EA032591B1 - Infrared reflecting moisture content meter for loose and powdered materials - Google Patents
Infrared reflecting moisture content meter for loose and powdered materials Download PDFInfo
- Publication number
- EA032591B1 EA032591B1 EA201700015A EA201700015A EA032591B1 EA 032591 B1 EA032591 B1 EA 032591B1 EA 201700015 A EA201700015 A EA 201700015A EA 201700015 A EA201700015 A EA 201700015A EA 032591 B1 EA032591 B1 EA 032591B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- loose
- infrared radiation
- powdered materials
- moisture content
- infrared
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/12—Reflex reflectors
- G02B5/126—Reflex reflectors including curved refracting surface
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для измерения влажности сыпучих и порошкообразных материалов и может найти применение в горнодобывающей и химической промышленности для измерения влажности сыпучих и порошкообразных материалов в технологическом потоке их изготовления.The invention relates to a device for measuring the moisture content of bulk and powder materials and may find application in the mining and chemical industries for measuring the moisture content of bulk and powder materials in the process stream of their manufacture.
Широко известны отражательные инфракрасные влагомеры с интеграторами в виде линз или собирающих зеркал, используемыми для измерения влажности различных материалов [1]. Вследствие того, что интеграторы инфракрасного излучения данных влагомеров концентрируют на фотоприемник излучение, отраженное в ограниченном телесном угле, то приходится использовать мощные источники инфракрасного излучения так как сыпучие и порошкообразные материалы сильно рассеивают излучение, а фотоприемник инфракрасного излучения имеет низкую чувствительность.Widely known reflective infrared moisture meters with integrators in the form of lenses or collecting mirrors used to measure the moisture of various materials [1]. Due to the fact that the infrared radiation integrators of these moisture meters concentrate the radiation reflected in the limited solid angle onto the photodetector, it is necessary to use powerful sources of infrared radiation since bulk and powder materials strongly scatter radiation, and the infrared photodetector has low sensitivity.
Известен отражательный инфракрасный влагомер сыпучих и порошкообразных материалов [2] (прототип), состоящий из снабженного измерительным окном корпуса, в котором размещены источник инфракрасного излучения с коллиматором, модулятор-монохроматор с интерференционными фильтрами, интегратор инфракрасного излучения в виде фотометрического шара с фотоприемником, связанного с блоком обработки сигналов. Недостатком этого устройства является низкая чувствительность, обусловленная однократным отражением инфракрасного излучения от контролируемого материала и малой степенью концентрации отраженного инфракрасного излучения на поверхности фотометрического шара. Для повышения точности измерений приходится увеличивать интенсивность отраженного сигнала за счет повышения мощности инфракрасного излучателя, что приводит к значительному сокращению его срока службы. Также при малой скорости движения контролируемого материала по измерительному окну устройства происходит испарение влаги, что также увеличивает ошибку измерений.Known reflective infrared hygrometer of bulk and powder materials [2] (prototype), consisting of a housing equipped with a measuring window, which houses an infrared radiation source with a collimator, a monochromator modulator with interference filters, an infrared radiation integrator in the form of a photometric ball with a photodetector associated with signal processing unit. The disadvantage of this device is the low sensitivity due to a single reflection of infrared radiation from the controlled material and a low degree of concentration of reflected infrared radiation on the surface of the photometric ball. To increase the accuracy of measurements, it is necessary to increase the intensity of the reflected signal by increasing the power of the infrared emitter, which leads to a significant reduction in its service life. Also, at a low speed of the controlled material along the measuring window of the device, moisture evaporation occurs, which also increases the measurement error.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности измерений влажности сыпучих и порошкообразных материалов.The task of the invention is to improve the accuracy of measurement of moisture content of bulk and powder materials.
Задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.
В инфракрасном отражательном влагомере сыпучих и порошкообразных материалов, состоящем из корпуса, снабженного измерительным окном, в котором размещены источник ИК-излучения с коллиматором, модулятор-монохроматор с интерференционными фильтрами, интегратор ИК-излучения выполнен в виде зеркальной полусферы, на боковой поверхности которого установлен фотоприемник, связанный с блоком обработки сигналов, оптическая ось которого направлена в центр полусферы. Это обеспечивает повышение точности измерений влажности материалов за счет многократного отражения инфракрасного излучения от поверхности контролируемого материала, так как зеркальная полусфера отражает рассеянное инфракрасное излучение в центр полусферы.In the infrared reflective hygrometer of bulk and powder materials, consisting of a housing equipped with a measuring window, in which an IR radiation source with a collimator, a monochromator modulator with interference filters, an IR radiation integrator is made in the form of a mirror hemisphere, on which side a photodetector is installed associated with the signal processing unit, the optical axis of which is directed to the center of the hemisphere. This provides an increase in the accuracy of measuring the moisture content of materials due to the multiple reflection of infrared radiation from the surface of the controlled material, since the mirror hemisphere reflects the scattered infrared radiation to the center of the hemisphere.
