Инфракрасный измеритель влажности бумаги

 

ИНФРАКРАСНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВЛАЖНОСТИ БУМАГИ, содержащий источник ИК-излучения, модуляционный диск с фильтрами, детектор, соединенный с усилителем, коммутатор, подключенный входом.к выходу усилителя, регистрирующее устройство, источник опорного напряжения, блок сравнения с масштабным преобразователем, выход которого соединен с управляющим входом усилителя, а один вход блока сравнения связан систочником опорного напряжения, отличающий ся. тем, что, с целью повышения точности измерения за счет устранения погрешности от изменения параметров источника излучения и детектора, в него дополнительно введены эталонный образец, установленный перед одним из фильтров модуляционного диска, схема электрической модели детектора, подсоединенная входом к выходу детектора, два функциональных преобразователя с дополнительным коммутатором, подключенным входом к выходу схемы электрической модели детектора, и дополнительный блок сравнения с масштабным преобразователем, подключенным к блоку сравнения с опорным сигналом, причем входы дополнительного блока сравнения подключены к выходам дополнительных функциональных преобразователей, входы которых соединены с дополнительным коммутатором.S^S^уIHIKD1C4;^

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (194 (И) 3(51) G 01 N 21 86

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2600115/18-25 (22) 04.04.78 (46) 30.01.84. Вюл. Р 4 (72) В.М. Гладаревский и Я.A. Вакулюк (71) Украинское научно-производственное объединение целлюлознобумажной промышленности (53) 621.383.4 (088.8) (56) 1. Патент ФРГ Р 1598467, Кл. G 01 N 21/30, опублик. 1973.

2. Патент ФРГ Р 2353772, кл.. G 01 N 21/30, опублик. 1977 (прототип). (54) (57) ИНФРАКРАСНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

ВЛАЖНОСТИ БУМАГИ, содержащий источник ИК-излучения, модуляцйонный диск с фильтрами, детектор, соединенный с усилителем, коммутатор, подключенный входом к выходу усилителя, регистрирующее устройство, источник опорного напряжения, блок сравнения с масштабным преобразователем, выход которого соединен с, управляющим входом усилителя, а один вход блока сравнения связан с источником опорного напряжения, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет устранения погрешности от изменения параметров источника излучения и детектора, в него дополнительно введены эталонный образец, установленный перед одним из фильтров модуляционного диска, схема электрической модели детектора, подсоединенная входом к выходу детектора, два функциональных преобразователя с дополнительным коммутатором, подключенным входом к выходу схемы электрической модели детектора, и дополнительный блок сравнения с масштаб- Я ным преобразователем, подключенным к блоку сравнения с опорным сигналом, причем входы дополнительного блока сравнения подключены к выходам дополнительных функциональных преобразователей, входы которых соединены с дополнительным коьмутатором.

701241

50

60 е-аЯка г о

Изобретение относится к технике измерения физических параметров материалов и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности для контроля влажности бумаги.

Известно устройство для измерения влажности листовых материалов, содержащее источник излучения, модуляционный диск с фильтрами, детектор, блок обработки, регистрирующее устройство. Излучение проходит измеряемый материал и модулируется диском, на котором установлены фильтры с различной длиной волны, а затем преобразовывается детектором C1

Основной параметр (влажность) измеряется на длине волны 1,92 мк, опорный сигнал — на длине волны

1,8 мк. Несмотря на то, что в полосе 1,8 мк нет полосы поглощения по влажности, опорный сигнал все же частично зависит от колебаний влажности, так как последняя влияет на оптическую плотность и массу кв.метра, состояние поверхности листового материала и ослабляет пропускание или отражение ИК-излучения. Недостаток данного устройства состоит в том, что невозможно выбрать длину волны опорного канала, чтобы его сигнал полностью зависел от дестабилизирующих факторов и не зависел от параметров измеряемого материала.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является инфракрасный измеритель влажности бумаги, содержащий источник ИК-излучения, модуляционный диск с фильтрами, детектор, соединенный с усилителем, коммутатор, подключенный входом к выходу усилителя, регистрирующее устройство, источник опорного напряжения, блок сравнения с масштабным преобразователем, выход которого соединен с управляющим входом усилителя,, а один вход блока сравнения связан с источником опорного напряжения L23.

Недостатки устройства в том, что опорный канал зависит как от параметров объекта измерения, так и от дестабилизирующих факторов.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет устранения погрешности от изменения параметров источника излучения и детектора.

Поставленная цель достигается тем, что в известный инфракрасный измеритель влажности бумаги дополнительно введены эталонный образец, установленный перед одним иэ фильтров модуляционного диска, схема электрической модели детектора, подсоединенная входом к выходу детектора, два функциональных преобразователя с дополнительным коммутатором, подключенным входом к выходу схемы электрической модели детектора, и дополнительный блок

5 сравнения с масштабным преобразователем, подключенным к блоку сравнения с опорным сигналом, причем входы дополнительного блока сравнения подключены к выходам дополнитель1 ных функциональных преобразователей

0 входы которых соединены с дополнительным коммутатором.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит источник из15 лучения 1, модуляционный диск 2 с фильтрами 3, детектор 4, усилитель

5, коммутатор б, регистрирующее устройство 7, эталонный образец 8, схему электрической модели детектора

9, два функциональных преобразователя 10, 11, дополнительный коммутатор 12, дополнительный блок срав нения 13 с масштабным преобразователем 14, масштабный преобразователь

15, блок сравнения 16, источник опорного напряжения 17.

