FI71201B - Anordning foer maetning av fraon ett visst vaerde avvikande avikelser i en viss egenskap hos material - Google Patents

Description

I ·ϊ KUULUTUSJULKAISU ηΛ0ΠΛ •$SF® ™ 11 UTLÄGG NIN GSSKRIFT /I^Ui n H-, *· ,- L * f »,· ·, r ·: . -IL,, v (45) 11 imc (51) Ky.lk.'/lM.CI/ G OI N 21/25 (21) Patenttihakemus — Patentansökning 773**57 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 16.1 1.77 (Fl) (23) Alkupäivä — Glltlghettdag 1 6.1 1 . 77 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentllg 28.06.78

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksi panon ja kuu!, julkaisun pvm. _ li# .08.86

Patent- och registerstyrelsen V ' Ansökan utlagd och utl.skrlften publicerad (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Bcgärd prioritet 27.12.78 USA(US) 75*117** (71) Sentrol Systems Ltd., ****01 Steeles Avenue West, Downsview, Ontario, Kanada(CA) (72) John W. Mactaggart, Bolton, Ontario, Kanada(CA) (7**) Leitzinger Oy (5**) Laite materiaalin tietyn ominaisuuden ennalta määrätyn arvon suhteen tapahtuvien poikkeamien mittaamiseksi - Anordning för mätning av fran ett visst värde avvikande avvikelser i en viss egenskap hos material

Keksinnön kohteena on laite materiaalin tietyn ominaisuuden ennalta määrätyn arvon suhteen tapahtuvien poikkeamien mittaamiseksi ja varsinkin laite liikkuvan ainerainan kosteuspitoisuuden määräämiseksi mittaamalla kahden intrapunasäteily-kimpun suhteellinen heijastuminen.

Hyvin tunnetussa menetelmässä aineosan, kuten vesipitoisuuden määräämiseksi aineessa, mitataan suhteellinen intrapunahei-jastus. Jonkin määrätyn aineen resonanssia vastaavilla määrätyillä aallonpituuksilla tutkittavan aineen absorptio ja siten heijastus vaihtelee huomattavasti aineosapitoisuuden mukaan, kun taas resonanssiaallonpituuteen liittymättömillä aallonpituuksilla absorptioaste on verraten muuttumaton aineen koostumuksen muutoksiin nähden. Mittaamalla aineen heijastuksen suhde resonanssi- ja ei-resonanssiaallonpituuksilla aineosa-pitoisuus voidaan määrätä yksinkertaisesti ja nopeasti. Tämän 2 71201 tekniikan useissa sovellutuksissa sekä sädekimppu resonanssi-aallonpituudella että ei-resonanssiaallonpituudella tai vertailusädekimppu saadaan samasta säteilylähteestä käyttämällä katkomispyörää vuorottelevien säteilypulssien saamista varten. Eräs tällainen laite on esitetty US-patenttijulkaisussa 3,150,264.

Edellä esitettyjä järjestelmiä käytetään usein rainalle sovitettuina mitattaessa paperimassarainojen tai sen tapaisten kosteuspitoisuus. Tällaiset järjestelmät ovat kuitenkin virhealttiita infrapunasäteilyn ilmaisuun käytettyjen kaikkien käytännön ilmaisimien luontaisen epälineaarisuuden johdosta. Epälineaarisuuden johdosta heijastuksen mittaaminen on herkkä vääriin infrapunalähteisiin, kuten itse liikkuvaan rainaan, joka voi olla niinkin kuuma kuin 150°C, nähden. Rainan värinästä ja sen tapaisesta johtuvat vaihtelut heijastuneiden resonanssi- ja ei-resonanssisäteilypulssien absoluuttisissa amplitudeissa voivat myös vaikuttaa mittaamiseen, vaikka vastaavien pulssien amplitudit vaihtelevatkin suhteellisesti. Lopuksi ilmaisimen epälineaarisuus tekee heijastussuhteen mittaamisen herkäksi ympäristön lämpötilan muutoksista johtuville toimintakohdan muutoksille.

Virheitä voi syntyä myös silloin, kun rainan värinä sisältää katkomisjaksolukua, joka tavallisesti on noin 10 Hz, lähellä olevia jaksolukukomponentteja. Koska laite ei voi erottaa rainan värinästä ja aineen koostumukset muutoksista johtuvia amplitudin vaihteluja toisistaan, niin mitattu heijastussuhde sisältää väärän komponentin jaksoluvulla, joka on sama kuin värinäjaksoluvun ja katkomisjaksoluvun erotus.

