SU1116369A1 - Влагомер - Google Patents

Abstract

1. ВЛАГОМЕР, содержащий устройство обработки информации с выходным блоком, блок делени , источник излучени , на оптической оси которого расположены модулирующий диск с двум  светофильтрами, установленный на оси синхронного двигател , и приемник излучени , подключенный к входу блока формировани -усилени , третий выход которого соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразовател  (АЦП), отличающийс  тем, чтоj с целью повышени  точности измерений, в него введены блоки пам ти, корректировки значени  оптического показател , умножени , задани , формировани  сигнала Запуска и элемент ИЛИ, выход которого через блок формировани  сигнала запуска соединен с первым входом АЦП, a два его входа соединены с соответствующими первым и вторым выходами блока формировани  - усилени  и с соответствующими третьими входами блоков делени  и умножени , причем третий выход блока формировани  усилени  соединен с входом блока корректировки значени  оптического показател , выходы которого соединены с четвертыми входами блока умножени , иторые входы которого соединены с соответствующими выходами блока :-адани , выход блока делени  через первый вход блока умножени  соединен с входом устройства обработки информации с выходным блоком, вход блока пам ти соединен с выходом А1Ш, a его два вьссода соединены с соответствующими входами блока делени , при зтом модулирующий диск снабжен отверстием, расположенным вместе со светофильт- рами на одной окружности, d диаметр i (Л отверсти  равен , йРде ТГ где йТ - изменение диаметра изображени  в плоскости вращени  диска, соответствующее изменению рассто ни  до поверхности контролируемого материала; Од - разность, между возможными макСО Од симальньм и минимальным уровн ми поверхности контролируе мого материала; д - нормируемое значение чувствительности влагомера по высоте контролируемого-материала. 2. Гшагомер по п. 1 , отличающийс  тем,-что блок корректировки значени  оптического показател  содержит элементы ИЛИ, триггеры, формирователь импульсов, счетчик импуль .сов, два элемента И, два генератора импульсов, ограничитель и дешифратор , выходы которого подключены

Description

к единичному входу соответствующих триггеров, нулевые входы которых через соответствующие элементы ИЛИ подключены к пр мым выходам последующих триггеров , вторые входы элементов ИЛИ подключены к выходу формировател  импульсов , соединенного с вторым и нулевым входами соответственно счет чика импульсов и .юследнего триггера, вход формировател  импульсов подключен к выходу первого генератора импульсов , соединенного с первым вхо6369

дом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго генератора импульсов, выход первого элемента И подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого через ограничитель подключен к третьему выходу блока формировани -усилени , а выход подключен к первому входу счетчика имцульсов,выходом под ключенного к входу дешифратора,причем пр мые выходы триггеров подключены к четвертым входам блок а умножени .

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и предназначено дл  измерени  влажности твердых и сыпучих материалов с помощью инфракрасного излучени .

Известен влагомер, содержащий источник излучени , фильтрующий модул тор с синхронным двигателем, последовательно соединенные детектор излучени , предварительный усилитель синхронный детектор, управл ющие входы которого соединены с генератором синхронных импульсов, а два выхода соединены каждый со своим преобразователем аналог - код соответственно эталонного и измерительного каналов, выходы которых соединены с входами блока делени , и измерительный блок j..

Недостатком данного устройства  вл етс  ограниченна  область его применени .

Наиболее близким к изобретению  вл етс  влагомер, содержащий устройство обработки информации с выходным блоком, блок делени , источник излучени , на оптической оси которого расположены модулирующий диск с двум  светофильтрами, установленный на оси синхронного двигател , и приемник излучени , подключенный к входу блока формировани -усилени , третий выход которого соединен с BTopi.iM входом АЦП С 2.

Недостатком известного устройства  вл етс  больша  погрещность при измерении влажности движущегос  потока сьтучих и кусковых материалов

с разной высотой сло . Это обусловлено тем, что с изменением высоты сло  измен етс  рассто ние от оптического преобразовани  до контролиру5 емого, насыпанного материала и, соответственно, измен етс  значение оптического показател  (отношени  величины измерительного и реперного сигналов) из-за разной формы 0 отраженных потоков измерительного и реперного излучени .

Цель изобретени  - повьпиение точности измерений.

