HU198792B - Optical measuring apparatus for analysing compositions of material - Google Patents
Optical measuring apparatus for analysing compositions of material Download PDFInfo
- Publication number
- HU198792B HU198792B HU318887A HU318887A HU198792B HU 198792 B HU198792 B HU 198792B HU 318887 A HU318887 A HU 318887A HU 318887 A HU318887 A HU 318887A HU 198792 B HU198792 B HU 198792B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- light
- detector
- path
- filters
- ellipsoid
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
Description
A találmány tárgya optikai mérőberendezés anyagösszetételek elemzésére, amelynek legalább két különböző hullámhosszúságú fénysugarat, kibocsátó fényforása, a fénysugár útjába helyezett, a fénysugár útját és nyaláboltságát befolyásoló legalább egy optikai eleme, ugyancsak a fény útjába iktatott, legalább két monokromatikus szűrője, fotoelektromos átalakítója, a fotoelektromos átalakítóhoz kapcsolódó jelfeldolgozó és kiértékelő elektronikája, valamint az elemezendő összetételű anyagról visszaverődő fényt a fotoelektromos átalakítóra irányító forgási ellipszoid alakú felfogó ernyője van, amelynek közelebbi fókuszpontjában van a fotoelektromos átalakító elhelyezve. A találmány szerinti optikai mérőberendezés elsősorban ipari körülmények között, különféle összetételű anyagok elemzésére, különösen élelmiszeripari félkész- és késztermékek gyártásközi ellenőrzésére alkalmazható.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an optical measuring apparatus for analyzing material compositions having at least two light waves of different wavelengths, emitting light sources, at least one optical element disposed in the path of the beam, affecting the path and beam of the beam, at least two monochromatic photoelectric filters, a signal processing and evaluation electronics associated with the transducer and a rotating ellipsoid receiving screen directing the light reflected from the material to be analyzed to the photoelectric converter, the focal point of which is located at the photoelectric transducer. The optical measuring apparatus according to the invention can be used primarily in industrial conditions for the analysis of various compositions, in particular for the control of semi-finished and finished food products.
Régóta ismert, hogy a közeli infravörös fénnyel megvilágított szerves anyagok a fény egy részét elnyelik, egy részét visszaverik, egy részét pedig áteresztik. A visszavert vagy áteresztett fény arányának mérésével az anyag összetétele megállapítható. Az elmúlt 10-15 évben számos olyan mérőberendezést fejlesztettek ki, amelyek működése a fenti elven alapszik, ezen belül is a visszavert fény arányának mérési elvén működő berendezések terjedtek el jobban.It has long been known that organic matter illuminated by near-infrared light absorbs, reflects, and transmits some of the light. By measuring the ratio of reflected or transmitted light, the composition of the material can be determined. In the last 10-15 years, many measuring devices based on the above principle have been developed, including devices based on the principle of measuring the reflected light ratio.
E mérőberendezések legfőbb felhasználási területe elsősorban a különféle anyagok nedvességtartalmának mérése. Ez egyszerűen megvalósítható, mivel elegendő a viz abszorbciójának megfelelő hullámhosszon és egy attól különböző, a víztartalom változtatására érzéketlen hullámhosszon megméri a visszavert vagy áteresztett fénymennyiséget. Az US-PS 4 286 327 lajstromszámú szabadalmi leírás a közeli infravörös sugárzás tartományában üzemelő optikai analizátort ismertet, amelyben több különböző hullámhosszon üzemelő fényforrással, illetve a fényforrásokhoz rendelt szűrök révén monok romai kussá alakított fénysugárral világítják meg az elemezendő összetételű anyagot, és mérik az azon áthaladó vagy arról visszaverődő fény mennyiségét. A visszaverődő vagy áthaladó fény útjában közvetlenül elhelyezett fotoelektromos átalakító jelfeldolgozó és kiértékelő elektronikához kapcsolódik, amely a fényforrásokat vezérlő mikroprocesszort is tartalmaz, igy homogén, nagyjából változatlan sebességgel haladó, illetve vastagságú anyag esetén jól szabályozott, nagypontosságű anyagösszetétel elemzést valósit meg. A berendezés hiányossága azonban, hogy semmilyen intézkedést nem tartalmaz olyan esetekre, ha a vizsgálandó anyag összetétele, szemcsemérete, haladási sebessége vagy pedig vastagsága megváltozna. Ezek a változások pedig a viszgálat eredményét jelentősen befolyásolják, igy a berendezés számos helyen ipari célra nem használható.The main application of these measuring devices is primarily the measurement of the moisture content of various materials. This is easily accomplished by measuring the amount of light reflected or transmitted at a wavelength corresponding to water absorption and at a different wavelength, which is insensitive to water content change. US-PS 4 286 327 discloses an optical analyzer operating in the near infrared range which illuminates and transmits the substance of interest to the analyte by using a plurality of light sources at different wavelengths and by filters assigned to the light sources or the amount of light reflected from it. Directly positioned in the path of reflected or transmitted light, the photoelectric converter is coupled to signal processing and evaluation electronics, which includes a microprocessor controlling the light sources, for homogeneous, substantially constant velocity or, for material thickness, well-controlled, high-precision material composition analysis. A disadvantage of the apparatus, however, is that it does not include any measures for changes in the composition, particle size, travel speed or thickness of the test substance. These changes have a significant impact on the result of the inspection, so the equipment cannot be used for industrial purposes in many places.
