DD253877A1

DD253877A1 - Vorrichtung zur wassergehaltserfassung an laufenden bandguetern

Info

Publication number: DD253877A1
Application number: DD29650886A
Authority: DD
Inventors: Markus Vette
Original assignee: Mech Landwirtsch Forschzent
Priority date: 1986-11-21
Filing date: 1986-11-21
Publication date: 1988-02-03

Abstract

Die Vorrichtung dient der periodischen Wassergehaltserfassung an laufenden Bandguetern durch Absorptionsvergleichsmessung infraroter Strahlung mit Wellenlaengen, von denen eine stark, die andere wenig vom Wasser absorbiert wird. Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, die nur eine einseitig zugaengige Messung zur Wassergehaltserfassung als Absorptionsvergleichsmessung bei hoher Selektivitaet bezueglich des Messsignals und Robustheit gegenueber Stoerungen gestattet, wobei eine explizite Probenentnahme aus dem Gutstrom und damit zeitaufwendige Konditionierungsarbeiten sowie die damit verbundene Dichtemessung entfallen, so dass oekonomische Vorteile bei der Be- und Verarbeitung des Bandgutes, speziell eine leistungsorientierte Futterverabreichung in landwirtschaftlichen Bereichen wie der Rinderproduktion, ein qualitaetserhaltender und energiesparender Trocknungsprozess bei Vermeidung von Uebertrocknungen sowie ein verbesserter rechtsgeschaeftlicher Verkehr zwischen Kaeufern und Verkaeufern der Bandgueter wirksam werden. Die erfindungsgemaesse Vorrichtung besteht aus einem infrarottransmittierenden Messkopf, dessen stoffliche und geometrische Gestaltung die gewuenschte Erfassung des Wassergehaltes an der den Messkopf beruehrenden Oberflaeche des Bandgutes unter Ausnutzung der Totalreflexion gestattet, wobei die Intensitaeten der infraroten Strahlung mittels Detektoren - vorzugsweise Fotowiderstaende gemessen wird.

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung des Wassergehaltes an laufenden Bandgütern bei einseitig zugänglichen Meßsituationen für Förderanlagen mit Bandgütern insbesondere zur Wassergehaltserfassung an Futtermitteln.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Aus der Theorie und Praxis sind zur Wassergehaltserfassung Lösungen bekannt geworden, die auf verschiedenen physikalischen Wirkprinzipien basieren.

So ist in der US-Patentschrift 4080563 eine Meßanordnung beschrieben, in der das zu messende Gut als Dielektrikum in einen Kondensator gebracht und danach bewertet wird. Diese Lösung erfordert eine explizite Probenentnahme und ist aus diesem Grund nur bedingt technologisch zur Wassergehaltserfassung an laufenden Bandgütern einordenbar und wäre sehr aufwendig.

Die DD Patentschrift 216107 nutzt die Schwächung von Neutronenstrahlen zur Wassergehaltsbestimmung. Die Tatsache, daß gleichzeitig eine Dichtemessung mittels Gamma-Strahlung erfolgen muß sowie der strahlungstechnische und Sicherheitsaufwand schränken die Anwendungsbreite dieser Meßmöglichkeit ein. Die DD Patentschriften 140920,235918 und 236394 beinhalten Meßanordnungen auf Basis der Infrarotmeßtechnik. Obwohl dieses optische Verfahren prinzipiell ein berührungsloses und zerstörungsfreies Arbeiten gestattet, beziehen sich die genannten Anordnungen auf ausgewählte ideale Meßbedingungen, d. h. das Vorliegen hinreichend homogenisierten Meßmaterials.

Meßmöglichkeiten an heterogenen Stoffen, die aus verschiedenen Fraktionen bestehen, werden damit nicht geschaffen.