Указанна  цель достигаетс  тем, 5 что во влагомер, содержащий устройство обработки информации с выходным блоком, блок делени , источник излучени , на оптической оси которого расположены модулирующий диск с дву0 м  светофильтрами, установленный на оси синхронного двигател , и приемник излучени , подключенный к входу блока формировани -усилени , третий выход которого соединен с вторым

5 входом АЦП, введены блоки пам ти, корректировки значени  оптического показател , умножени , задани , форг мировани  сигнала запуска и элемент ИЛИ, выход которого через блок фор0 мировани  сигнала запуска соединен с первым входом АЦП, а два его входа соединены с соответствующими первым и вторым выходами блока формировани усилени  и с соответствующими третьими входами блоков делени  и умножени , причем третий выход блока формировани -усилени  соединен с входом блока корректировки значени  оптического показател , выходы которого соединены с четвертьии входами блока умножени , вторые входы которого соединены с соответствующими выходами блока задани , выход блока делени  через первый вход блока умножени  соединен с входом устройств обработки информации с выходным блоком , вход блока пам ти соединен с выходом АЦП, а его два выхода соединены с соответствующими входами блока делени , при этом модулирующий диск снабжен отверстием, расположенным вместе со светофильтрами на одной окружности, а диаметр отверсти  равен где /SD - изменение диаметра изображени  в плоскости вращени  диска, соответствующее изме нению рассто ни  до поверхности контролируемого материала ; В - разность между возможными максимальным и минимальным уровн ми поверхности контролируемого материала; й( - нормируемое значение чувст вительности влагомера по высоте контролируемого материала . Блок корректировки значени  оптического показател  содержит эле менты ИЛИ, триггеры, формирователь импульсов,счетчик импульсов, два эле мента. И, два генератора импульсов , ограничитель и дешифратор, выходы которого подключены к единичному входу соответствующих триггеров, нулевые входы которых че рез соответствующие элементы ИЛИ подключены к пр мьм выходам последу щих триггеров, вторые входы элементов ИЛИ подключены к выходу формиро вател  импульсов, соединенного с вторым и нулевым входами соответственно счетчика импульсов и последне триггера, вход формировател  импуль сов подключен к выходу первого гене ратора импульсов, соединенного с 50 первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго генератора импульсов, выход первого элемента И подключен к первому входу второго элемента И, вто- 55 рой вход которого через ограничитель подключен к третьему выходу блока формировани -усилени , а выход подключен к первому входу счетчика импульсов, выходом подключенного к входу дешифратора, причем пр мые выходы триггеров подключены к четвертым входам блока умножени . На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого влагомера; на фиг. 2 блок-схема блока коррекции значени  оптического показател ; на фиг.Звременна  диаграмма работы влагомера; на фиг. 4 и 5 - схемы получени  оптического сигнала, длительность которого пропорциональна высоте сло  измер емого материала. Влагомер (фиг. 1) содержит источник 1 излучени , модулирующий диск 2 с двум  светофильтрами и отверстием между ними (фиг. 4 и 5), вращаемый синхронным двигателем 3, приемник 4 излучени , выходом подключенный к входу .блока 5 формировани -усилени , первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входу элемента ИЛИ 6, вькод которого через блок 7 формировани  сигнала запуска АЦП подключен к первому входуАЦП 8, выход которого соединен с входом блока 9 пам ти, выходы которого подключены к первому и второму входам блока 10 делени , третий вход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 6, соединенного с третьим входом блока М умножени , первые и вторые входы которого подключены соответственно к выходу блока 10 делени  и к выходам блока 12 задани , четвертые входы блока 11 умножени  подключены к выходам блока 13 корректировки значени  оптического показател , вход которого подключен к третьему выходу блока 5, соединенного с вторым входом АЦП 8. Выход блока 11 умножени  подключен к входу 14 устройства обработки информации с вьког.ньм блоком. Блок 13 корректировки значени  оптического показател  (фиг. 2) содержит ограничитель 15, вход которого подключен к третьему выходу блока 5 формировани -усилени  (фиг. 1), а выход - к второму входу второго элемента И 16, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И 17, второй вход которого подключен к выходу второго генератора 18 импульсов, а первьй вход - к выходу первого генератора 19 импульсов, соединенного с входом формировател  1 20 импульсов, выход которого ПОДКЛЮ чен к второму входу счетчика 21 импульса , первый вход которого подклю чен к выходу второго элемента И 16, а выход - к входу дешифратора 22, выходы которого подключены к единич ному входу соответствующих триггеро 23, нулевые входы которых через эле менты ИЛИ 24 подкл,.чены к пр мым выходам последующих триггеров 23, вторые входы элементов ИЛИ 24 подключены к выходу формировател  20 импульсов и нулевому входу последнего триггера. Пр мые выходы триггеров 23 подключены к четвертым входам блока 11 умножени . На модулирующем диске 2 расположены светофильтры 25 и 26 и отверстие 27 корректировки оптического показател  . Устройство работает следующим об разом. Отраженное интегральное излучени напр вл етс  на модулирующий диск и поочередно проходит светофильтры 25 и 26 (интерференционные) и отвер стие 27, расположенные на модулирую щем диске 2, который вращаетс  от синхронного двигател  3. Эти фильтр пропускают только лучи с длиной вол ны в ближней ИК-области спектра 7 р 1,7 мкм (эталонна  дли11а волн и м мкм (длина волны измерени ) . Отраженные от измер емого вещества световые импульсы поступают к приемнику 4 излучени , где они превращаютс  в электрические импуль сы и подаютс  на блок ,5 формировани -усилени , где эти сигналы форми руютс , усиливаютс . По третьему выходу блока 5 импульсы, соответствующие измерительному сигналу и реперномусигналу U и высоте измер емого материала (фиг.З подаютс  на второй вход АЦП 8 и на блок 13, а по первому и второму выходу блока 5 через элемент ИЛИ 6 подаютс  синхроимпульсы на блок 7 формировани  сигнала запуска АЦП, где формируютс  (фиг. 3) и подаютс  на первый вход АЦП 8. При этом АЦП преобразует аналоговый сигнал и и и в двоичный код и посылает их на вход блока 9 пам ти , где происходит запоминание. Напр жение АЦП не преобразуетс  из-за отсутстви  синхроимпульса соответствующего . Оба 9 эти сигнала (и и U ) с блов двоичном коде подаютс  на первый и второй вход блока 10 делени  . При наличии синхроимпульса на втором выходе блока 5 в блоках делени  10 и умножени  11 происходит соответственно .деление л и умножение на коэффициент К. ( iтекуща  нумераци  высоты сло  измер емого материала). Значение поправочного коэффициента К по высоте сло  измер емого материала с помощью блока 12 задани  вводитс  оператором с второго входа блока 11 умножени . Откорректированное значение оптического показател  лК с блока умножени  подаетс  на блок обработки информации с выходным устройством 14. Таким образом, на каждый второй синхроимпульс происходит деление и умножение сигналов. Выборка поправочного коэффициента по ступен м высоты производитс  блоком 13. Работа блока 13 (фиг. 2) осуществл етс  следующим образом. Сигналы с блока 5 подаютс  на вход блока 13 корректировки значени  оптического показател , в частности на вход ограничител  15 (фиг. 2), где происходит ограничение сигналов по амплитуде (фиг. 3). Допустим, мл вход блока 15 подан сигнал - (фиг. 3), ограниченный сигнал подаетс  на второй вход элемента И 16, на на первый вход которого через первьй элемент И 17 подаютс  электрические импульсы определенной частоты, вырабатываемые вторым генератором 18 импульсов. Элемент И 17 пропускает импульсы в течение времени, соответствующему длительности С импульса, вьфабатываемого первым генератором 19 импульсов (фиг. 3) и подаваемого на первый вход элемента И 17. Одновременно с помощью формировател  20 импульсов происходит формирование импульса (фиг. 3), его подача на второй вход (Сброс) счетчика 21 импульсов , на нулевой вход последнего триггера 23„ и на вторые входы элементов ИЛИ 24, в результате чего триггеры 23 и счетчик 21 импульсов привод тс  в исходное состо ние. В течение времени длительностью 1ц(с) сигнала и элемент И 16 (фиг. 3) пропускает электрические импульсы, вырабатьшаемые генератором 18 на вход счетчика 21 импу тьсов. Образование сигнала U , пропорционального высоте сло  материала производитс  с помо1цью отверсти  (фиг. 4 и 5) на модулирующем диске. На фиг. 4 и 5 также указано расположение светофильтров и отверсти  на диске в одном из возможных вариантов -Длительность импульса, соответствующего высоте сло , пропорциональна ве личине диаметра изображени . Когда сигнал отсутствует, элемент И 16 прекращает пропускание импульсов от второго генератора 18 импульсов к счетчику 21 импульсов. Раз ным значени м высоты измер емого материала соответствуют разные значени  длительности импульса, так как н выходе дешифратора 22 получаютс  раз ные количества импульсов. Допустим, высота сло  измер емого материала измен етс  от номинального до /tj6e fc (15 см). Высота сло  сверх номиналь ного раздел етс  на несколько ступеней (участков), например Ъ (3 см); Ьг (6 см); Ц (9 см); 11(12 см) и Ье ti. (15 см). Этим уровн м э /иокс соответствуют разные значени  длител ности ( „2 И5 и. соответственно, количества импульсов на выходе дешифратора, (напр мер, М 40, М 48, М 55, М 60, М 64). Выходы дешифратора условно пронумерованы по ступен м высоты. Допустим, при длительности импульса на вход счетчика 21 импульсов подаетс  М 50 импульсов , тогда на первом (М 40) и втором (М 48) выходах дешифратора по вл етс  потенциал, который переводит первый 23 и второй 23 триггеры в единичное состо ние. При этом единичный сигнал на выходе второго триггера 232 через элемент ИЛИ 24 переводит первый триггер в нулевое состо ние, так как на втором выходе блока 13 корректировки значени  оптического показател  по вл етс  сигнал разрешени , который подаетс  на четвертый вход блока умножени , и при по влении на третьем входе блока 11 умножени  сигнала разрешени  в блоке 11 происходит умножение оптического показател  А на коэффициент корректировки К. Аналогично работает блок корректировки значени  оптического показател  при других значени х высоты как в пр мом, так и в обратном направлени х . I Предлагаемый влагомер по сравнению с прототипом (серийно вьшускаемый влагомер ВИК-1) обеспечивает возможность измерени  влажности двиЖУ1ЦИХСЯ сыпучих материалов с неравномерной поверхностью. В среднем в 1,7 раза повьпиаетс  точность измерени  Б-ггажности за счет корректировки значени  оптического показател , функционально св занного с влажностью , по изменению высоты насыпного материала..

а

«SJ

И

«

25

фиг.5

Изображение

l 3o6pa tHUB

26

Claims (2)

1. ВЛАГОМЕР, содержащий устройство обработки информации с выходным блоком, блок деления, источник излучения, на оптической оси которого расположены модулирующий диск с двумя светофильтрами, установленный на оси синхронного двигателя, и приемник излучения, подключенный к входу блока формирования-усиления, третий выход которого соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), отличающийся тем, чтоj с целью повышения точности измерений, в него введены блоки памяти, корректировки значения оптического показателя, умножения, задания, формирования сигнала Запуска и элемент ИЛИ, выход которого через блок формирования сигнала запуска соединен с первым входом АЦП, а два его входа соединены с соответствующими первым и вторым выходами блока формирования - усиления и с соответствующими третьими входами блоков деления и умножения, причем третий выход блока формирования усиления соединен с входом блока кор ректировки значения оптического показателя, выходы которого соединены с четвертыми входами блока умножения, вторые входы которого соединены с соответствующими выходами блока гадания, выход блока деления через первый вход блока умножения соединен с входом устройства обработки информации с выходным блоком, вход блока памяти соединен с выходом АЦП, а его два выхода соединены с соответствующими входами блока деления, при этом модулирующий диск снабжен отверстием, расположенным вместе со светофильтр рами на одной окружности, Я диаметр отверстия равен л йВде где δΠ - изменение диаметра изображения в плоскости вращения диска, соответствующее изменению расстояния до поверхности контролируемого материала;

? - разность, между возможными максимальным и минимальным уровнями поверхности контролируемого материала;

ΔΕ - нормируемое значение чувствительности влагомера по высоте контролируемого-материала.

2. Влагомер по п. 1, отличающийся тем,-что блок корректировки значения оптического показателя содержит элементы ИЛИ, триггеры, формирователь импульсов, счетчик импульсов, два элемента И, два генератора импульсов, ограничитель и дешифратор, выходы которого подключены

SU „..1116369 к единичному входу соответствующих триггеров, нулевые входы которых через соответствующие элементы ИЛИ подключены к прямым выходам последующих триггеров, вторые входы элементов ИЛИ подключены к выходу формирователя импульсов, соединенного с вторым и нулевым входами соответственно счет’чика импульсов и последнего триггера, вход формирователя импульсов подключен к выходу первого генератора импульсов, соединенного с первым вхо дом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго генератора импульсов, выход первого элемента И подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого через ограничитель подключен к третьему выходу блока формированияусиления, а выход подключен к первому входу счетчика имдульсов,выходом подключенного к входу дешифратора,причем прямые выходы триггеров подключены к че твертым входам блок а умножения.