A feldolgozó iparban számos helyen merül fel igény anyagok összetételének elemzésére, olyan területeken is, ahol a vizsgálandó anyag paraméterei, nevezetesen homogenitása, hőmérséklete, az anyagvastagság vagy az anyag távolsága a mérőberendezéstől nem vagy csak részlegesen teljesíthetők. Cigarettagyártás sorén például különböző típusú cigaretták més-més alapanyagból készülnek, amelyek nedvességtartalmát is eltérően érzékeli egy ilyentipusú mérőberendezés, emiatt a berendezéseket cigarettafajtánként kalib- rrálni kell.There are many places in the manufacturing industry where there is a need for analyzing the composition of materials, even in areas where the parameters of the test substance, namely homogeneity, temperature, material thickness or distance of the material from the measuring equipment, are not or only partially met. For example, in the cigarette production line, different types of cigarettes are made from other materials whose moisture content is sensed differently by a measuring device of this type, and therefore require calibration of each type of cigarette.
Húsipari gyártósoron az alapanyag öszszetéteiének változása mellett az elemezendő anyag hőmérséklete és a fotoelektromos átalakítótól, más néven detektortól való távolsága is állandóan változik, például a húsmassza keverése közben. Ilyen területeken további igényként merül fel a nedvességtartalom meghatározásán kívül például a zsirés fehérjetartalom meghatározása is.In addition to changes in the composition of the raw material in the meat production line, the temperature of the analyte and its distance from the photoelectric transducer, also known as the detector, are constantly changing, for example, while mixing the meat mass. In such areas, besides determining the moisture content, there is an additional need, for example, to determine the fat content of fats.
Több komponens egyidejű mérésére, valamint az elemezendő anyag változatosságából adódó mérési pontatlanságok csökkentésére ad útmutatást a GB-A 2 008 745 lajstromszámú szabadalmi leirás. Az ebben ismertetett spektrofométernek szélessávú fényt kibocsátó fényforássá, a fénysugár útjába iktatott, a fénysugár útját és nyálából tságát befolyásoló optikai elemei, nevezetesen lencséi, prizmái, fényrekesze valamint az elemezendő anyagról visszaverődő fényt fotoelektromos átalakítóra irányitó felfogó ernyője van. A fénysugár útjába forgathatóan ágyazott szűrőtárcsába helyezett, meghatározott hullámhosszú monokromatikus fényt átengedő szűrők vannak beiktatva, és a berendezés három különböző hullámhosszon mért fényintenzitást felhasználva ad használhatóbb eredményt. A berendezés eredeti cékitűzését maradéktalanul megvalósítja, csupán az az előfeltétel, hogy' az elemezendő összetételű anyag a berendezés fényérzékelő egységének felépítési sajátosságaiból következően mindig egy adott, fix távolságban helyezkedjen el a detektortól, illetve a felfogó ernyőtől.GB-A-2 008 745 provides guidance on the simultaneous measurement of multiple components and the reduction of measurement inaccuracies due to the variety of material to be analyzed. The optical elements of the spectrophotometer described herein have a photoelectric transducer incorporated into a broadband light source that influences the path and saliva of the light beam, namely lenses, prisms, apertures, and light reflecting from the analyte. Filters placed on a rotating filter disk rotatably embedded in the path of the beam are fitted with monochromatic light transmitters of defined wavelengths, and the apparatus provides a more useful result using three different wavelengths of light. The original aiming of the instrument is fully accomplished, provided that the material to be analyzed is always at a fixed distance from the detector and the receiving screen due to the construction features of the light sensing unit of the instrument.
