходной блок, реперное устройство с эталонным светофильтром, и шина запуска влагомера, при этом управляющий вход репер- ного устройства соединен с выходом блока выработки управляющих сигналов, вход которого подключен к выходу логического блока, второму входу блока уп10

равления и входу линии задержки, вы15

20

25

30

35

ход которой подключен к второму входу третьего блока памяти, первый вход которого соединен с выходом первого блока деления, с первыми входами первого блока вычисления и логического блока, а выход - с первым входом второго блока вычисления, второй вход логического блока подключен к четвертому выходу блока управления,к третьим входам второго блока памяти и второго блока деления, к второму входу четвертого блока памяти, выход которого соединен с вторым входом первого блока вычисления, а первый вход - с выходом второго блока деления, первый и второй входы последнего подключены к соответствующим выходам второго блока памяти, первый вход которого соединен с вторым выходом первого блока памяти, четвертый вход - с выходом АЦП, а второй вход - с третьим выходом блока управления и третьими входами первого блока деления и первого блока памяти, второй вход которого подключен к второму выходу блока управления, первый выход блока управления соединен с вторым входом

равления и входу линии задержки, вы5

0

5

30

35

55

ход которой подключен к второму входу третьего блока памяти, первый вход которого соединен с выходом первого блока деления, с первыми входами первого блока вычисления и логического блока, а выход - с первым входом второго блока вычисления, второй вход логического блока подключен к четвертому выходу блока управления,к третьим входам второго блока памяти и второго блока деления, к второму входу четвертого блока памяти, выход которого соединен с вторым входом первого блока вычисления, а первый вход - с выходом второго блока деления, первый и второй входы последнего подключены к соответствующим выходам второго блока памяти, первый вход которого соединен с вторым выходом первого блока памяти, четвертый вход - с выходом АЦП, а второй вход - с третьим выходом блока управления и третьими входами первого блока деления и первого блока памяти, второй вход которого подключен к второму выходу блока управления, первый выход блока управления соединен с вторым входом

40 АЦП а пятый выход - с первым входом блока совпадения, с входами блока задания погрешности и первого блока задания градуировочных параметров, выход которого соединен с третьим

45 входом первого блока вычисления,

четвертый вход первого блока вычисления подключен к выходу блока задания погрешностей, а выход - к второму входу блока совпадения и третьему входу блока управления, первый вход которого соединен с выходом блока выработки синхроимпульсов, первый последнего подключен к выходу блока формирования и усиления, а второй и третий входы - к фильтрующему модулятору и шине запуска влагомера соответственно, выход флока совпадения соединен с блоком сигнализации и с входом второго

50

блока задания градуировочньтх параметров, выход которого подключен к вто рому входу второго блока вычисления, выход последнего соединен с входами цифрового табло и выходного блока.

0

соединен с первык iходом первого счетчика и является первым входом блока управления, выход инвертора является первым выходом блока управления, вторым, третьим и четвертым выходами которого являются соответственно первый и второй выходы первого сметчика и выход первого элемента 2И, объеди ненный с входом линии задержки, входы первого элемента 2И подключены к соответствующим выходам первого счетчика, второй вход которого соединен с выходом линии задержки и с первым

r входом второго элемента 2И, вторым и третьим входами блока управления, являются соответственно второй вход второго элемента 2И и первый вход элемента 2ИЛИ, выход которого подклюQ чен к второму входу второго счетчика и второму входу триггера, первый вход триггера соединен с выходом второго элемента 2И, а выход - с первым входом третьего элемента 2И, второй

5 вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход - к первому входу второго счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора, выходы дешифратора являются

Q пятым выходом блока управления, при этом старший выход дешифратора соединен с входом элемента 2ИЛИ.

Ф--

27

И

L,

30

м

JJ

л

Г 1П

3$

ь

г

3-i

- -J

«мм нммшшнмшн

/Ai

Г

%

40

38НТ 39

ЦзяЛ

36

//«.J

1

,зт

±L Uf

I

Оптический показатель Фиг4

Редактор Л. Гратилло

Составитель А. Ястребов Техред Л.Сердюкова

Заказ 2249

Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Контролируемый материал

ID

KP.

/7

Корректор Л.Патак

Подписное