Устройство работает следующим, образом.

Прошедший через контролируемый материал поток ИК-излучения источника 1 попадает на эталонный образец, которым дополнительно ослабляется, и через интерференционный фильтр 3 поступает на детектор 4, где преобразуется в электрическое напряжение. В общем случае такой сигнал детектора 4 описывается уравнением: < -д,х а к, 40 о где Ч> — напряжение на детекторе, коэффициент преобразования фотоэлектрического детектора; ф„ — первичный поток ИК-излучения источника 1; коэффициент ослабления

ИК-излучения эталонным образцом .о — коэффициент ослабления

ИК-излучения измеряемым материалом

Х„ Х вЂ” толщина эталонного образца и измеряемого материала соответственно.

При другом положении модуляционного диска ИК-излучения сигнал детектора описывается ура нением:

Длина волны интерференционных фильт ров выбрана одинаковой. Допустим изменилась чувствительность детектора б на величину alCe . а первич701241

U2 =(k,< bk,)(Ф ь Ро)(1-а2х2)

Ui - (4< — Ь (,1(<ОФ%о)((-О< Х,- О,К2) ц- — „" (,+ bk,)(

21 м (Мью(ро — hqp)(3 02x2)

Преобразуем уравнение (5) . А" А 2011= о - b4 î - bkÐî х< о Ро >

Составитель А. Чурбаков

Редактор И. Гохфельд Техред Т.Маточка Корректор A. Зимокосов

Заказ 1064/3 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 ный поток ИК-излучения — на величи- ну ь Ф, Для простоты изложения в уравнении (1) и (2) разложим в ряд зависимость вида 1 и ограничимся первыми членами разложения. С учетом вышесказанного, уравнения (1) и (2) можно представить в виде:

Напряжения О, и 0 поступают на усилитель 5, который имеет регулируемый коэффициент передачи. Одновременно эти сигналы поступают на вход схемы электрической модели детектора 9.

Передаточная функция схемы электрической модели детектора 9 подбирается идентичной характеристике преобразования детектора 4, но оператор преобразования ее должен быть вида 1/ < Тогда напряжения на выходах функциональных преобразователей 10, 11. будет иметь вид:

Разность двух напряжений 0н и 02,< на выходе блока сравнения 13 равна:

U3" 0„-02,=4,а,х, Р,о,х, -bk< A Ppg, х, + ь4 И,а, x<

4 где l 4

Анализ уравнений (6) показывает, что если чувствительность детектора б и параметры источника HK-излучения не изменяются, то о „ = О, а(Р =

О. Тогда А 0 = (D, т.е. постоян ной величине. Если теперь напряжение 0 с выхода блока сравнения

13 будет подаваться на вход масштабного преобразователя 14, то на выходе получим сигнал, пропорциональный 42.0з Теперь величину >z 0 блоком 16 сравнивают с опорным напряже-. нием источника 17. При л.К и д Юо, равных нулю, на выходе блока сравнения 16 сигнал равен нулю. Если же любая из этих составляющих не равна нулю, то на выходе 16 появляется напряжение. Это напряжение масштабируется преобразователем 15, поступает на усилитель 5 и управляет коэффициентом передачи. Таким образом погрешности детектора 4 и источника

ИК-излучения 1 компенсируются изменением усиления измерительного трак15 та. C выхода усилителя напряжения 0 и 0 детектора поступают на коммутатор б. Коммутатор пропускает одно из напряжений 0 или "а на вход регистрирующего устройства 7 °

Обычно используется напряжение 02., < так как оно более чувствительно к измеряемому параметру.

Данное изобретение позволяет вы75 рабатывать сигнал коррекции в самом процессе измерения. Для этого не требуется дополнительных фотоэлектрических детекторов и дополнительного опорного канала,.не требуется подбирать селективные детекторы или фильтры для опорного канала.

Кроме того, предлагаемое устройство, в отличие.от известных, построено таким образом, что вырабатываемый сигнал коррекции полностью не зависит от параметров измеряемого материала, а зависит только от дестабилизирующих факторов, влияющих на источник излучения, фотоэлектрический детектор, погрешности которых в

4() процессе самого измерения трудно компенсировать. Применение эталонного образца, который может быть стеклом, пленкой, металлической стенкой или любым другим материалом, имеющим

45 известный коэффициент ослабления

ИК-радиации и стабильные параметры, позволяет построить такую функциональную схему устройства, выходной сигнал которого зависит только от измеряемого параметра материала.