Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru wilgotnosci cial stalych oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu, przeznaczone szczególnie do pomiaru wilgotnosci materialów wlókienniczych, glównie tkanin i osnów znajdujacych sie w spoczynku lub w ruchu.Znana jest metoda pomiaru wilgotnosci cial stalych oparta na wykorzystaniu wlasnosci podczarwonego promieniowania. Jezeli na cialo pada podczerwone promieniowanie, to czesc energii promieniowania przenika przez cialo, czesc odbija sie od ciala, a reszta absorbowana jest przez cialo. Ilosc energii podczerwonego promieniowania absorbowanej przez cialo zalezy od dlugosci fal promieniowania, masy ciala oraz jego wilgotnosci. Metoda pomiaru wilgotnosci cial stalych opiera sie na zaleznosci absorpcji podczerwonego promieniowania o scisle okreslonych dlugosciach fal od wilgotnosci ciala.W mierniku wilgotnosci papieru, znanym z opisu patentowego USA nr 3 551678, trzy wiazki podczerwonego promieniowania o dlugosciach fal: 1935 nm; 2110nm; 1800 nm sa skierowane na warstwe papieru. Po drugiej stronie warstwy papieru znajduje sie detektor podczerwonego promieniowania. Sygnaly na detektorze sa zalezne od energii podczerwonego promieniowania, która przeniknela przez warstwe papieru.Pierwsza wiazka podczerwonego promieniowania o dlugosci fali 1935 nm jest bardzo silnie absorbowana przez wilgoc zawarta w papierze, a bardzo slabo absorbowana przez celuloze. Druga wiazka podczerwonego promieniowania o dlugosci fali 2110nm jest silnie absorbowana przez celuloze, a bardzo slabo absorbowana przez wilgoc. Trzecia wiazka podczerwonego promieniowania o dlugosci fali 1800 nm jest bardzo slabo absorbowana przez wilgoc i celuloze. Sygnaly pomiarowe na detektorze maja postac ciagu impulsów napiecia.Kazdy pojedynczy sygnal odpowiada energii jednej z trzech wyzej wymienionych wiazek podczerwonego promieniowania po przeniknieciu przez warstwe papieru. Wilgotnosc papieru jest zalezna od: E1935 E2110 oraz E1800 E1800 przy czym: E1935 - energia wiazki podczerwonego promieniowania o dlugosci fali 1935 nm po przeniknieciu przez warstwe papieru,2 87 295 E2110, E1800 — energia wiazek podczerwonego promieniowania o dlugosciach fal odpowiednio 2110 nm* oraz 1800 nm po przeniknieciu przez warstwe papieru.Odwzorowanie zaleznosci miedzy wskazaniami miernika a wilgotnoscia papieru dokonywane jest w elektronicznym ukladzie miernika.Urzadzenie do pomiaru wilgotnosci papieru wedlug metody absorpcji podczerwonego promieniowania sklada sie z nastepujacych zasadniczych elementów: zródla podczerwonego promieniowania, trzech pasmowych filtrów, o roznach spektralnych charakterystykach, zamocowanych w tarczy obracajacej sie ze stala predkoscia, detektora podczerwonego promieniowania oraz rozbudowanego elektronicznego ukladu przeksztalcajacego sygnaly pomiarowe z detektora w sygnal bedacy miara wilgotnosci papieru.Sposób pomiaru wilgotnosci cial stalych wedlug wynalazku polega na tym, ze na badane cialo, którego wilgotnosc jest mierzona, wysyla sie kolejno oddzielne wiazki podczerwonego promieniowania obejmujace pasma o dlugosciach fal od 1700 do 1760 nm oraz od 1890 do 1930 nm. Nastepnie mierzy sie przy pomocy