Keksinnön yhtenä tehtävänä on aikaansaada kosteudenmittaus-laite, jota voidaan käyttää nopeasti liikkuvan rainan kosteuden mittaamiseen.

li 3 71201

Keksinnön toisena tehtävänä on aikaansaada kosteudenmittaus-laite, joka on tunteeton vääriin säteilylähteisiin ja ympäristön lämpötilan muutoksiin nähden.

Keksinnön liitteenä on aikaansaada kosteudenmittauslaite, joka on tunteeton rainan värinään nähden.

Nämä tehtävät on keksinnön mukaisesti ratkaistu siten, että laitteeseen kuuluu säteilylähde, ulostulon antava säteily-ilmaisin, elimet lähteestä tulevan säteilyn kytkemiseksi ilmaisimeen pitkin polkua, johon mainittu materiaali vaikuttaa, ensimmäisen aallonpituuden (mittausaallonpituuden) läpipäästävä säteilysuodatin, toisen aallonpituuden (referenssiaallon-pituuden) läpipäästävä säteilysuodatin, elimet ensimmäisen ja toisen suodattimen järjestämiseksi peräjälkeen mainitulle polulle vastaavan ilmaisimesta tulevan ensimmäisen ja toisen ulostulon aikaansaamiseksi, jolloin ensimmäinen ja toinen suodatin on järjestetty läpäisykyvyltään sellaisiksi, että ilmaisimesta tuleva ensimmäinen ja toinen ulostulo ovat oleellisesti yhtä suuria silloin, kun materiaalilla on mainittu ennalta määrätty ominaisuusarvo.

Erään edullisen sovellutusmuodon mukaan on järjestetty siten, että mainittu materiaalin ominaisuus on kosteuspitoisuus, jolloin ensimmäisellä säteilysuodattimella on suhteellisen suuri läpäisykyky veden resonanssiaallonpituudella ja toisella säteilysuodattimella suhteellisen alhainen läpäisyky referens-siaallonpituudella.

Erään toisen sovellutusmuodon mukaan on järjestetty siten, että säteilyiImaisin on lämpötilaherkkä, lisäksi on järjestetty elimet referenssisignaalin aikaansaamiseksi, elimet ilmaisimen ulostulon vertaamiseksi referenssisignaalin kanssa ja elimet, jotka reagoivat vertailuelimiin säteilyilmais imen lämpötilan muuttamiseksi asteittaisesti sellaiseen suuntaan, 4 71201 että sen ulostulo tulee oleellisesti yhtä suureksi referenssi-signaalin kanssa.

Vielä erään edullisen sovellutusmuodon mukaan on järjestetty siten, että säteilyilmaisin on lämpötilaherkkä, lisäksi on järjestetty elimet referenssisignaalin aikaansaamiseksi, elimet näytteen ottamiseksi ilmaisimen ulostulosta synkronisesti suodattimien polulla tapahtuvan välityksen kanssa, elimet ilmaisimen ulostulosta otetun näytteen vertaamiseksi referenssisignaalin kanssa ja elimet, jotka reagoivat vertailu-elimiin lämpötilan muuttamiseksi asteittaisesti sellaiseen suuntaan, että sen ulostulo tulee oleellisesti yhtä suureksi referenssisignaalin kanssa.

Oheisissa piirustuksissa, joihin tässä selityksessä viitataan, ja joissa on käytetty samoja viitenumerolta osoittamaan samoja osia eri kuvioissa esittää:

Kuvio 1 kosteudenmittauslaitetta sivulta katsottuna ja osittain leikattuna.

Kuvio 2 äänirautaa päältä katsottuna,

Kuvio 3 optista rakoa päältä katsottuna, kuvio 4 laitteen merkintäkäsittelyosaa kaavioi1isesti, kuvio 5 ääniraudan kärkien siirtymiskäyrää vaihekulman funktiona, kuvio 6 säitelyilmaisimen kehittämää tyypillistä aallonmuotoa, ja kuvio 7 kaaviollisesti keksinnön mukaisen laitteen vaihtoehtoista merkinkäsittelypiiriä.

71201

Piirustuksiin viitaten keksinnön mukainen kosteudenmittauslaite, jota yleisesti osoittaa viitenumero 10 on asetettu liikkuvan paperi-rainan 12 tai sen tapaisen pintaan päin. Yhdensuuntaistava linssi 16 suuntaa säteilyn hehkulampusta 14 tai muusta sopivasta säteilylähteestä säteilytietä 17 pitkin rainan 12 pintaan. Äänirauta 18, jonka resonanssijaksoluku on 80 Hz ja jonka toiseen päähän on kiinnitetty läpikuultamaton suodattimenpidin 20 on järjestetty siten, että suodattimenpidin 20 on säteilytiellä 17. Vastapaino 21 on kiinnitetty ääniraudan 18 tasapainottamiseksi sen toiseen päähän. Välike 22 erottaa ääniraudan 18 kehykseen 26 kiinnitetystä kannatinosasta 24. Päiden väliin on sijoitettu kelalaite 28, joka on käämitty kesto-magneetille 30. Kelalaitteessa on käyttökela 32 ja ottokela 34 (kuvio 4) .

Ottokela 34 on kytketty ääniraudan ohjauspiiriin, jota yleisesti osoittaa viitenumero 36. Ohjauspiirissä 36 ottokelaan 34 kytketty ilmaisin 38 antaa ottokelamerkin verhokäyrää edustavan merkin. Ilmaisimen 38 verhokäyrämerkki syötetään yhdessä lähteestä 40 tulevan vertailumerkin kanssa vertailijaan 42. Vertailijän 42 ulostulo on kytketty vahvistukseltaan säädettävän vahvistimen 44 vahvistuksen säädön sisäänmenoon. Ottokela 34 on yhdistetty vahvistimen 44 merkin sisäänmenoon. Vahvistimen 44 ulostulo on yhdistetty käyttökelaan 32.

Ohjauspiiri 36 varmistaa ääniraudan värähtelyn vakioamplitudin. Kun laite on ensin viritetty, niin ulostulo kelasta 34 ja siten ilmaisimesta 38 on nolla. Vertaili ja 42 antaa suurimman vahvistuksen vahvistimesta 44 ja värähtelyt syntyvät. Kun ulostulomerkki ilmaisimesta 38 tulee oleellisesti samaksi kuin vertailumerkki 40, niin vertailija pienentää vahvistimen 44 vahvistuksen vertailumerkin 40 määräämällä halutulla amplitudilla tapahtuvan värähtelyn ylläpitämiseen riittävään arvoon.

Suodattimenpidin 20 pitää kahta välimatkan päässä toisistaan olevaa raon muotoista suodatinta 46 ja 48. Suodattimet on järjestetty siten, että ne katkaisevat säteilytien 17, kun suodattimennidintä kannattava ääniraudan pää saavuttaa suurimman poikkeamansa tasapainoasennosta. Rakojen 46 ja 48 suuntaiseksi järjestetty kiinteä rako 50 on sijoitettu säteilytielle 17. Raon 50 leveys on pienenpi kuin suodatintien 46 ja 48 sen varmistamiseksi, että siirretyn sädekimpun amplitudi on verraten tunteeton ääniraudan 18 värähtelyn amplitudin vaihtelujen suhteen.

6 71201

Suodattimet 46 ja 48 on valittu päästämään vastaavasti säteilyn, jolla on vertailuaallonpituus, joka eroaa mitattavan aineen aineosien kaikista resonanssiaallonpituuksista ja säteilyn, joka vastaa tällaisen ainesosan resonanssiaallonpituutta. Paperirainan kosteusmit-tauksen tyypillisessä sovellutusmuodossa vertailuaallonpituussuodat-timen 46 nauhapäästöaallonpituus voi olla 1,81 mikronia, kun taas resonanssiaallonpituussuodattimen 48 nauhapäästöaallonpituus voi olla 1,94 mikronia. Olettaen, että haluttu tai normaali kosteuspitoisuus on noin 18 %, on resonanssiaallonpituussuodattimen 48 läpipäästökyvyn oltava noin 25 % suurempi kuin vertailusuodattimen 46. Suuremmilla tai pienemmillä halutuilla kosteuspitoisuuksilla määrää 25 % on suurennettava tai pienennettävä vastaavasti.

Rainasta 12 heijastunut säteily menee infrapunaisen läpipäästävän kvartsi-ikkunan 52 läpi, ja sen kerää säteily tien 17 kanssa samankeskiseksi järjestetty integroiva pallo 54. Integroivaan palloon 54 on järjestetty hajoittavasti heijastava sisäpinta, kuten lingottua alu-miriiumia oleva sisäpinta, joka on karhennettu hiekkapuhalluksella tai sen tapaisella. Säteilytien 17 kanssa sama-akseliseksi järjestetty sylinterimäinen varjostin 56 estää tulevan ja heijastuneen säteilyn keskinäisen vaikutuksen ja varmistaa sen, ettei tuleva säteily kohtaa pallon 54 sisäpintaa. Pallon 54 yhdelle sivulle sijoitettu lyijysulfidi-ilmaisin 58, kuvio 1, tuntee heijastuneen säteilyn sen jälkeen, kun pallon 54 sisäpinta on sen hajoittanut. Ilmaisinta 58 jäähdyttää ympäröivä vesivaippa 60, jonka läpi pumpataan vettä tai muuta nestettä, ja samanaikaisesti sitä kuumentaa kuumennuselementti 62, jota ohjataan alempana esitettävällä tavalla. Pallon 54 sisustassa edullisesti vaikuttaa kuivan typpikaasun paine suhteellisen kosteuden muutoksista johtuvien epätarkkuuksien poistamiseksi ja optisten ja mekaanisten osien suojaamiseksi. Tämän johdosta varjostimessa 56 on kvartsi-ikkuna 53.

Ilmaisimen 58 yksi napa on kytketty vakiojännitteistä tasavirtaa syöttävään linjaan 64. Ilmaisimen 58 toinen napa on kytketty maahan lämpötilakompensoidun vastuksen 66 kautta. Ilmaisimen 58 ulostulo vastuksen 66 1iitäntäkohdassa käsittää sarjan vuorottelevia pulsseja 68 ja 70 (kuvio 5), jotka vastaavat, vastaavasti vertailu- ja reso-nanssiaallonpituuksilla heijastuneen säteilyn voimakkuutta ja sisältää verraten vakion "taustamerkin" 72, joka vastaa ilmaisimen ulostuloa kaiken tulevan säteilyn puuttuessa. Pulssit 68 ja 70 esiintyvät vas 71201 taavasti ääniraudan päiden ollessa suurimmassa positiivisessa ja negatiivisessa siirrynnässä (kuvio 2), jolloin vastaavat suodattimet 46 ja 48 ovat säteilytiellä 17. Asian valaisemista varten ainoastaan vertailupulssin 68 amplitudi on esitetty huomattavasti suuremmaksi kuin resonanssiaallonpituuspulssin 70 amplitudi, joka olisi asianlaita, jos suodattimi11a 46 ja 48 olisi oltava pääasiallisesti samat läpäisykyvyt. Kuitenkin, kuten edellä on mainittu, suodattimen 46 läpäisykyky on likimain resonanssiaallonpituudella tapahtuvan sädekimpun absorptiosta johtuvan vaimenemisen verran pienempi. Taus-tamerkki 72 on havaittavissa, kun ääniraudan päät ovat tasapainoasennossaan, ja säteilytien 17 sulkee läpikuultamaton suodattimenpidin 20. Suodattimien väliin sijoitetun suodattimenpitimen 20 läpikuulta-mattoman osan leveyden on oltava suurempi kuin raon 50 leveys tulevan säteilyn täydellisen katkaisun varmistamiseksi. Ilmaisimen ulostulo on yhdistetty puskurivahvistimeen 74. Näyte- ja pitopiirit 76, 78 ja 80 ottavat näytteitä puskurivahvistimen 74 ulostulosta toimintajakson eri hetkinä. Tarkemmin sanottuna linja 82 varustaa piirin 76 näytepulssilla 90° kohdassa tai positiivisen siirtymisen ollessa suurin siten, että piiri 76 antaa vertailuaallonpituuspuls-sia 68 vastaavan ulostulon. Samoin linja 84 varustaa piirin 78 kohdassa 270° tai negatiivisen siirtymisen ollessa suurin siten, että piiri 78 antaa resonanssiaallonpituuspulssia 70 vastaavan ulostulon. Kolmas linja 86 varustaa piirin 80 kohdissa 0° ja 180° tai päiden siirtymisen ollessa nolla siten, että piiri 80 antaa tausta-merkkiä 72 vastaavan ulostulon. Näyte- ja pitopiirit 76 ja 80 käyttävät differentiaalivahvistimen 88 vastaavaa positiivista ja negatiivista sisäänmenoa korjatun vertailuaallonpituusmerkin saamiseksi, joka on kompensoitu taustamerkkiin 72 nähden. Samoin näyte-ja pitopiirit 78 ja 80 käyttävät differentiaalivahvistimen 90 vastaavaa positiivista ja negatiivista sisäänmenoa korjatun resonanssiaallonpi tuusmerkin saamiseksi, joka on kompensoitu taustamerkkiin 72 nähden. Vahvistimien 88 ja 90 ulostuloihin vastaava jakajapiiri 92 antaa näiden kahden merkin suhdetta edustavan ulostulon. Piirin 92 ulostulo syötetään graafiseen tai muuhun tallentimeen 94 ja sitä voidaan käyttää sopivan takaisinsyöttö-ohjauspiirin käyttämiseen (ei esitetty).