Az ismert anyagösszetétel elemző mérőberendezések további hiányossága, hogy mérési pontosságukat érdemben befolyásolja a környezeti megvalósítás minősége, annak hullámhossza vagy frekvenciája vagy erőssége. Ennek a hibának a kiküszöbölésére mutat megoldást a GB-PS 1 380 725 lajstromszámú szabadalmi leírás, amelyben magát az anyagra kibocsátott vizsgáló fénysugarat modulálják a környezeti megvilágítás kiküszöbölni szándékolt zavaró paramétereivel összhangban.A further disadvantage of known material composition analyzing devices is that their measurement accuracy is significantly affected by the quality of the environmental implementation, its wavelength or frequency or strength. To overcome this error, GB-PS 1 380 725 discloses a modulation of the test light emitted to the material itself, in accordance with the ambient lighting parameters intended to eliminate it.
Erre a célra a nevezett leírásban a fénysugarat meghatározott frekvenciával szaggató forgó tárcsát helyeztek el, és a mérőberendezés jelfeldolgozó és kiértékelő elektronikája gondoskodik a zavaró környezeti fény ésFor this purpose, in the said specification, a rotating disk for chopping the light beam at a specified frequency is provided, and the signal processing and evaluation electronics of the measuring apparatus provides for interfering ambient light and
HU 198792 Β a modulált vizsgáló fénysugár megkülönböztetéséről. A mérőberendezés érzékelőegységében forgási paraboloid vagy ellipszoid alakú felfogóernyő helyezkedik el, amely a vizsgálandó anyagról visszaverődő fénysugarakat a közelebbi fókuszpontjában elhelyezett fotoelektromos átalakítóra vetíti. A berendezés adóegysége és vevőegysége mindazonáltal ügy helyezkedik el, hogy az elemezendő anyag vastagságának vagy az anyag vevőegységtől való távolságának a megváltozása esetén a berendezést újra kell kalibrálni a kielégítő pontosság fenntartása érdekében.EN 198792 Β on the distinction of modulated test light. The sensing unit of the measuring apparatus includes a rotating paraboloidal or ellipsoid-shaped catch screen which projects the light rays reflected from the test substance into a photoelectric transducer at its nearest focal point. However, the transmitter and receiver of the apparatus are subject to recalibration of the apparatus in the event of a change in the thickness of the material to be analyzed or in the distance from the receiver to maintain satisfactory accuracy.
A találmánnyal célunk olyan optikai mérőberendezés kialakítása, amely a fent ismertetett hiányosságok kiküszöbölésével az eddigieknél szélesebb körben, ipari célokra is felhasználható, és amelynek lényegesen kisebb az érzékenysége az elemezendő anyag inhomogenitása, hőmérséklete, haladási sebessége valamint az érzékelőtől mért távolsága okozta mérési hibákra. Célunk tovább, hogy a mérőberendezés viszonylag egyszerűen legyen gyártható és szerelhető, és üzem közben a mérési körülmények függvényében utánállitást, átkapcsolást ne tegyen szükségessé.The object of the present invention is to provide an optical measuring device which, by eliminating the above-mentioned drawbacks, can be used more extensively for industrial purposes and has significantly less sensitivity to measurement errors caused by the inhomogeneity, temperature, travel speed and distance from the sensor. Our aim is to make the measuring equipment relatively easy to manufacture and install, and in operation it does not require adjustment or switching, depending on the measuring conditions.
Találmányunk azon a felismerésen alapul, hogy az ismert mérőberendezések is alkalmasak lennének ipari környezetben, változó anyagjellemzők mellett is nagypontosságú anyagösszetétel elemzésére, ha függetleníteni lehetne érzékelőjüket a vizsgálandó anyag elhelyezkedésétől és szükség esetén jellemzőitől. Ezért a kibocsátott vizsgáló fénysugár és az anyagról visszaverődő fénynyaláb között olyan általános összefüggést kell megtalálnunk, amely eleve kijelöli a mérőberendezés vevőrészének elhelyezkedését, továbbá magát a vizsgáló fénysugarat kell a mérés során úgy módosítani, hogy az egyes mérések között elegendő idő maradjon a berendezés jelfeldolgozó és kiértékelő elektronikájának automatikus beszabályozására is.The present invention is based on the recognition that known measuring devices would also be capable of analyzing high accuracy material composition in an industrial environment, even with variable material characteristics, if their sensors could be independent of the location and, where appropriate, characteristics of the test substance. Therefore, a general relationship should be found between the emitted test light and the light reflected from the material, which predetermines the location of the receiving portion of the measuring apparatus, and the test light itself should be modified during the measurement so that sufficient time is left between each measurement. for automatic tuning of electronics.
A kitűzött feladat megoldása sorén anyagösszetétel elemzésére alkalmas optikai mérőberendezésből indultunk ki, amelynek legalább két különböző hullámhosszúságú fénysugarat kibocsátó fényforrása, a fénysugár útjába iktatott, a fénysugár útját és nyaláboltságát befolyásoló legalább egy optikai eleme, a fénysugár útjába iktatott legalább két monokromatikus szűrője, fotoelektromos átalakítója, ahhoz kapcsolódó jelfeldolgozó és kiértékelő elektronikája, az elemezendő összetételű anyagról visszaverődő fényt a fotoelektromos átalakítóra irányító forgási ellipszoid alakú felfogó ernyője van, amelynek közelebbi fókuszpontjában van a fotoelektromos átalakító, más néven detektor elhelyezve. Ezt a mérőberendezést a találmány értelmében úgy fejlesztettük tovább, hogy egy teljes forgási ellipszoid övszegnienséből kialakított felfogó ernyő optikai tengelye a fénysugár vetítési tengelyével olyan szöget zár be, amely azonos a felfogó ernyő optikai tengelye és a forgási ellipszoid távolabbi fókuszpontját a felfogóernyő két szélső pontjával összekötő egyenesek által bezárt szögek összegének felével, további a fénysugár útját befolyásoló optikai elemként beiktatott gyűjtőlencse a felfogó ernyőben kiképzett nyilas közvetlen környezetében van elhelyezve.In the solution of the present problem, we started with an optical measuring apparatus for analyzing material composition, having at least two light sources emitting at different wavelengths, at least one optical element in the path of the beam, at least one optical element in the beam, associated signal processing and evaluation electronics, a rotary ellipsoid receiving screen directing light from the material to be analyzed to a photoelectric converter having a focal point located within the photoelectric converter, also known as a detector. This measuring apparatus has been further developed in accordance with the present invention so that the optical axis of the receiving screen formed from the waist node of a complete rotary ellipsoid is at an angle equal to the optical axis of the receiving screen and the distal focal points of Half of the sum of the angles enclosed by an additional collector lens, which is mounted as an optical element affecting the path of the light beam, is placed in the immediate vicinity of the arrow trained in the receiving screen.
A találmány szerinti mérőberendezés egy előnyös kiviteli alakja értelmében a felfogó ernyő egy teljes forgási ellipszoid negyed övszegmenséből kialakított fémtükór, hiszen ez az alakzat az általában teljes forgási ellipszoid formában készülő homorú fémtükörból gazdaságosan vágással kialakítható. Ugyancsak előnyös a találmány értelmében, ha a fénysugár útjába iktatott, monokromatikus fényt kialakító szűrők forgathatóan ágyazott szűrőtárcsán ügy vannak elosztva, hogy a közöttük lévő terület meghaladja az egyes szűrők területét, valamint a szűrőtárcsán egy helyen két szűrő közötti távolság a többi szűrő ^όζοΙΗ távolság kétszeresére van megválasztva. Ez a megoldás biztosítja, hogy a két szomszédos szűrő közötti sötét rész a fénysugár útját hosszabb ideig zárja le, mint a szűrő tartózkodási ideje a fényütban, és így elegendő idő jut a detektor sötétáramának leniérésére, illetve nullázására az ismert módszerek segítségével.According to a preferred embodiment of the measuring apparatus according to the invention, the catching screen is made of a metal reflector formed by a belt segment of a complete rotating ellipsoid quarter, since this shape can be formed economically by cutting from a concave metal mirror generally in the form of a complete rotating ellipsoid. It is also preferred according to the invention that the monochromatic light filters mounted in the path of the beam are distributed on a rotatably mounted filter disk so that the area between them exceeds the area of each filter and the distance between two filters at one location on the filter disk is twice that of the other filters. is chosen. This solution ensures that the dark portion between the two adjacent filters obstructs the path of the beam longer than the filter's residence time in the beam, thus allowing sufficient time for the detector's dark current to reach or reset using known methods.
Előnyös továbbá, ha a detektor a felfogóernyó forgási ellipszoidjának közelebbi fókuszpontjában, a vizsgáló fénysugár vetítési tengelyével párhuzamosan van elhelyezve, és kiterjedése hozzávetőleg megegyezik a felfogóernyőról a detektorra vetített fénynyaláb minimumhelyen méri. keresztmetszetével. Ez az elrendezés biztosítja, hogy a mérőberendezéssel a fényt nagymértékben elnyelő anyagok is vizsgálhatók a műszertől a gyártási technológiák által meghalározottt távolságokon belül mozogva.It is also preferred that the detector is disposed at a proximate focal point of the rotating ellipsoid of the capture screen, parallel to the axis of projection of the investigating beam, and extends approximately the same distance from the acquisition screen to the detector beam. cross-section. This arrangement ensures that the measuring equipment can also test highly absorbent materials within distances determined by the manufacturing technology.
A találmány szerinti optikai mérőberendezés főbb előnyei között megemlíthetjük, hogy az elemezendő anyag összetételét egyszerűen, gyorsan és automatikusan határozza meg, hiszen a forgó szűrőtárcsán elhelyezett interferencia szűrők monokromatikus sugárzása és az egyes sugárzások közötti szünetek biztosítják több, eltérő hullámhosszra érzékeny összetevő környezeti zavaroktól mentes mérését, egyidejűleg á mérőberendezés elektronikájának alapbeállítását és kinullázását, és az anyagról visszaverődő fénysugarat a detektorra juttató felfogó ernyő és a vizsgáló fénysugár egymáshoz viszonyított helyzete biztosítja, hogy α különböző távolságokban elhelyezkedő vizsgálandó anyag felületéről visszaverődő fény a detektoron mindig azonos nagyságú területet világit meg, így a berendezés üzeni közbeni utánállitást, kalibrációt nem igényel. Az ismert mérőberendezésekhez képest a találmány szerinti optikai mérőberendezés nagyobb szabadságfokkalOne of the main advantages of the optical measuring apparatus according to the invention is that it determines the composition of the analyte simply, quickly and automatically, since the monochromatic radiation of the interference filters on the rotating filter disk and the interruptions between each radiation ensure the environmental interference of several components simultaneous initialization and zeroing of the electronics of the measuring apparatus, and the relative position of the incident light beam to the detector and the investigating light beam ensure that the light reflected from the surface of the test substance at different distances is always of the same magnitude, requires no readjustment, no calibration. The optical measuring device according to the invention has a greater degree of freedom than the known measuring devices
-3HU 198792 Β szerelhető fel az elemezendő összetételű anyag technológiai útjában, így telepítése gyorsabban, kisebb költségvonzattal megvalósítható.-3EN 198792 Β can be installed in the technological path of the material to be analyzed so installation can be done faster and at a lower cost.
A találmányt az alábbiakban a rajz segítségével ismertetjük részletesebben. A rajzon azThe invention will now be described in more detail with reference to the drawing. In the drawing it is
1. ábra a találmány szerinti mérőberendezés egy lehetséges kiviteli alakjának vázlatos elvi felépítése, aFig. 1 is a schematic diagram of a possible embodiment of the measuring apparatus according to the invention, a
2. ábrán az 1. ábra szerinti mérőberendezés szűrótárcsájának elölnézete látható, aFigure 2 is a front view of the filter disk of the measuring apparatus of Figure 1, a
3. ábra a találmány szerinti berendezés felfogóernyőjének és detektorának vizsgáló fénysugárhoz viszonyított elhelyezkedésének magyarázatára szolgál, aFigure 3 illustrates the location of the receiver and detector of the apparatus of the invention relative to the investigating beam,
4. ábrán a visszavert fénynyaláb útja látható a vizsgálandó összetételű anyag legnagyobb vastagsága, illetve mérőberendezéshez képest legkisebb távolsága esetén, és azFigure 4 shows the path of the reflected light beam at the maximum thickness of the material to be tested or at a minimum distance from the measuring apparatus, and
5. ábrán a vizsgált anyagról visszavert fénynyaláb útja látható legkisebb anyagvastagság, illetve a mérőberendezéshez képest legnagyobb anyagtávolság esetén.Figure 5 shows the path of the light beam reflected from the test material at the minimum material thickness and at the largest material distance from the measuring apparatus.
A példaképpeni bemutatott érintés nélküli optikai mérőberendezés szélessávban sugárzó 1 fényforrást, kvarc halogénizzót tartalmaz, amely átfogja az ultraibolya tartománytól a látható tartományon ót a teljes közeli infravörös tartományt. Az 1 fényforrás mögött fényvisszaverő 2 tükör van elhelyezve, míg az 1 fényforrás előtt 3 fényrekesz helyezkedik el, amely előtt a fénysugár útjában 4 gyűjtőlencse van elhelyezve. A 4 gyűjtőlencse előtt 8, 9 ágyazásban 10 szűrőtárcsa van forgathatóan ágyazva, amelyben kerülete mentén több, a 2, ábrán látható esetben hét monokromatikus 11 szűrő van beépítve. A vizsgáló fénysugár a 4 gyűjtőlencséről elemezendő összetételű 5 anyagra jut, amelyet az 1. ábrán 5a alsó anyagrétegként és 5f felső anyagrétegként ábrázoltunk. A 10 szűrőlárcsa és az elemezendő összetételű 5 anyag között van az arról visszaverődött fénynyalábot felfogó fotoelektromos átalakítóra, azaz 7 detektorra továbbító 6 felfogóernyö elhelyezve. A 6 felfogóernyó forgási ellipszoid negyed övszegmenséból kiképzett fémtükör, amelyben a vizsgáló fénysugarat átengedő belső 15 nyílás van kialakítva. Amennyiben a mérőberendezés fénykivetitő rendszerének optikai középpontját, azaz a 4 gyűjtőlencse C pontját, valamint a vizsgáló fénysugár v vetítési tengelyét úgy rendezzük el, hogy annak a 6 felfogóernyő forgási ellipszoidja n nagytengelyével bezárt oC szög azonos a 6 felfogóernyőnek az n nagytengellyel azonos optikai tengelye, és a forgási ellipszoid távolabbi F2 fókuszpontját a 6 felfogóernyő két szélső A,B pontjával összekötő π, Γ2 egyenesek által bezárt /5, g, szögek összegének felével, továbbá, ha a 4 gyűjtőlencse c pontja beleesik a fénysugár v vetítési tengelyének és α 6 felfogóernyő vezérgörbe ellipszisének metszéspontjába, vagy legalábbis annak közvetlen tartományába esik, akkor az a helyzet áll elő, hogy megközelítően fél n nagytengelynyi szakaszon tetszés szerinti mélységben elhelyezkedő elemezendő 5 anyagról, azaz 5a alsó anyagrétegról és 5f felső anyagrélegről a 6 felfogóernyö a forgási ellipszoid közelebbi FI fókuszpontja közelében hozzávetőleg azonos nagyságú képet alkot, így az idehelyezett 7 detektor a vizsgált 5 anyag teljes megvilágított felületét érzékeli, tekintet nélkül annak a 6 felfogóer nyűtől való távolságára.The exemplary non-contact optical measuring apparatus includes a broadband light source 1, a quartz halogen bulb, which covers the entire near infrared range from the ultraviolet to the visible range. A reflective mirror 2 is placed behind the light source 1, while a light compartment 3 is located in front of the light source 1, in front of which a collector lens 4 is arranged in the path of the light beam. In front of the collecting lens 4, the filter disc 10 is rotatably mounted in a bearing 8, 9, in which several monochromatic filters 11 are mounted around its circumference, in the cases shown in FIG. The test beam enters the material 5 to be analyzed from the collecting lens 4, which is depicted in Figure 1 as the lower material layer 5a and the upper material layer 5f. Between the filter disc 10 and the material 5 to be analyzed is a receiving screen 6 which transmits the reflected light beam to a photoelectric converter, i.e. a detector 7. The reflector 6 is a metal mirror formed of a belt segment of a rotating ellipsoidal quarter, in which an internal opening 15 is formed which allows the test light to pass through. If the optical center of the measuring system of the measuring system, i.e. the point C of the collecting lens 4, and the axis of projection of the test beam, are arranged such that the angle oC of the rotation ellipsoid 6 is the same as the optical axis n half of the sum of the angles π, Γ2 between the distal F2 focal point F2 of the rotational ellipsoid and the two outermost points A, B of the receptacle 6, and when point c of the acquisition lens 4 falls into the guide axis v of the beam and α 6 is located at the intersection of the ellipse, or at least in the immediate region thereof, the position is that approximately half of the material 5 to be analyzed, i.e. the lower material layer 5a and the upper material layer 5f, is at a depth of approximately n major axes. The rotational ellipsoid near the focal point FI produces an approximately equal size image, so that the detector 7 positioned here detects the entire illuminated surface of the test substance 5, regardless of its distance from the receptacle 6.