На чертеже изображена блок-схема предлагаемого отражательного инфракрасного влагомера сыпучих и порошкообразных материалов. Инфракрасный отражательный влагомер состоит из корпуса (1) с измерительным окном (2), в котором размещены источник ИК-излучения с зеркально-линзовым коллиматором (3), модулятор-монохроматор с интерференционными фильтрами (4), интегратор (5) отраженного ИК-излучения в виде зеркальной полусферы, на поверхности которой установлен фотоприемник, оптическая ось которого направлена в центр полусферы, и блок обработки сигналов (8), состоящий из процессора (9) обработки сигналов с интерфейсом системы шин (10).The drawing shows a block diagram of the proposed reflective infrared hygrometer of bulk and powder materials. An infrared reflective hygrometer consists of a housing (1) with a measuring window (2), in which an IR radiation source with a mirror-lens collimator (3), a monochromator modulator with interference filters (4), an integrated IR reflector (5) are placed in the form of a mirror hemisphere, on the surface of which a photodetector is installed, the optical axis of which is directed to the center of the hemisphere, and a signal processing unit (8), consisting of a signal processing processor (9) with a bus system interface (10).
Предлагаемый отражательный инфракрасный влагомер работает следующим образом. Направленное излучение от источника (3) с коллиматором поочередно проходит через интерференционные фильтры, установленные на вращающемся диске модулятора-монохроматора (4). Прошедшее излучение, соответствующее линиям поглощения и пропускания воды, направляется через световод зеркальной полусферы и измерительное окно на анализируемый материал, скользящий по окну. Рассеянное ИКизлучение из центра зеркальной полусферы отражается от нее и вновь возвращается в центр на контролируемый материал. Часть излучения падает на фотоприемник (6), установленный на поверхности полусферы. Сигналы от фотоприемника (6), соответствующие линиям поглощения и пропускания воды, усиливаются и обрабатываются в блоке обработки сигналов (8) процессором (9) блока обработки сигналов, где по коэффициентам отражения и по специальному алгоритму, основанному на теории рассеяния, рассчитывается влажность материала. Затем полученное значение по системе шин (10) передается в блок отображения и управления. Так как отраженное измеряемым материалом (7) ИК-излучение многократно направляется зеркальной поверхностью полусферы на материал и взаимодействует с ним, то отношение сигнал/шум более высокое, чем в фотометрическом шаре и вследствие этого увеличивается точность измерения влажности сыпучих и порошкообразных материалов.The proposed reflective infrared hygrometer works as follows. Directional radiation from a source (3) with a collimator alternately passes through interference filters mounted on a rotating disk of a monochromator modulator (4). The transmitted radiation, corresponding to the absorption and transmission lines of water, is directed through the fiber of the mirror hemisphere and the measuring window to the analyzed material, sliding along the window. The scattered IR radiation from the center of the mirror hemisphere is reflected from it and returns to the center again for the controlled material. Part of the radiation falls on the photodetector (6) mounted on the surface of the hemisphere. The signals from the photodetector (6) corresponding to the absorption and transmission lines of water are amplified and processed in the signal processing unit (8) by the processor (9) of the signal processing unit, where the material moisture is calculated using reflection coefficients and a special algorithm based on scattering theory. Then, the obtained value is transmitted to the display and control unit via the bus system (10). Since the infrared radiation reflected by the measured material (7) is repeatedly directed by the mirror surface of the hemisphere to the material and interacts with it, the signal-to-noise ratio is higher than in a photometric ball and, as a result, the accuracy of measuring the moisture content of bulk and powder materials increases.
Таким образом, выполнение интегратора инфракрасного излучения в виде зеркальной полусферы повышает точность инфракрасного отражательного влагомера сыпучих и порошкообразных материалов.Thus, the implementation of the integrator of infrared radiation in the form of a mirror hemisphere increases the accuracy of the infrared reflective moisture meter of bulk and powder materials.
Источники литературы:Sources of literature:
1) Мухутдинов М., Мусаев Э.С. Оптические методы и устройства контроля влажности. М. Энергоатомиздат, 1986, с. 96.1) Mukhutdinov M., Musaev E.S. Optical methods and humidity control devices. M. Energoatomizdat, 1986, p. 96.
2. Тахакаси Ф. Измерение и автоматическое регулирование влажности в производственных процессах: Пер. с япон. Кэйсо, 1974, т. 17, № 2, с. 10-17.2. Tahakashi F. Measurement and automatic regulation of humidity in production processes: Trans. with japan. Keisho, 1974, v. 17, No. 2, p. 10-17.