Piirillä 80 saatu taustakomponentti muodostaa myöskin merkin kuumen-nuselementtiin 62 syötetyn sähkötehon ohjaamiseksi. Tarkemmin sanottuna piirin 80 ulostulo on kytketty differentiaalivahvistimen 96 negatiiviseen sisäänmenoon. Vahvistimen 96 positiivinen sisäänmeno on 8 71201 kytketty lämpötilakompensoitujen vastusten 98 ja 100, jotka on kytketty sarjaan maan ja linjan 64 välille, yhteiseen napaan. Differentiaalivahvistimen 96 ulostulo on kytketty tehovahvistimeen 102, joka käyttää kuumennuselementtiä 62. Vastukset 98, 100 ja 66 yhdessä ilmaisimen 58 kanssa muodostavat siltapiirin. Siltapiiri on nollattu ilmaisimen 58 lämpötilan ohjauksella. Joko ilmaisimen tai rainan lämpötilan noususta johtuva taustamerkin 72 amplitudin kasvu aiheuttaa suuremman ulostulon näyte- ja pitopiiristä 80. Tämä suurentunut ulostulo vuorostaan pienentää ulostuloa differentiaalivahvistimeseta 92. Tämän johdosta vahvistin 102 syöttää vähemmän tehoa kuumennus elementtiin 62 ja mahdollistaa ilmaisimen 58 jäähdyttämisen vesivaipalla 60. Samoin lämpötilan laskemisesta johtuva taustamerkin 72 amplitudin pieneneminen aiheuttaa suuremman tehonsyötön kuumennuselementtiin 62 ja siten nostaa ilmaisimen 58 lämpötilaa.

Näytepulssit linjoihin 82, 84 ja 86 saadaan yleisesti viitenumerolla 106 osoitetulla pulssigeneraattoripiirillä. Tässä piirissä ottoke-laan 34 vastaava puskurivahvistin 108 käyttää Schmitt-liipaisinta 110 ja derivaattoria 112. Schmitt-liipaisin 112 käyttää kertaliipaisu-multivibraattoria 110, joka antaa ulostulopulssin aina, kun vahvistimen 108 ulostulo muuttuu negatiivisesta positiiviseksi. Schmitt-liipaisin käyttää myöskin toista kertaliipaisumultivibraattoria 116 invertoijän 114 kautta. Derivaattori 112 käyttää Schmitt-liipaisinta 120. Schmitt-liipaisin 120 vuorostaan käyttää suoraan kertaliipaisumultivibraattoria 122 ja toista kertaliipaisumultivibraattoria 124 invertoijan 126 kautta. Multivibraattori 122 antaa ulostulopulssin aina, kun derivaattorin 112 ulostulo muuttuu negatiivisesta positiiviseksi. Kertaliipaisumultivibraattorit 122 ja 124 on kumpikin kytketty OR-portin 128 sisäänmenoihin.

Ottokelan 34 ulostulo on kuviossa 5 esitetyn siirtymisen derivaattaan ajan suhteen verrannollinen sinimerkki. Vahvistin 108 antaa tämän kosinimerkin Schmitt-liipaisimeen 110 ja derivaattoriin 112. Derivaattori 112 lisäksi derivoi kosinimerkin ja antaa invertoidun sini-merkin Schmitt-liipaisimeen 120. Värähtelyjakson kohdassa 180°, kun ääniraudan päät ovat tasapainoasennossaan derivaattorista 112 tuleva invertoitu sinimerkki muuttuu positiivisesta negatiiviseksi aiheuttaen ulostulopulssin multivibraattorista 122, joka on kytketty OR-portin 128 kautta linjaan 86. Samoin kohdassa 0° ääniraudan päiden ollessa tasapainoasennossaan invertoija 126 saattaa multivibraattorin 124 9 71201 antamaan pulssin, joka on myöskin kytketty OR-portin 128 kautta linjaan 86. Kun kohdassa 270° ääniraudan päät saavuttavat suurimman negatiivisen siirtymisensä, muuttuu vahvistimen 108 antama kosini-merkki negatiivisesta positiiviseksi, ja multivibraattori 118 antaa pulssin linjaan 84. Samoin kohdassa 90°, kun ääniraudan päät saavuttavat suurimman negatiivisen siirtymisensä, invertoija 114 saattaa multivibraattorin 116 antamaan pulssin linjaan 82. OR-portti 128 antaa näin pulssin linjaan 86 aina, kun ääniraudan päät ohittavat tasapainoasentonsa, kun taas kertaliipaisumultivibraattorit 116 ja 118 antavat pulssit linjoihin 82 ja 84 aina, kun ääniraudan päät saavuttavat suurimman positiivisen ja negatiivisen siirtymisensä vastaavasti .