A fent leírtak jobb megértését segíti elő a 3. ábra, amelyen részletesen feltüntettük a találmány szerinti mérőberendezés 6 felfogóernyőjének és 7 detektorának méretezéséhez, illetve elhelyezéséhez szükséges változókat. Látható tehát, hogy az elemezendő összetételű 5 anyag a mérés folyamén 1 vastagságban változhat anélkül, hogy az a mérés eredményét befolyásolná. Ez az 1 vastagság hozzávetőleg megegyezik a 6 felfogóernyó forgási ellipszoidját alkotó ellipszis fél n nagytengelyével és az 5f felső anyagréteg az ellipszis távolabbi F2 fókuszpontjának tartományában húzódik. Az 5a alsó anyagréteg és az 5f felső anyagréteg megvilágított, aktív és a mérésben résztvevő területének tárgyátmérójét d, d' hivatkozási jellel jelöljük.A better understanding of what has been described above is illustrated in FIG. 3, in which the variables necessary for dimensioning and positioning the capture screen 6 and detector 7 of the measuring apparatus according to the invention are detailed. It can thus be seen that the material 5 to be analyzed can vary in thickness 1 during the measurement without affecting the result of the measurement. This thickness 1 is approximately equal to the major axis n of the ellipse half of the ellipse forming the rotating ellipsoid of the catch screen 6 and the upper material layer 5f extends in the region of the distal focal point F2 of the ellipse. The diameter of the illuminated, active and participating areas of the lower material layer 5a and the upper material layer 5f is denoted by the reference d, d '.
A javasolt mérőberendezés előnyös tulajdonságait meghatározó oC szög kiszámításához szükséges [}, y, szögek α matematikából ismert ellipszis összefüggések segítségével határozhatók meg:_ _The angles [}, y, needed to calculate the oC angle defining the advantageous properties of the proposed measuring apparatus can be determined using elliptic equations known from mathematics: _ _
foltságának elkerülése érdekében az optikai középpontot, azaz a 4 gyűjtőlencsét a 6 felfogóernyőn kivülesően ábrázoltuk. A célul kitűzött pontosság és helyzet- és paraméter függetlenség érdekében azonban a 4 gyűjtőlencsét célszerű a 3., 4. és 5. ábrán láthatóIn order to avoid its fluidity, the optical center, i.e. the collecting lens 4, is externally depicted on the receptacle 6. However, in order to achieve the desired accuracy and position and parameter independence, the collecting lens 4 is preferably shown in Figures 3, 4 and 5.
HU 198792 Β módon a 6 felfogóernyő 15 nyílásába, vagy annak közvetlen közelébe helyezni.EN 198792 Β in or close to the opening 15 of the receptacle 6.
A 7 detektor a 6 felfogóernyő forgási ellipszoidjának közelebbi FI fókuszpontjában, a vizsgáló fénysugár v vetítési tengelyével párhuzamosan helyezkedik el, és kiterjedése hozzávetőleg megegyezik a 6 felfogöernyőről a 7 detektorra vetített fénynyaláb minimumhelyen mért keresztmetszetével. A 4., 5. ábrán a jobb megértés érdekében külön-külön is feltüntettük az 5f felső anyagrétegről és az 5a alsó anyagrétegről visszaverődő, a 6 felfogóernyőre jutó és ott irányt változtató fénynyalábot. Látható, hogy a 6 felfogóernyőröl a 7 detektorra jutó fénynyalóbnak az ellipszis FI fókuszpontja környékén szerkesztéssel, illetve méréssel jól meghatározható minimumhelye van, majd ezt követően a fénynyaláb ismét tágulni kezd. A fénynyalébok minimumhelyeinek keresztmetszete csupán annyiban tér el egymástól, hogy megfelelő nagyságú 7 detektor alkalmazása esetén még igen kis visszavert fénymennyiség is pontosan érzékelhető változó anyagvastagság esetén is.The detector 7 is located at a closer focal point FI of the rotational ellipsoid of the receptacle 6, parallel to the projection axis v of the investigating beam, and has an area approximately equal to the minimum cross-section of the beam from projector 6 to detector 7. Figures 4, 5 show separately the beams of light reflected from the upper material layer 5f and the lower material layer 5a, arriving at the receiving screen 6 and changing direction therein. It can be seen that the luminous beam from the receiver screen 6 to the detector 7 has a well-defined minimum position around the focal point of the ellipse FI by construction and measurement, and then the light beam begins to expand again. The cross-section of the minimum locations of the light beams differs only in that even when a sufficiently large detector 7 is used, even a very small amount of reflected light can be accurately detected even at variable material thickness.