detektora podczerwonego promieniowania energia wiazek podczerwonego promieniowania odbitego od ciala, którego wilgotnosc jest mierzona i przy pomocy elektronicznego ukladu rozdziela sie elektryczne impulsy odpowiadajace energii tych wiazek podczerwonego promieniowania na dwa ciagi elektrycznych impulsów oraz oblicza sie iloraz napiec tych impulsów. Iloraz napiec elektrycznych impulsów odpowiadajacych energii wiazek podczerwonego promieniowania odbitego od badanego ciala okresla sie droga logarytmowania napiec elektrycznych impulsów, a nastepnie odjecia od siebie zlogarytmowanych napiec elektrycznych impulsów.Rozdzial ciagu dwóch róznych elektrycznych impulsów, odpowiadajacych energii wiazek podczerwonego promieniowania obejmujacych pasma o dlugosciach fal od 1700 do 1760 nm oraz od 1890 do 1930 nm odbitego od badanego ciala na dwa ciagi jednorodnych elektrycznych impulsów, z których jeden ciag elektrycznych impulsów odpowiada energii wiazek podczerwonego promieniowania obejmujacych pasmo o dlugosciach fal od 1700 do 1760 nm odbitego o ci badanego ciala, a drugi ciag elektrycznych impulsów odpowiada energii wiazek podczerwonego promieniowania obejmujacych pasmo o dlugosciach fal od 1890 dó 1930 nm odbitego od badanego ciala, przeprowadza sie przed logarytmowaniem napiec elektrycznych impulsów lub po zlogarytmowaniu napiec elektrycznych impulsów.Przesuniete w czasie elektryczne impulsy na detektorze podczerwonego promieniowania, odpowiadajace energii wiazek podczerwonego promieniowania odbitego od ciala, którego wilgotnosc jest mierzona, logarytmuje sie jednoczesnie i zamienia na elektryczne impulsy, których czas trwania jest funkcja logarytmu energii tych wiazek podczerwonego promieniowania.Urzadzenie do pomiaru wilgotnosci cial stalych wedlug wynalazku na zródlo podczerwonego promieniowania i detektor podczerowego promieniowania usytuowane po jednej i tej samej stronie ciala, którego wilgotnosc jest mierzona. Na drodze strumienia podczerwonego promieniowania, odbitego od zwierciadla umieszczony jest rozpraszajacy kondensor. Urzadzenie wyposazone jest w elektroniczny pomiarowy uklad, w którym detektor podczerwonego promieniowania jest polaczony z wejsciem wzmacniacza, a wyjscie wzmacniacza vjest polaczone z wejsciami impulsowych bramek, sterowanych elektrycznymi impulsami w zaleznosci od polozenia interferencyjnych filtrów w stosunku do toru strumienia elektromagnetycznego promieniowania. Wyjscia impulsowych bramek sa polaczone z wejsciami logarytmujacych czlonów, których wyjscia sa polaczone z wejsciami przerzutników Schmitta. Wyjscie jednego przerzutnika Schmittp jest polaczone z regulowanym obcinaczem impulsów oraz poprzez uklad ksztaltowania impulsów z obwodem rozladowania kondensatora logarytmujacego czlonu. Wyjscie innego przerzutnika Schmitta jest polaczone z wejsciem regulowanego obcinacza impulsów. Wyjscia regulowanych obcinaczy impulsów sa polaczone z mikroamperomierzem.Urzadzenie moze byc wyposazone w odmienny elektroniczny pomiarowy uklad, w którym detektor podczerwonego promieniowania jest polaczony z wejsciem wzmacniacza, a wyjscie wzmacniacza jest polaczone z wejsciem logarytmujacego czlonu, którego wyjscie jest polaczone