Kuviossa 4 esitetyssä piirissä lämpötilanohjausmerkki saadaan ottamalla näyte ilmaisimen ulostulosta pimeän jakson aikana. Käytännössä vertailuaallonpituuspulssin 68 ja resonanssiaallonpituuspulssin 70 amplitudin huippuarvo on riittävän vakio pitkän ajanjakson aikana siten, että kuumennuselementtiä 82 voidaan ohjata merkillä, joka yksinkertaisesti on ilmaisimen ulostulon aikakeskiarvo. Kuviossa 7 on esitetty vaihtoehtoinen merkinkäsittelypiiri, jossa ilmaisimen ulostuloa käytetään suoraan kuumennuselementin 62 ohjaukseen. Tarkemmin sanottuna ilmaisin 58 on kytketty 100 voltin tasapotentiaalin antavan linjan 130 ja differentiaalivahvistimen 132 negatiivisen si-säänmenon väliin. Vahvistimen 132 positiivinen sisäänmeno on kytketty lämpötilakompensoituun vastukseen 134, jonka toinen napa on kytketty linjaan 130. Ilmaisin 58 ja vastus 134 muodostavat itse asiassa tasapainotetun sillan alemman puoliskon ylemmän puoliskon ollessa muodostettu vahvistimen 132 kummankin sisäänmenon sisäisistä vastuksista. Vahvistin 132 on kytketty vastuksen 135 kautta suurivahvistuksisen invertoivan käyttövahvistimen 136 sisäänmenoon. Vahvistimen 136 ulostulo syötetään invertoivaan tehovahvistimeen 138 sekä takaisin sen sisäänmenoon srjaan kondensaattorin 139 kanssa kytketyn vastuksen 137 kautta. Kondensaattorin 139 ja vastuksen 135 arvot ovat sellaiset, että ne antavat noin 30 sekunnin aikavakion. Vahvistin 136 toimii näin oleellisesti integraattorina. Vastus 137 saattaa vahvistimen 136 antamaan jokseenkin verrannollisen ulostulon kuumentimen ohjaus-piirin stabiilisuuden varmistamiseksi. Tehovahvistin 138 on kytketty kuumennuselementin 62 toiseen napaan, ja sen toinen napa on kytketty +28 voltin tasaponteitaalin antavaan linjaan 140.

71201 10

Edellä esitetty piiri muodostaa negatiivisen takaisinsyöttöjärjestel-män kuumennuselementin 62 lämpötilan ohjaamista varten. Ilmaisimen 58 lämpötilan noususta seuraa vastaava ilmaisimen vastuksen pieneneminen. Tämän johdosta vahvistimen 132 negatiiviseen sisäänmenoon johdettu merkki tulee negatiivisemmaksi. Vahvistin 132 antaa näin positiivisemman ulostulon ja pienentää siten kuumennuselementtiin 62 syötettyä tehoa. Samoin ilmaisimen 58 lämpötilan pieneneminen aikaansaa vähemmän positiivisen ulostulon vahvistimesta 138 näin lisäten kuumennuselementtiin 62 syötettyä tehoa.

Differentiaalivahvistin 132 on myöskin kytketty vertailuaallonpituus-pulssia 68 ja resonanssiaallonpituuspulssia 70 käsittelevään merkin-käsittelypiirin osaan. Tarkemmin sanottuna vahvistin 132 käyttää ei-invertoivaa puskurivahvistinta 144 sulkukondensaattorin 142 kautta. Vahvistimen 144 ulostulo, joka muodostaa nolla-aika-keskiarvo-vaih-tovirtamerkin, jolla on sama aallonmuoto kuin kuviossa 6 on esitetty, syötetään palautuskondensaattorin 145 kautta portilla varustettuun tasavirtatason palauttavaan piiriin 146. Piiri 146 voi olla tavallista tyyppiä, jossa tavaloisesti johtamaton tai kykenemättömäksi tehty portti valinnallisesti saatetaan kykeneväksi AND-piirillä 172 kytkemään linja 147 hetkellisesti maahan. Piirin 146 portin sisäänmenoon värähtelyjakson kohdissa 0° ja 180° syötetyt porttipulssit lataavat kondensaattorin 145 pimeän jakson aikana tulevalla merkillä saavutettuun tasoon. Kondensaattori 145 antaa näin siirtyneen jännitteen, joka riittää palauttamaan pimeän jakson aikana tulevan merkin tason nollaksi. Linjassa 147 olevalla merkillä on näin identtinen muoto kuviossa 6 esitetyn kanssa, mutta se on riittävästi siirtynyt aikaansaamaan nolla-ulostulon pulssien välisten pimeiden jaksojen aikana.

Piiri 146 käyttää kahta näyte- ja pitopiiriä 148 ja 150, jotka on portilla ohjattu värähtelyjakson kohdissa 270° ja 9° saamaan vertailu-aallonpituus- ja resonanssiaallonpituusmerkit vastaavasti. Näyte- ja pitopiirit 148 ja 150 käyttävät vastaavaa ei-invertoivaa vahvistinta 152 ja 154. Vahvistin 152 on yhdistetty suhteenmääräämispiirin 156 laskijan sisäänmenoon, jonka nimittäjäsisäänmenoa syöttää piiri 154.

Piiri 156 antaa suhdemerkin linjaan 158, joka voidaan kytkeä sopivaan ohjausjärjestelmään tai tallentimeen.

Merkinkäsittelypiirissä on myöskin yleisesti viitenumerolla 160 li 11 71201 osoitettu porttipulssinkehityspiiri. Piirissä 160 ei-invertoiva ottokelaan 34 vastaava puskurivahvistin 162 käyttää vaihelukitun värähtelypiirin 164 yhtä sisäänmenoa. Värähtelypiiri 164 on tavallista tyyppiä, jossa on sisäisen vaiheherkän ilmaisimen ohjausmerkkiin vastaava sisäinen jänniteohjattu värähtelijä. Piirin 164 väräh-telijäosa on viristetty nimellisjaksoluvulle 320 Hz tai ääniraudan 18 nelinkertaiselle jaksoluvulle. Vaiheherkkä ilmaisinosa saa yhden sisääntulon vahvistimesta 162 ja toisen sisääntulon jaksoluvunjakajän 168 ulostulosta A2.

Piirin 164 ulostulo käyttää jaksoluvunjakajaa 166, joka jakaa sisään-tulojaksoluvun kahdella. Piirissä 166, joka voi olla D-tyyppinen keinupiiri, on tavallinen ulostulo Ai ja invertoitu ulostulo Ai. Piiri 166 muuttaa tilaa vastatessaan värähtelijän 164 antaman merkin positiivisiksi muuttuviin muutoksiin. Piirin 166 tavallinen ulostulo käyttää toista jaksoluvunjakajaa 168, jossa myöskin voi olla D-tyyppinen keinupiiri, ja joka jakaa sisääntulojaksoluvun toisella kahdella. Piirillä 168 on tavallinen ulostulo A2 ja invertoitu sisäänmeno A2. Kuten piiri 166 piiri 168 muuttaa tilaa vastatessaan sisäänmenonsa positiivisiksi muuttuviin muutoksiin. Jaksoluvunjakajan 168 tavallisessa ulostulossa A2 on 80 Hz neliöaalto, joka, kuten edellä on osoitettu, muodostaa piirin 164 vaiheherkän ilmaisinosan toisen si-säänmenon.

Piirin 164 vaiheherkkä ilmaisinosa antaa ohjausmerkin, joka vastaa sen sisäänmenojen tuloksen aikakeskiarvoa. Piirin 164 värähtelijä-osa pienentää tai suurentaa jaksolukuaan vastatessaan positiiviseen ja negatiiviseen ohjausmerkkiin vastaavasti siten, että tasapainotilassa A2 merkki jää jälkeen vahvistimen 162 ulostulosta 90°. Piiri 168 täten muuttaa arvoon 1 ja 0 kohdissa 0° ja 180° vastaavasti.

Piiri 166 täten muuttaa arvoon 1 kohdassa 0° ja 180° ja arvoon 0 kohdassa 90° ja 270°, kun taas piiri 164 antaa ulostulon, joka muuttuu negatiivisesta positiiviseksi kuviossa 6 määritellyn 90° vaiheen kokonaisella kerrannaisilla.

Piirit 166 ja 168 ohjaavat portilla värähtelijäpiiriin 164 kytketyn kertaliipaisupiirin 170 ulostulon antamaan pulssin 90° kokonaisilla kerrannaisilla. Näin kohdassa 0° piirit 166 ja 168 antavat 1 arvoiset ulostulot Ai ja A2 ohjaamaan kertaliipaisupulssin AND-portin 172 läpi, joka antaa portinohjauspulssin piiriin 146. Kohdassa 90° piirit 71201 12 166 ja 168 antavat vastaavasti 1 arvoiset ulostulot ÄT ja A2 ohjaamaan kertaliipaisupulssin AND-portin 174 läpi näyte- ja pitopiirin 150 toimivaksi saattamista varten. Kohdassa 180° piirit 166 ja 168 antavat vastaavasti 1 arvoiset ulostulot Ai ja A2 kertaliipaisupulssin ohjaamiseksi taas AND-portin 172 läpi. Lopuksi kohdassa 270° laskimet 166 ja 168 antavat 1 arvoiset ulostulot Ai ja A2 kertaliipaisupulssin ohjaamiseksi AND-piirin 176 läpi näyte- ja pitopiirin 148 toimivaksi saattamista varten.