A 2. ábrán a javasolt mérőberendezés 10 szűrőtárcsájának egy előnyös kiviteli alakja látható. A 10 szűrőtárcsa hét különböző hullámhosszú interferencia 11 szűrőt tartalmaz, amelyek 12 területe kisebb, mint a 10 szűrőtárcsa 11 szűrők közötti 13 területe. A 10 szűrőtárcsa forgásakor a két szomszédos 11 szűrő közötti sötét rész a fényutat hosszabb ideig zárja le, mint egy 11 szűrő tartózkodási ideje a fényútban és így elegendő idő jut a 7 detektor sölétáramának nullázására a 10 szűrőtárcsa nagy fordulatszáma esetén is. A szűrótárcsán egy helyen, két szomszédos szűrő közötti 14 távolság kétszerese az egyes 11 szűrők közötti távolságnak, ami jelzi a mérési ciklus kezdetét, és a 7 detektor sötétáramának lemérését.Figure 2 shows a preferred embodiment of the filter disk 10 of the proposed measuring apparatus. The filter disc 10 has seven interference filters 11 of different wavelengths, the area 12 of which is smaller than the area 13 of the filter disc 10 between the filters 11. As the filter disk rotates, the dark portion between the two adjacent filters 11 closes the light path longer than the residence time of the filter 11 in the light path and thus provides sufficient time to reset the detonator lumen flow at high rotation speed of the filter disk 10. The distance 14 between two adjacent filters in one location on the filter disk is twice the distance between each filter 11, indicating the start of the measurement cycle and the measurement of the dark current of the detector 7.
Az ismert mérőberendezésekhez hasonlóan a 10 szűrótárcsán elhelyezett 11 szűrők közül legalább egy a látható tartományban is fényáteresztő lehet, ezzel a mérőberendezés felhasználója számára szemmel is láthatóvá válik a mérőberendezés üzemképessége, illetve működése.As with known measuring apparatuses, at least one of the filters 11 provided on the filter disk 10 can be transmitted in the visible region, thereby rendering the measuring apparatus operative or operative visible to the user of the measuring apparatus.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU318887A HU198792B (en) | 1987-07-14 | 1987-07-14 | Optical measuring apparatus for analysing compositions of material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU318887A HU198792B (en) | 1987-07-14 | 1987-07-14 | Optical measuring apparatus for analysing compositions of material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT47184A HUT47184A (en) | 1989-01-30 |
| HU198792B true HU198792B (en) | 1989-11-28 |
Family
ID=10963017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU318887A HU198792B (en) | 1987-07-14 | 1987-07-14 | Optical measuring apparatus for analysing compositions of material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| HU (1) | HU198792B (en) |
-
1987
- 1987-07-14 HU HU318887A patent/HU198792B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HUT47184A (en) | 1989-01-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3406640B2 (en) | Portable spectrophotometer | |
| HU182910B (en) | Optical device for spectroanalitical sample tests | |
| JP2518822B2 (en) | Non-contact reflectivity measuring device | |
| AU776035B2 (en) | Integrated optics probe for spectral analysis | |
| GB2033079A (en) | Infrared interference type film thickness measuring method and instrument | |
| US4487504A (en) | Reflectance measuring instrument with integrating sphere | |
| US7488942B2 (en) | Gas sensors | |
| US4123172A (en) | Comparison type colorimeter | |
| GB2189623A (en) | Remote reading spectrophotometer | |
| JPH0650889A (en) | Near-infrared analytical apparatus | |
| JPH04504908A (en) | Light emitter/receiver | |
| JPS63175744A (en) | Optical absorption analyzer | |
| AU777591B2 (en) | Integrated optics block for spectroscopy | |
| FI78355B (en) | METHOD FOER MAETNING AV GLANS OCH APPARATUR FOER TILLAEMPNING AV METODEN. | |
| US3965356A (en) | Apparatus for measuring a predetermined characteristic of a material using two or more wavelengths of radiation | |
| US4575244A (en) | Detector system for measuring the intensity of a radiation scattered at a predetermined angle from a sample irradiated at a specified angle of incidence | |
| CN218584655U (en) | Infrared moisture tester | |
| HU198792B (en) | Optical measuring apparatus for analysing compositions of material | |
| US4794258A (en) | Spectroanalytical gas measuring apparatus | |
| EP1055113B1 (en) | Method of detecting the presence of water on a surface | |
| RU2321843C2 (en) | Paper fiber humidity and mass ir detector | |
| KR102600032B1 (en) | Inspection automatic apparatus and module for agricultural products and livestock products | |
| US20040065833A1 (en) | Method and apparatus for illuminating and collecting radiation | |
| US3463596A (en) | Null type comparison reflectometer wherein nulling is accomplished by moving the light detector | |
| JPS6363948A (en) | Moisture measurement of sintered mixed material with infrared moisture meter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HU90 | Patent valid on 900628 |