Оптический влагомер Советский патент 1990 года по МПК G01N21/81 

Изобретение относится к оптическому аналитическому приборостроению и может быть использовано в приборах для измерения влажности сыпучих материалов: торфа, жмыков, молотого зерн и семян, растительной мас сы по параметрам отраженного излучения.

Целью изобретения является повышение точности измерения влажности материалов с хаотично-неоднородной структурой.

На чертеже изображена функциональная схема оптического влагомера.

Оптический влагомер состоит из фотометрической головки 1, содержащей осветитель 2, двухволновый модулятор 3, входное окно 4 и приемные о тические системы 5 и 6, установленны под углами А, и jb. к плоскости входного отверстия, а также из измерительного блока 7, включающего после- дов ательно соединенные с оптической системой 5 усилитель 8 фототока, измеритель 9 отношений опорного и измерительного сигналов, ключ 10, решающее устройство 11, показывающий прибор 12 и последовательно соединенные с приемной системой 6 усилитель 13 фототока, измеритель 14 отношений опорного и измерительного сигналов, также делитель 15 напряжения, компа-. ратор 16 и источник 17 калибровочного напряжения.

Влагомер работает следующим образом.

Поток излучения из осветителя 2 проходит через модулятор 3, который периодически выделяет из него излучение с опорным А PJJ и измерительным /Л j,j, интервалами длин волн. Модулированный поток приходит на входное окно 4 фотометрической головки 1, куда при измерении помещается образец материала. Отраженное от образца излучение приходит на приемные оптические системы 5 и 6, где преобразуется в электрические сигналы. После усиления усилителями 8 и 13 сигналы поступают в измерители 9 и 14 отношений, где происходят совмещение их во времени и деление сигнала, характеризующего отраженное излучение на опорной длине- волны U,, , на сигнал измерительной длины волны . Таким образом,получаются два отношения: на измерителя 9, соответствующее углу наблюдения ft,, и

h3M

на выходе измерителя 14, coответс твующее углу наблюдения Й Делитель 15 напряжения находит отношение этих величин

2 . . Г 2

И5м оп

(UoV иизм)/(и;

которое сравнивается компаратором i6 с напряжением, задаваемым источником калибровочного напряжения. При соответствии величины

(и,

on

)/(и

Vi}w UOP

и„п)

значению в пределах |t( ±Л/и, где U|U - устанавливаемый компаратором порог срабатывания, величина которого, как и U, определяется в процессе калибровки влагомера, на выходе компаратора появляется сигнал, открывающий ключ 10, через который проходит сигнал /U, с измерителя 9 отношений на решающее устройство 11. Последнее преобразует отношение ,/Uj,, в соответствии с функциональной зависимостью

W; (ио„/ии,д,),

найденной в процессе калибровки, где W, - влажность i-пробы материала, и находит усредненное значение влажности массива из п измерений, например их среднее арифметическое значение

1 Л

W 1 /п 21 W;.

Результат поступает на показывающий : прибор,на табло которого измеренная влажность W отображается в цифровом виде.Таким образом,влагомер позволяет из массива единичных измерений , функционально связанных с вла.жностью материала, автоматически отбирать только те, которые проходят по критерию

г

(Uon- UH,M

)/(Uon- ) 1 ±uf

0

5

где Ш и AjU - величины, установленные

в процессе калибровки. Величина в первом приближении характеризует форму индикатрисы яркости отраженного от образца излучения для интервала длин волн ) , оцененную по результатам наблюдения образца под углами , и 0 при совмещении плоскости этих углов. Величина ха.рактеризует то же для интервала длин волн . Таким образом, отношение

(Uon U«a«)/(UH,M-Uon)

ха;)актеризует

РИ(

CMf 1СЛ

величине

51

подобие этих индикат- что и составляет физический этого выражения (например, при

ны

3HJ

1о

(uL и

,)/(uL.«-uJn)

1

en Jцзм оп

ин j икaтpиcы яркости подобны). Велич |Ц и up устанавливают численное чение (|U) этого вьфажения и его дох ускаемое отклонение (AjU) .

Реализация во влагомере за счет

дополнительных элементов струкции указанного критерия по- дает возможность в процессе и влажности материала автома- не учитывать те единичные з , которые имеют отличные от припри градуировке пространствен- характеристики отраженного излуЭто, как правило, замеры от с пустотами, нехарактерными вкл|очениями и другими дефектами. Таобразом, происходит процесс се- лекЦии проб, сравнимый с обычной

Зоподготовкой по результату, т.е. пришдящий к повышению точности из- шия влажности материала.

сравнению с известными влагоме хаотично-неоднородных материало

имеет большую точность в случае использования в извест- влагомерах пробоподготовки боль производительность измерений.

вв дения

KOt

ДОС

мерения меры

НЯ1ЫХ

ные чения проб вкл

КИМ

лек про прк мер

рами

изо()ретение

или

ных

шую

Ф о

рмула изобретения

(

ОСВ€

Оптический влагомер, содержащий метрическую головку, включающую титель, модулятор для последова10

085196

тельного выделения из потока изучения опорного и измерительного интер-ч валов длин волн, входное окно, расположенное по ходу излучения, и приемную оптическую систему, установленную над входным окном под углом /3, к его плоскости, а также измерительный блок, включающий последовательно соединенные усилитель фототока, подключенный входом к приемной оптической системе, измеритель отношений опор- ного и измерительного сигналов, решающее устройство и показывающий прибор, отличающийся тем, что, с ц елью повышения точности измерения влажности, в фотометрическую головку введена вторая приемная оптическая система, расположенная над входным окном под углом к его плоскости, а в измерительный блок введены последовательно соединенные второй усилитель фототока, подключенный входом к второй приемной оптической системе, и второй измеритель отношений опорного и измерительного сигналов, а также ключ, установленный между первым измерителем отношений и решающим устройством, делитель напряжения, компаратор, и источник калибровочного напряжения, .причем первый и второй вход делителя напряже- НИИ соединены соответственно с выходами первого и второго измерителей отношений, первьй и второй входы компаратора соединены соответственно с выходом делителя напряжений и источником калибровочного напряжения, а выход компаратора соединен с управляющим входом ключа.

15

20

25

30

5

Изобретение относится к оптическому аналитическому приборостроению и может быть использовано в приборах для измерения влажности сыпучих материалов по параметрам отраженного излучения. Цель изобретения - повышение точности измерения влажности материалов с хаотически-неоднородной структурой. Оптический влагомер содержит фотометрическую головку 1, имеющую осветитель 2, модулятор 3 для последовательного выделения из потока излучения опорного и измерительного интервалов длин волн, входное окно 4, расположенное по ходу излучения, приемные оптические системы 5 и 6, установленные над входным окном под углами β₁ и β₂ к его плоскости, а также соединенный с фотометрической головкой измерительный блок. Измерительный блок производит сравнение отношений опорного и измерительного сигналов, полученных от оптических систем 5 и 6. В случае, когда корреляция этих отношений соответствует заранее ожидаемой индикатриссе рассеяния, выходной сигнал влагомера считается соответствующим действительности и отображается на выходном индикаторе. 1 ил.