On selvää, että eräät piirteet ja aliyhdistelmät ovat hyödyllisiä, ja niitä voidaan käyttää viittaamatta muihin piirteisiin ja aliyhdis-telmiin. Tämä on tarkoituksena oheisissa patenttivaatimuksissa. Edelleen on ilmeistä, että erilaisia muutoksia voidaan tehdä yksityiskohtiin oheisten patenttivaatimusten puitteissa keksinnön puitteista poikkeamatta. Esimerkiksi, vaikka suodattimet 46 ja 48 on sijoitettu edullisesti esitetyllä tavalla säteilylähteen 14 ja rainan 12 väliselle säteilytielle, niin suodattimien ei tarvitse olla tällä tavalla sijoitettuja, vaan ne voivat haluttaessa olla sijoitetut rainan 12 ja ilmaisimen 58 väliselle heijastuneen säteilyn tielle. Myöskin, vaikka läpipäästötyyppisiä suodattimia on käytetty esitetyssä sovellu-tusmuodossa, on ilmeistä, että heijastustyyppisiä suodattimia myöskin voidaan käyttää. Sen tähden on ilmeistä, että keksintö ei ole rajoitettu esitettyihin ja selitettyihin yksityiskohtiin.

li

Claims (3)

13 71 201

1. Laite materiaalin tietyn ominaisuuden ennalta määrätyn arvon suhteen tapahtuvien poikkeamien mittaamiseksi, tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu säteilylähde (14), ulostulon antava säteilyilmaisin (58), elimet lähteestä (14) tulevan säteilyn kytkemiseksi ilmaisimeen pitkin polkua (17), johon mainittu materiaali vaikuttaa, ensimmäisen aallonpituuden (mittausaallonpituuden) läpipäästävä säteilysuodatin (48), toisen aallonpituuden (referens-siaallonpituuden) läpipäästävä säteilysuodatin (46), elimet (18) ensimmäisen ja toisen suodattimen järjestämiseksi peräjälkeen mainitulle polulle vastaavan ilmaisimesta tulevan ensimmäisen ja toisen ulostulon aikaansaamiseksi, jolloin ensimmäinen ja toinen suodatin on järjestetty läpäisykyvyltään sellaisiksi, että ilmaisimesta tuleva ensimmäinen ja toinen ulostulo ovat oleellisesti yhtä suuria silloin, kun materiaalilla on mainittu ennalta määrätty ominaisuusarvo.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu materiaalin ominaisuus on kosteuspitoisuus, jolloin ensimmäisellä säteilysuodattimella (48) on suhteellisen suuri läpäisykyky veden resonanssiaallonpituudella ja toisella säteilysuodattimella (46) suhteellisen alhainen läpäisyky referenssiaallon-pi tuudella.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että säteilyilmaisin (58) on lämpötilaherkkä, lisäksi on järjestetty elimet (134) referenssisignaalin aikaansaamiseksi, elimet (132) ilmaisimen ulostulon vertaamiseksi referenssisignaalin kanssa ja elimet (62), jotka reagoivat vertailuelimi in säteilyilmaisimen lämpötilan muuttamiseksi asteittaisesti sellaiseen suuntaan, että sen ulostulo tulee oleellisesti yhtä suureksi referenssisignaalin kanssa. 1 Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että säteilyilmaisin (58) on lämpötilaherkkä, lisäksi on järjestetty elimet (98) referenssisignaalin aikaansaamiseksi, elimet (80) 14 71201 näytteen ottamiseksi, ilmaisimen ulostulosta synkronisesti suodattimien (46, 48) polulla (17) tapahtuvan välityksen kanssa, elimet (96) ilmaisimen ulostulosta otetun näytteen vertaamiseksi referens-sisignaalin kanssa ja elimet (62), jotka reagoivat vertailuelimiin lämpötilan muuttamiseksi asteittaisesti sellaiseen suuntaan, että sen ulostulo tulee oleellisesti yhtä suureksi referenssisignaalin kanssa. 71201 15