z wejsciem przerzutnika Schmitta. Wyjscie przerzutnika Schmitta jest polaczone z wejsciami impulsowych bramek, sterowanych elektrycznymi impulsami w zaleznosci od polozenia interferencyjnych filtrów w stosunku do toru strumienia elektromagnetycznego promieniowania. Wyjscia impulsowych bramek sa polaczone z wejsciami regulowanych obcinaczy impulsów, których wyjscia sa polaczone z wejsciami liniowych integratorów, a wyjscia liniowych integratorów sa polaczone z mikroamperomierzem.Elektroniczny pomiarowy uklad zawiera logarytmujacy czlon, w którym emiter tranzystora jest polaczony z kondensatorem oraz opornikiem, a druga okladka tego kondensatora jest polaczona z katoda diody, anoda diody i opornikiem, którego druga koncówka jest polaczona z baza tranzystora. Druga koncówka opornika jest polaczona z katoda diody, opornikiem i kondensatorem, którego druga okladka jest polaczona z anoda diodyS/295 3 i emiterem tranzystora. Druga koncówka opornika jest polaczona z ko1^ i baza innego tranzystora, a kolektory tranzystorów sa polaczone ze(soba.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladachwygnania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia czujnik urzadzenia w schemacie ogóJnymV:-:-%v'^^';^'klad pomiarowy w schemacie blokowym, fig. 3 — logarytmujace czlony w schemacie blokowym, fig. 4 — logarytmujacy czlon w schemacie ideowym, fig. 5— charakterystyke skalowania miernika wilgotnosci dla osnowy bawelnianej Nm 50, a fig. 6 — odmiane pomiarowego ukladu w schemacie blokowym.Urzadzenie do pomiaru wilgotnosci wedlug wynalazku sklada sie z czujnika oraz pomiarowego ukladu.Dzialanie czujnika jest nastepujace. Zródlem elektromagnetycznego promieniowania jest zarówka 1. Przed zarówka 1 zamocowany jest kondensator 2, w ognisku którego znajduje sie zarnik zarówki 1. Strumien elektromagnetycznego promieniowania z zarówki 1 przenika przez kondensor 2, a nastepnie jako równolegla wiazka elektromagnetycznych promieni skierowana jest na wirujaca tarcze 3 napedzana przez silnik 4 ze stala predkoscia obrotowa. W tarczy 3 zamocowane sa dwa pasmowe interferencyjne filtry 5 i 6 o róznych spektralnych charakterystykach. Po przeniknieciu przez pasmowe, interferencyjne fHtry, strumieri podczerwonego promieniowania ma charakter przerywany, przy czym wiazki strumienia nastepujace po sobie maja dlugosci fal: 1700-M 760 nm oraz 1890 *M 930 nm. Wiazki strumienia przenikaja nastepnie przez kondensor 7. W poblizu ogniska tego kondensora znajduje sie plaskie zwierciadlo 8, zalamujace wiazki strumienia podczerwonego promieniowania w dól pod katem 90°. Wiazki strumienia przenikaja rwwtepnie przez rozpraszajacy kondensor 9 i padaja na cialo 10, którego wilgotnosc jest mierzona. Czesc energii wiazek podczerwonego promieniowania zalezna od wilgotnosci ciala badanego odbija sie od niego i jest skupiona przez sferyczne zwierciadlo 11. W ognisku sferycznego zwierciadla 11 umieszczony jest detektor podczerwonego promieniowania 12.Ciag impulsów elektrycznych z detektora 12, zaleznych od energii wiazek podczerwoitego promimiowenia odbitego od ciala badanego jest doprowadzony do wejscia wzmacniacza 13 pomiarowego ukladu miernika.Z wyjscia wzmacniacza 13 ciag