- 1 032591- 1 032591
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201700015A EA032591B1 (en) | 2016-10-11 | 2016-10-11 | Infrared reflecting moisture content meter for loose and powdered materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201700015A EA032591B1 (en) | 2016-10-11 | 2016-10-11 | Infrared reflecting moisture content meter for loose and powdered materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201700015A1 EA201700015A1 (en) | 2018-04-30 |
| EA032591B1 true EA032591B1 (en) | 2019-06-28 |
Family
ID=62045896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201700015A EA032591B1 (en) | 2016-10-11 | 2016-10-11 | Infrared reflecting moisture content meter for loose and powdered materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA032591B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4279903A1 (en) * | 2022-05-18 | 2023-11-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Moisture sensor and image forming apparatus |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4302108A (en) * | 1979-01-29 | 1981-11-24 | Polaroid Corporation | Detection of subsurface defects by reflection interference |
| RU2009472C1 (en) * | 1991-06-28 | 1994-03-15 | Афанасьев Алексей Егорович | Method of simultaneous determining humidity and bulk density of milled peat |
| RU2022257C1 (en) * | 1991-05-12 | 1994-10-30 | Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им.А.Н.Севченко | Infrared moisture meter to measure moisture content of capacitor paper |
| RU2113711C1 (en) * | 1997-12-26 | 1998-06-20 | Закрытое акционерное общество Международная компания "Луч" | Infrared humidity meter of dry products and materials |
| RU2321843C2 (en) * | 2003-06-25 | 2008-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Аквар-систем" | Paper fiber humidity and mass ir detector |
-
2016
- 2016-10-11 EA EA201700015A patent/EA032591B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4302108A (en) * | 1979-01-29 | 1981-11-24 | Polaroid Corporation | Detection of subsurface defects by reflection interference |
| RU2022257C1 (en) * | 1991-05-12 | 1994-10-30 | Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им.А.Н.Севченко | Infrared moisture meter to measure moisture content of capacitor paper |
| RU2009472C1 (en) * | 1991-06-28 | 1994-03-15 | Афанасьев Алексей Егорович | Method of simultaneous determining humidity and bulk density of milled peat |
| RU2113711C1 (en) * | 1997-12-26 | 1998-06-20 | Закрытое акционерное общество Международная компания "Луч" | Infrared humidity meter of dry products and materials |
| RU2321843C2 (en) * | 2003-06-25 | 2008-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Аквар-систем" | Paper fiber humidity and mass ir detector |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4279903A1 (en) * | 2022-05-18 | 2023-11-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Moisture sensor and image forming apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201700015A1 (en) | 2018-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101718670B (en) | Device and method for simultaneously monitoring flue gas particles and polluted gases on line | |
| JP6246376B2 (en) | Nephelometric turbidimeter and method for detection of contamination of a nephelometric turbidimeter sample cuvette | |
| CN106461539A (en) | Spectrophotometer with variable optical path length cell | |
| EP3264065B1 (en) | Particulate matter detector | |
| PT106279A (en) | SENSOR AND METHOD FOR TURBULATION MEASUREMENT | |
| EA032591B1 (en) | Infrared reflecting moisture content meter for loose and powdered materials | |
| US3013466A (en) | Turbidity measuring instrument | |
| JP6425178B2 (en) | Raman scattered light detection device and Raman scattered light detection method | |
| EA032805B1 (en) | Infrared reflecting moisture content meter for agricultural forage crops | |
| RU2321843C2 (en) | Paper fiber humidity and mass ir detector | |
| JP7291109B2 (en) | Paper web measuring device and method | |
| CN115165683A (en) | Aerosol particle size distribution measuring method and system | |
| CN109459361B (en) | Dust measurement system | |
| CN103267744A (en) | turbidity optical detection device based on rectangular prism | |
| RU2013103373A (en) | METHOD FOR CONTACTLESS OPTICAL-LASER DIAGNOSTICS OF NON-STATIONARY HYDRAULIC FLOW AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| KR20130029997A (en) | Method for repressing reflective light from surface in flow measurement with particle image velocimetry by fluorescent material particle | |
| CN202869924U (en) | Apparatus for monitoring fine particulates in air | |
| RU159104U1 (en) | DEVICE FOR CONTROL OF AEROSOL FLOWS PARAMETERS | |
| RU2822299C1 (en) | Device for determining content of oil and mechanical particles in bottom water | |
| JPS5868645A (en) | Method for measuring concentration of particles | |
| RU160748U1 (en) | SMOK ALARM | |
| RU142199U1 (en) | TRACK GAS ANALYZER | |
| SU807177A1 (en) | Device for determining the content of fat and protein in milk and dairy products | |
| RU2691978C1 (en) | Optical dust meter | |
| JP2570804Y2 (en) | Turbidity measuring device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU |