SU1232954A1 - Влагомер - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к конт-. рольно-измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  влажности . Изобретение позвол ет исключить вли ние настабильности характеристик излучени  светодиодов на точность измерени  влажности и тем самым повысить точность измерени . Это достигаетс  введением в устройство второго фотоприемника 14, оптически св занного через световод 13 с первым 7 и вторым 8 {светодиодами, третьего дифференцирующего устройства 16, второго 17 и третьего 18 триггеров . Третье дифференцируемое устройство 16 подключено к выходу второго фотоприемника 14, а входы второго триггера 17 соединены с выходами второго 15 и третьего 16 дифференцирующих устройств, входы третьего триггера 18 соединены с выходами первого 12 и второго 17 триггеров, а выход третьего триггера 18 подключен к счетчику 19. 2 ил. с 3 (Л Ю 00 го со СП 4 Фмг.1

Description

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  влажности как в авиационной технике, так и в химической, текстильной, нефт ной и других отрасл х промышленности .

Цель изобретени  - повышение точности измерений.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы.

Влагомер содержит источник 1 питани , генератор 2 пр моугольных им-, пульсов с двум  противофазньми выходами , к одному выходу которого под- . ключей делитель 3 частоты (последо- вательньй счетчик), выход которого соединен с управл ющим входом модул тора 4 экспоненты.

Первый и второй ключи 5 и 6 по управл ющим входам соединены с разными выходами генератора 2. По сигнальному входу ключ 6 соединен с выходом источника 1 питани , а ключ 5 также с выходом источника 1 питани , но - через модул тор 4 экспоненты. Выходы ключей 5 и 6 соединены со входами св тодиодов соответственно 7 и 8, которые через контролируемый объем 9 оп- тически св заны с фотоприемником 10. К выходу фотоприемника 10 подключено дифференцирующее устройство 11, а к выходу дифференцирующего устройства - триггер 12. Светодиоды 7 и 8 через светов.од 13 оптически св заны с фотоприемником 1А..

В устройство вход т дифференцирующие устройства. 15 и 16, вход первого из которых подключен к выходу ключа 6, вход второго - к выходу фотоприемника 14, а выходы обоих соединены со входами триггера 17, кроме того, выход дифференцирующего устройства 15 соединен со входом триггера 12. Триггеры 12 и 17 подключены к разным входам триггера 18, выход которого соединен с одним входом счетчика 19. Второй вход счетчика 19 св зан с выходом схемы 20 совпадений входы которой подключены к выходам дифференцирующих устройств 11 и 15.

Устройство работает следующим образом.

На первый фотоприемник 10 воздействуют два потока излучени  fj и Ф опорной и измерительной длин волн, которые проход т через контролируемую среду, наход щуюс  в контрольном объеме 9.

Поток излучени  на опорной длине волны модулирован по экспоненциаль- ному закону. Поэтому дл  потоков и справедливы выражени 

t

Ф :Ф р t 41 01 -

ср - ср 21 01

p-K.

-K,m

где m

m - масса вещест.ва и влаги

соответственно; .1,. К - коэффициенты поглощени 

сухи.1 веществом и влагой;

ф - поток излучени  на выходе светодиода 8;

Фд, - . а мплитуда модулирован .,,... ного потока на выходе светодиода 7.

В момент t

С1

равенства потоков

откуда следует, что

t ;(Рп Ф„, -РьФ,, )+. г kvm,Kl)

В соответствии с равенством (1) врем  t зависит не только от массы влаги, но и от потоко в Я-J,, и ЯР которые могут измен тьс  из-за неста-.. бильности характеристик излучени  светодиодов.

На второй фотоприемник 14 воздействуют потоки Ф и подводимые с помощью световода 13 непосред- . ственно с выходов светодиодов 7 и 8, мину  контролируемую среду. Дл  этих потоков можно записать следующие выражени : .,

Ф ;ф .р - Ма

Ф Ф

12 02

В моменРг t.

Ф и Ф

4 Z 12

(-. равенства потоков получаем

te.

Ф -е - ф

01 07

откуда следует, что

с.(2ит,-еиф,,).

Дл  разности времен t и t,

(-2)

Си

1- V I

в соответствии с формулами (1) и (2) справедливо выражение

- t

1

К.

га.

(3)

Таким образом, разность времен по формуле (3) зависит от массы влаг и не зависит от потоков Ф и Ф

Генератор 2 пр моугольных импульсов (фиг.1) вырабатывает импульсы с необходимой частотой повторени . Эти импульсы с противофазных выходов поступают на вход делител  частоты 3 и на-управл ющие входы ключей 5 и 6. . На вход модул тора экспоненты 4 и ключа 5 синхронно поступают импульс начала формир овани  экспоненты и запоминающие импульсы. На выходе ключа 5 формируетс  дискретный заэкспонен- циальный импульс тока, который, про- тека  через светодиод 7. %ызывает поток излучени  по такому же закону. Ключ 6 переключаетс  импульсом, противофазным заполн ющему.экспоненту. Протекающий через светодиод 8 им пульс тока вызывает световой поток, амплитуда которого посто нна.

Оба потока через световод 13 попадают на фотоприемник 14 и через контролируемый объем 9 - на фотопри- емник 10. На фиг. 2а изображены временные диаграммы суммарных фотоэлектрических сигналов на выходах обоих фотоприемников. Диаграмма выходного сигнала фотоприемника 14 изображена пунктиром. Эти сигналы дифференцируютс  устройствами 11 и 16 (фиг.26, в) и подаютс  на первые входы триг- геров 12 и 17. На вторые входы этих триггеров подаетс  сигнал с выхода дифференцирующего устройства 15 (фиг.2г). Триггеры 12 и 17 начинают срабатывать от поочередных импульсов поступающих на их входы с соответствующих дифференцирующих устройств. Сигналы с выходов этих триггеров (фиг.2д,е) поступают на разные входы триггера 18. Сначала импульсы на вход триггера 18 поступают одновременно и он не срабатывает (фиг.2ж). В тот момент t , когда потоки излучени  от двух светодиодов на фотоприемнике 14 станов тс  одинаковыми, присходит перемена фазы его фотоэлектрического сигнала (фиг.2а), изме- н етс  на противоположную фаза импульсов на выходе дифференцирующего устройства 16, импульсы на разные входы триггеры 17 приход т одновремено и он перестает срабатывать. В это момент начинает срабатывать триггер 18 под действием импульсов, поступающих с триггера 12.

В момент t , когда станов тс  одинаковыми потоки излучени , принимаемые фотоприемником 10, происходит перемена фазы его фотоэлектрического сигнала, измен етс  на противоположную фаза импульсов на выходе дифферецирующего устройства 11, импульсы на разные входы триггера 12 приход т одновременно и он перестает срабатывать . Перестает срабатывать и тригге 18. Количество срабатываний триггера 18 считаетс  счетчиком 19. После перемены фазы выходного сигнала дифференцирующего устройства 11 на выходе схемы 20 совпадений по вл етс  импульс сброса, и счетчик 19 подготавливаетс  к следующему циклу. Процесс повтор етс . По показани м счетчика определ етс  значение влажности .

Показани  счетчика 19 соответствуют разности врекзн t, и t. Как следует из выражени  (3), эта разность зависит от массы влаги и не зависит от потоков Ф;,, и Фо1

Изобретение позвол ет исключить вли ние нестабильности характеристик излучени  светодиодов на точност измерени  влажности и тем самым повысить точность измерени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Влагомер, содержащий источник питани , генератор пр моугольных импульсов с двум  противофазными выходами , делитель частоты, подключенный к первому выходу генератора пр мо- угольных импульсов, модул тор экспоненты , соединенный с выходами источника питани  и делител  частоты, два ключа, входы первого из которых соединены с первым выходом генератора пр моугольных импульсов и модул тором экспоненты, а входы второго подключены к второму выходу генератора пр моугольных импульсов и источнику питани , два светодиода, излучающих на опорной и измерительной длинах волн, подключенных к выходам соответственно первого и второго ключей и оптически св занных через контролируемый объем с фотоприемником, соединенным с блоком регистрации, выполненным в виде двух дифференцирующих устройств, выходы которых соедине ны с входами триггера и схемы совпадени , выход которой соединен со счетчиком , причем вход первого дифференцирующего устройства соединен с фотоприемником , а вход второго дифференцирующего устройства соединен с выходом второго кдюча, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  точности, в . него введены второй фотоприемник, .ijc оптически св занньш через световод с первым и вторым светодиодами, тре- I тье дифференцирующее устройство, под

   ключенное-.к выходу второго фотоприемника , и второй и третий триггеры, причем входы второго триггера соединены с. выходами второго и третьего дифференцирующих устройств , входы третьего триггера соединены с выходами первого и второго триггеров, а выход третьего триггера подключен к счетчику.

   а

   ПлП

   .Л П П П П

   1|

   A rWAUW

   ГТТГГТГТТ ГГП UlLLi JJOtLU

   Г ff Г Г7П I I 1 L I

   ТТ 111

   П LU

   ТТ 111

   ТПППППППП

   ИШ

   ж

   iiimiuirL

   tcz

   Редактор Н.Егорова

   Составитель А.Чурбаков

   Техред О,Гортвай Корректор В.Синицка 

   Заказ 2758/41

   Тираж 778 о Подписное ВНИИПИ. Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035,- Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производств .нно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4

   tci

   Фнг.2