Ziel der Erfindung

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine zuverlässige Wassergehaltserfassung an Bandgütern ermöglicht und Unterbrechungen zur Probenentnahme und -konditionierung sowie die ökonomisch relevanten Verluste durch falsche Wassergehaltswerte vermeidet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die durch die vorliegende Erfindung zu lösende Aufgabe besteht dem Wesen nach darin, eine Meßanordnung für die Wassergehaltserfassung zu schaffen, die nur einen einseitigen Zugang zum Meßobjekt erforderlich macht, eine zeitaufwendige und den Förderprozeß wesentlich beeinflussende Materialentnahme und -konditionierung vom Band weg überflüssig macht, eine Dichtemessung entfallen läßt, eine den verschiedenen Bestandteilen des heterogenen Fördermittels entsprechende charakteristische hinreichend geglättete Messung gewährleistet und den Bedingungen der landwirtschaftlichen und landtechnischen Praxis entspricht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem einer Strahlungsquelle eine Lichtleitstrecke, ein Detektor, eine Halterung zur Inbetriebnahme der Strahlungsquelle über eine Stelleinheit sowie eine Anzeigeeinheit zugeordnet werden. Dabei ist die Lichtleitstrecke als eine planparallele Platte ausgebildet, die mit einem Mischkristall, mit angeschrägten Ebenen zur direkten Ein- und Auskopplung des Lichtsignals sowie einer geometrischen Anordnung des Endstückes versehen ist und bei der durch eine antisymmetrische Abtrennung von Tetraedern eine Lichtstrahlinvertierung möglich wird. Das Licht definierter Wellenlänge wird beim Arbeitsprozeß periodisch alternierend mit einem bestimmten Winkel unter Totalreflexion in die Lichtleitstrecke eingekoppelt, unter Totalreflexion weitergeleitet, am Endstück in der Ausbreitungsrichtung invertiert und zum Detektor direkt ausgekoppelt. Diese Lösung gestattet bei einer kompakten Gestaltung des optischen Meßweges den einseitigen Zugang zum Meßobjekt.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Anordnung wird im folgenden Ausführungsbeispiel mit Hilfe der Fig. 1 und Fig. 2 näher erläutert. Das

Ausführungsbeispiel zeigt in Fig. 1 die vollständige Anordnung der Elemente sowie in Fig. 2 Aufbau und Funktion des

Meßwertaufnehmers.

Gemäß Fig. 1 erfolgt eine direkte optische Ankopplung der Strahlungsquelle (1) an das die Infrarotstrahlung passierende und zur Messung benutzte Medium (2) sowie den ebenfalls direkt gekoppelten Detektor (3). Damit besteht eine stabile und

reproduzierbare optische Meßstrecke, die keinen mechanischen Veränderungen unterzogen werden muß.

Von der Strahlungsquelle (1) wird alternierend infrarotes Licht mit Wellenlängen hoher und geringer Absorption durch das

Wasser in das Medium (2) eingekoppelt.

Als Medium (2) wird ein Mischkristall, gemäß Fig. 2, verwendet. Das Anfangsstück (11) ist für den Lichtein- und -austritt mit einer Anschrägung (8) versehen. Am Endstück (12) wurden antisymmetrisch äquivalente Tetraeder (9; 10) entfernt, so daß die

Schnittflächen eine Parallelverschiebung und Richtungsinvertierung des Strahlenganges bewirken. Die in das Medium

eingekoppelte infrarote Strahlung wird an den Grundflächen mehrfach totalreflektiert. Bei derTotalreflexion erfolgt ein geringer Eintritt von Licht in das darunter befindliche Meßgut.

Die Eindringtiefe beträgt Bruchteile von Millimetern, was dem Wesen der Infrarot-Messung als Oberflächenmessung entspricht.

Die mehrfache Ausnutzung dieses Effektes gestattet eine hinreichende Mittelung über die an der auszumessenden Fläche

anliegenden Komponenten der Meßsubstanz. Der kompakt gestaltete Block aus Strahlungsquelle (1), Meßmedium (2) und

Detektor (3) befindet sich auf der Halterung (4) und kann auf Abruf mittels der Stelleinheit (5) zur Messung herangezogen

werden.

Die Messung kann je nach Erfordernis, Vortragsweise periodisch durchgeführt werden. Die Anzeigeeinheit (6) wird entsprechend der technologischen Situation in unmittelbarer Nähe zum Band (7) oder an einem Prüfstand positioniert.

Claims

1. Vorrichtung zur Wassergehaltserfassung an laufenden Bandgütern, gekennzeichnet dadurch, daß einer Strahlungsquelle (1) eine Lichtleitstrecke (2), ein Detektor (3), eine Stelleinheit (5) und eine Anzeigeeinheit (6) nachgeordnet sind, wobei die Lichtleitstrecke (2) als eine planparallele Platte mit einem Mischkristall ausgebildet ist, dessen Anfangsstück (11) eine Anschrägung (8) besitzt und vom Endstück (12) antisymmetrisch äqualente Tetraeder (9; 10) entfernt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Lichtleitstrecke (2) oberhalb eines Förderbandes (7) vorgesehen ist.