Оптический влагомер Советский патент 1980 года по МПК G01N21/10 

Изобретение относится к области влагометрии и предназначено для измерения влажности жидких и капиллярно-пористых материалов. Известен влагомер по основному авт. св. № 561896, используемый для определения влаж ности стационарных сред, например почвы. Это устройство выполнено в виде датчикаанализатора, которьй может быть установлен внутри измеряемой среды, и измерительного блика. Датчик-анализатор состоит из коммутатора, двух излучающих диодов, включенных встречно-параллельно в измерительном и опорном каналах и питаемых от генератора перемен ного напряжения, трансформатора влаги, общего фотоприемника, соединенного по выходу с усилителем. Трансформатор влаги (кювета) выполнен в виде стакана со сквозными отверстиями, заполнен пористым материалом, соединен с корпусом датчика-анализатора и имеет оптически прозрачное окно в виде плосковыпуклой линзы. Излучающий диод в измеритель ном канале излучает в максимуме линии погло щения воды, например, 0,76; 0,98; 1,45;1,94м и тд., а излучающий диод опорного канала излучаёт на длине волны вблизи линии поглощения воды, на которой отражение слабо зависит от содержания воды, например 0,7; 0,88; 1,2; 1,8 мкм. Использование указанного устройства возможно только для определенных капиллярнопористых материалов, так как тип материала определяется длиной волны излучающего диода в опорном канале, например одни инфракрасные влагомеры имеют опорную длину 1,7 мкм, другие - 1,8 мкм. Это не позволяет использовать один и тот же оптический влагомер ДЛИ использов:ания различных материалов йа влажность без замены опорного излучающего диода, юстировки устройства и усложняет калибровку прибора на определенный заданный материал. Кроме этого, использование в опорном канале излучающего диода с фиксированной длиной волны приводит к возрастанию его стоимости, так как в Технологическом процессе изготовления излучающие диоды, не имеющие требуемой длины волны излучения, отбраковываются, а издержки их производства включаются в стоимость годных изделий.

Целью дополгоггельного изобретения является упрощение градуировки и перенастройки влагомера на другой тип материала.

Это достигается тем, что излучающий диод опорного канала снабжен регулятором интенсивкости излучения, например диафрагмой, и закреплен в сквозном отверстии зеркального объектива, в фокусе которого установлен общи фотоприемник.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для измерения влажности дисперсных материалов; на фиг. 2 - конструкция устройства Для определения влажности жидких или газообразных сред.

Оптический влагомер содержит датчик-анализатор 1 и измерительный блок 2. Датчиканализатор Г состоит из источника 3 излучГёния, Выполненного на двух излучающих диодах 4 и 5 соответственно в измерительном и опорйо м каналах, бключенньк встречно-параллельно и питаемых от генератора 6 переменного йапрясжения, прМем излучающий диодопорного канала 4 снабжен регулятором 7 интенсивности излучения, например диафрагмой, и установлен в сквозном отверстии 8 зеркального объектива 9, в фокусе которого расположен общий фотоприемник 10, соединенный по выходу с йредварительньш усилителем 11, Коммутатор 12 каналов соединен ito входам с генератором6 пе рембНйого напряжения и предварительным уси литейем, а по выходу с измерительным блоком 2. Кювета 13 представляет собо1Гв йервом варианте (фиг, 1) металлический стакан 14 с анализируемым сыпучим дисперсным ма териалом, а во втором варианте - прозрачньгй трубопровод 14, по которому транспортируется жидкость и газ (фиг. 2)...;,;.,

При вкл1бчешт оптического влагомера при одном из полупериодов переменного напряжения ген1гратора 6, например при прложительном, один излучающий диод S в опорном канале, оказавщийся вкяйченным в прямом направлении, пропускает ток, а другой даод в измерительном канале заперт. Йри (йедующем отрицательном полупериоде излзОДЮоднй диод 4 1 ®ШрШЙШй ШаШ о1Ш мвШШ ШйрЙ1М а излучающий диод 5 в опорном канале заперт.

За счет стабильной формы переменного напряжения световые потоки, испускаемьте излучающими диодами при отрицательном и положительном полупериодах, соответственна имеют постоянное соотнощение при колебаниях амплйтудь переменного напряжения и точно разделены во времени.

Излучающий диод 4 в измерн тельном каш,. ле излучает в максимуме линии поглощения воды, например 0,76; 0,98; 1,45, 194 мкм и Т

а излучаюцдай диод 5 в опорном канале снабжен блоком, регулирующим его излучение (либо злектрическим путем, либо при помощи диафрагмы), он излучает на любой длине волны, воспринимаемое фотоприемником.

Измерение излучающего диода 4 в измерительном канале попадает в кювету с анализируемым материалом 13 в зависимости от варианта устройства или отражается им, или проходит его насквозь, собирается зеркальным объективом 9 на фотоприемнике 10. Излучение излучающего диода 4 в опорном канале в соответствующий период времени через регулируемую диафрагму попадает на фотоприемник 10. L.:, , -

Для установки нуля влагомера при находящемся в нем сухом материале регулируют диафрагму так, чтобы электрические импульсы на выходе фотоприемника 10 были равными. Для установки второй калибровочной точки устройства при находящемся в нем эталоне влажного материала изменяют чувствительность измерительного блока 2,

Сигналы измерительного и опорного каналов поступают с фотоприемника 10, передаются по кабелю и коммутатор 12 каналов, синхронизируемьш от генератора 6 переменного напряжений по злектрическим цепям, и поступают в блок 2, который измеряе.т отношение (либо Логарифм отнощения) сигналов опорного и измерительного каналов.

Использование излучающих диодов в опорном канале с любой длиной волнь излучения и регулирование их интенсивности излучения позволяет значитёььно уменьшить время перенастройки влагомера на любой анализируемый материал (не требует замены излучающего диода) и существенно снизить стоимость влагомера в Целом за счёт ишользорания любых излучающих диодов в опорном канале и снижения зксплуатационйых затрат. Простота перенастройки устройтсэа на любые Другие анализируемые Материалы значительно расширяет область его использования.

Ф о р. м у л а изобретения

Оптический влагомер по авт. св. № 561896, отличающийся тем, что, с целью упрощения градуировки и расширения функциональных, возможностей излучающий светодиод опорного канала снабжен регулятором интенсивности излучения, например диафрагмой, и закреплен в сквозном отверстии линзы фотоприемника.

1а 1НтДЕм -