wzmocnionych impulsów jest doprowadzony do wejic impulsowych bramek 14 i 15, Zadaniem impulsowych bramek jest rozdzielenie ciagu dwóch róznych impulsów napiecia, wystepujacych na przemian po sobie i odpowiadajacych energ i wiazek dwóch róznych pasm podczerwonego promieniowania, na dwa ciagi jednorodnych impulsów. Zrealizowanie rozdzialu ciagu impulsów wymaga sterowe*)* Impulsowymi bramkami 14 i 15 w zaleznosci od polozenia interferencyjnych filtrów 5 i 6 w stosunku do toru wiazek strumienia elektromagnetycznego promieniowania. W tym eeki do tarczy 3przymocowane jest odpowiedz uksztaltowana blacha, która podczas obracania sie tarczy przechodni praez szczellny drogowych Hikjaiofów impulsów 16 i 17. Jezeli w szczelinie drogowego inicjatora impulsu znajduje sie blaeha pfrymocowftna^o tarcry, to na jego wyjsciu nie ma impulsu, jezeli w szczelinie nie ma Wachy na wyjsciu jett impuls ui*rnoy. lmputsy z drogowych inicjatorów impulsów 16 i 17 sa doprowadzone do obcinaczy impuAsów 18 i t9. Wytfcwowe4m|XJ*»y z obcinaczy impulsów sa wykorzystane do sterowania impulsowych bramek 4 i 1$. Na sktrlafc wiwwa-m*tarczy 3, odpowiedniej dlugosci luku blachy oraz miejsca jego przymocowania do tafczy, wytworzone rterwiaee imptrisy powoduja, ze impulsowe bramki 14 i 15 sa otwierane na przemian. W wyniku sterowania fcmpijiaowycto bramek l4 i 15 wyjsciowymi impulsami z obcinaczy impulsów 18 i 19 na wyjsciu jednej: bramki 14" otrzymuje sie ciag impulsów napiecia odpowiadajacych energii wiazek pasma podczerwonego pmmwwowefna od-fugbsci fei (1700-r 1760) nm (X = 1730 nm) odbitego od badanego ciala. Natomiast na wyjiriu bramki t§ otrzymuje *+e podobny ciag impulsów lecz odpowiadajacy energii wiazek pasma podczerwonego p«mien4owarMfro dlugosci fal (1890-1930) nm ( X = 1910 nm) odbitego od ciala badanego. Poszczególne ciagi imputeów sa rm&aptm bgarytmowane.Logarytmujace czlony 20 i 21 skladaja sie z elementów RC. Wykorzysttano w nich zale&nesci czasu rozladowania kondensatora w obwodzie o stalej opornosci od napiecia do jakiego byl naladowany kondensator w chwili poprzedzajacej poczatek rozladowania. Proces rozladowania kondensatora odpowiada procesowi logarytmowania napiecia do jakiego byl naladowany kondensator. Logarytmujacy czlon 20 sklada sie z emiterowego wtórnika 22, obwodu ladowania kondensatora 23, obwodu rozladowania kondensatora 24 oraz emitorowego wtórnika 25. Logarytmujacy czlon 21 sklada sie z emiterowego wtórnika 26, obwodu ladowania kondensatora 27, obwodu rozladowania kondensatora 28 oraz emiterowego wtórnika 29. Impulsy na wejsciu logarytmujacych czlonów 20 i 21 sa przesuniete w stosunku do siebie w czasie. Impuls wejsciowy iogarytmujacego czlonu 21 wyprzedza w czasie impuls wejsciowy logarytmujacego czlonu 20. Ze wzgledu na prace miernika korzystne jest, zeby logarytmowanie impulsów pomiarowych w obu logarytmujacych czlonach i 21 rozpoczynalo sie jednoczesnie. W tym celu napiecie impulsu pomiarowego doprowadzonego do logarytmujacego czlonu 21 jest przetrzymywane na kondensatorze do chwili az kondensator 30 logarytmujacego4 87 295 czlonu 20 zostanie naladowany napieciem nastepnego w czasie impulsu. Do zapoczatkowania procesu rozladowania kondensatora logarytmujacego czlonu 21 w obwodzie rozladowania kondensatora 28, wykorzystywany jest impuls wyjsciowy z przerzutnika Schmitta 31 po uksztaKowaniu go w ukladzie ksztaltowania impulsów 32.Logarytmujace czlony 20 i 21 sa tak zaprojektowane, ze czas ladowania kondensatorów nie ma wplywu na pomiar czasu rozladowania kondensatorów. Osiagnieto to przy pomocy elektronicznego ukladu, którego dzialanie jest nastepujace.!mpuls wyjsciowy z impulsowej bramki 14 podlegajacy logarytmowaniu jest doprowadzony do bazy tranzystora 33 pracujacego w ukladzie emiterowego wtórnika. Impulsem wyjsciowym z emiterowego wtórnika ladowany jest kondensator 30. Obwód ladowania kondensatora 30 jest nastepujacy: przewód „+", kondensator 30, dioda 34, kondensator 35, zlacze emiter kolektor tranzystora 33. Podczas ladowania kondensatora 30 powstaje spadek napiecia na diodzie 34, który poprzez opornik 36 polaryzuje tranzystor 37 w kierunku zaporowym. Zchwila zakonczenia procesu ladowania kondensatora 30 zanika spadek napiecia na diodzie 34 co powoduje doprowadzenie do bazy tranzystora 37 napiecia stanowiacego sume napiec do takich byly naladowane kondensatory 30 i 35. Pod wplywem doprowadzonego napiecia plynie prad bazy tranzystora 37 w obwodzie: kondensator 30, opornik 38, kondensator 35, opornik 36, zlacze baza-emiter tranzystora 37, kondensator 30. Ze wzgledu na to, ze przeplyw pradu bazy tranzystora 37 odbywa sie kosztem . , energii nagromadzonej w kondensatorach 30 i 35, a wiec i kosztem energii logarytmowanego impulsu, tranzystor 37 powinien charakteryzowac sie mozliwie duzym wspólczynnikiem wzmocnienia pradowego -0- Najbardziej wskazanym bylby w tym obwodzie odpowiedni tranzystor polowy. Diody 34 i 39 uniemozNwiaja rozladowanie sie kondensatora 30. Pod wplywem pradu bazy tranzystor 37 zaczyna przewodzic zamykajac obwód rozladowania kondensatora 30.Obwód rozladowania kondensatora 30 jest nastepujacy: kondensator 30, zlacze emiter- kolektor tranzystora 37, opornik 40, kondensator 30. Impulsy rozladowania kondensatora 30 zbierane sa z opornika 40 i doprowadzone do emiterowego wtórnika zbudowanego na tranzystorze 41. Impulsy wyjsciowe z emiterowego wtórnika zbudowanego na tranzystorze 41 stanowia impusy wyjsciowe logarytmujacego czlonu 20. Jednoczesnie rozpoczynajace sie impulsy wyjsciowe logarytmujacych czlonów 20 i 21 doprowadzone sa do przerzutników Schmitta 31 i 42 o jednakowym poziomie zadzialania. Przerzutniki Schmitta 31 i 42 przeksztalcaja impulsy rozladowania kondensatorów na impulsy prostokatne o czasie trwania proporcjonalnym do logarytmów amplitud impulsów pomiarowych: kin U2 oraz kin Ul. Otrzymane impulsy doprowadzone sa do regulowanych obcinaczy impulsów 43 i 44 w celu wyrównania amplitud prostokatnych impulsów do wartosci B. Do wyjsc regulowanych obcinaczy impulsów 43 i 44 podlaczony jest mikroamperomierz 45, którego wskazania sa sa proporcjonalne do * ilorazu napiecia impulsów odpowiadajacych energii pasm podczerwonego promieniowania o dlugosciach fal (1700-r 1760) nm oraz (1890-^ 1930) nma.-klnjjf.Wykonany miernik wedlug opisanego rozwiazania zostal wyskatowany dla tkanin oraz dla osnów z róznego surowca i o róznym numerze metrycznym. Uzyskane charakterystyki skalowania miernika w zakresie wilgotnosci interesujacym z punktu widzenia regulacji procesu suszenia sa prostoliniowe. Wskazania miernika sa powtarzalne.Przykladowa charakterystyka skalowania miernika wilgotnosci dla osnowy bawelnianej Nm 50 pokazana jest na rysunku. Na osi odcietych przedstawiono wilgotnosc w % okreslona na bazie masy suchej osnowy. Na osi rzed¬ nych przedstawiono wychylenie a wskazówki mikroamperomierza 45 w dzialkach.Odwzorowanie wilgotnosci ciala na podstawie ciagu pomiarowych impulsów usyskiwanych na detektorze 12 jest mozliwe równiez przy pomocy innego pomiarowego ukladu przedstawionego na fig. 6. W ukladzie tym ciag elektrycznych impulsów z detektora 12 zaleznych od energii impulsów podczerwonego promieniowania odbitego od ciala badanego jest doprowadzony do wejscia wzmacniacza 13. Z wyjscia wzmacniacza 13 ciag impulsów wzmocnionych jest doprowadzony do wejscia logarytmujacego czlonu 20, na wyjsciu którego otrzymuje sie ciag impulsów rozladowania kondensatora. Impulsy te sa doprowadzone do yyejscia przerzutnika Schmitta 31. Przerzutnik Schmitta 31 przeksztalca impulsy rozladowania kondensatora na impulsy prostokatne o czasie trwania proporcjonalnym do logarytmów amplitud napiecia impulsów pomiarowych. Impulsy prostokatne z wyjscia przerzutnika Schmitta 31 sa doprowadzone do wejsc impulsowych bramek 14 i 15. Przy pomocy impulsowych bramek 14 i 15 oraz odpowiedniego sterowania nimi, dokonuje sie rozdzialu impulsów sposród ciagu dwóch róznych impulsów wystepujacych na przemian po sobie i odpowiadajacych energii dwóch róznych pasm podczerwonego promieniowania na dwa ciagi jednoorodnych impulsów. Sterowania impulsowymi bramkami 14 i 15 dokonuje sie impulsami otrzymywanymi w wyniku wspóldzialania tarczy 3 z drogowymi inicjatorami impulsów 16 i 17, a pobieranymi z wyjsc obcinaczy impulsów 18 i 19.Sposób otrzymywania impulsów do sterowania impulsowych bramek 14 i 15 jest identyczny jak opisano poprzednio. Na wyjsciu impulsowej bramki 14 otrzymuje sie ciag prostokatnych impulsów napiecia87295 5 odpowiadajacych energii pasma podczerwonego promieniowania o dlugosci fal (1890 ~H 930) nm odbitego od badanego ciala. Natomiast na wyjsciu impulsowej bramki 15 otrzymuje sie podobny ciag prostokatnych impulsów napiecia lecz odpowiadajacych energii pasma podczerwonego promieniowania o dlugosci fal (1700-1760) nm odbitego od badanego ciala. Poszczególne ciagi prostokatnych impulsów sa nastepnie doprowadzone do wejsc regulowanych obcinaczy impulsów 43 i 44 w celu wyrównania amplitud prostokatnych impulsów. Impulsy wyjsciowe z regulowanych obcinaczy impulsów 43 i 44 maja postac ciagów impulsów o róznym czasie trwania i przerw miedzy nimi. Ciagi impulsów z wyjsc regulowanych obcinaczy impulsów 43 i 44 sa doprowadzone do liniowych integratorów 46 i 47 w celu przeksztalcenia ciagu impulsów w sygnaly ciagle, których wartosc zalezy od czasu trwania impulsów prostokatnych. Do wyjsc liniowych integratorów 46 i 47 podlaczony jest mikroamperomierz 45, którego wskazania sa proporcjonalne do ilorazu napiecia impulsów odpowiadajacych energii pasm podczerwonego promieniowania i dlugosci fal (1700-M 760) nm oraz (1890-M930) nm. PL