專利名稱：紅外水分測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用紅外線測量物體中含水量的裝置，特別是測量粉粒狀固體物中含水量的裝置。
現(xiàn)有用於測量粉粒狀固體物含水量的紅外水份測量裝置，如圖5所示，由光源、透鏡、濾光片、調(diào)制盤、同步馬達、平面反光鏡、凹面反光鏡、遮光器、光電接收器等組成。工作時，從光源發(fā)出的光經(jīng)透鏡、濾光片形成特定波長的光束照射到平面反光鏡上，由平面反光鏡將其反射到被測物上，從被測物反射的光是被測物表面的反射光和被測物內(nèi)部的漫反射光組成，此漫反射光是載有被水份吸收的有效信號光束，這些光反射到凹面反光鏡上后，再由凹面反光鏡分別會聚到遮光器和光電接收器上，遮光器擋住物體表面的反射光，防止其進入光電接收器，光電接收器將漫反射光轉(zhuǎn)換成電信號輸出，經(jīng)處理后，即可得到被測物內(nèi)部的含水量。該方法雖然也可測得物體中的含水量，但采用遮光器擋住物體表面的反射光，就很難避免以下不足，其一.由於遮光器不可能完全吸收掉由被測物表面的反射光，因此該反射光在遮光器和凹面反光鏡之間往復(fù)反射，成為雜散光竄入光電接收器，從而降低信噪比;其二.遮光器只起到遮光的作用，也遮掉了被測物內(nèi)部的部份漫反射光，從而降低了光電接收器的光線有效接收面積，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
本發(fā)明的目的是提供一種紅外水份測量裝置，它不需遮光器，并具有干擾小、信噪比高、靈敏度高，而且結(jié)構(gòu)簡單。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明由光源、聚光鏡、平面反光鏡、調(diào)制盤、同步馬達濾光片、照射透鏡、接收物鏡、光電接收器、同步信號接收器、信號處理系統(tǒng)構(gòu)成，聚光透鏡位於平面反光鏡和光源之間，平面反光鏡位於調(diào)制盤一端，濾光片安裝在調(diào)制盤上，調(diào)制盤由同步馬達驅(qū)動照射透鏡位於調(diào)制盤的另一端與被測物之間，接收物鏡和光電接收器位於被測物的一側(cè)，接收物鏡處於被測物與光電接收器之間。測量時，光源發(fā)出的光經(jīng)聚光透鏡會聚到平面反光鏡上，平面反光鏡將其反射到安置在調(diào)制盤上的濾光片上，濾光片濾去其它波長的光并將特定波長的光透射到照射透鏡上，照射透鏡將特定波長的光會聚到被測體上，由於被測物表面的反射光是服從反射定律被反射的，而接收物鏡和光電接收器都位於被測物的一側(cè)，不位於反射光的空間內(nèi)，因此進入接收物鏡的只是載有水份信息的漫反射光。當(dāng)漫反射光經(jīng)接收物鏡后會聚到光電接收器上，由光電接收器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號輸入到信息處理系統(tǒng)。同步信號接收器從調(diào)制盤中取得信號后輸入信號處理系統(tǒng)。信號處理系統(tǒng)將光電接收器和同步信號接收器輸入的信號處理后，即可獲得被測物內(nèi)的含水量。
在上述照射透鏡和接收物鏡之間增加一全反射棱鏡和盛有被測液體的容器，經(jīng)照射透鏡的光線會聚到全反射棱鏡，由全反射棱鏡反射出的光線透過容器和被測液體后，經(jīng)接收物鏡會聚到光電接收器上，光電接收器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號后輸入到信號處理系統(tǒng)，信號處理系統(tǒng)將同步接收器和光電接收器輸入的信號處理后，即可獲得被測液體中的含水量。
上述的光電接收器由紅外光敏電阻、場效應(yīng)管、三極管、運算放大器以及電阻、電容組成。
上述的信號處理系統(tǒng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器和顯示器組成。
本發(fā)明所提供的紅外水份測量裝置，由於省略了遮光器，因此結(jié)構(gòu)較簡單;同時由於接收物鏡和光電接收器處於被測物非反射區(qū)域內(nèi)，有效地避開了被測物表面的反射光，所以具有干擾小、信噪比高、靈敏度高之優(yōu)點。
下面給出本發(fā)明的實施例及附圖

圖1.表示本發(fā)明用作測量粉粒狀固體物含水量的示意圖。
圖2.表示本發(fā)明用作測量液體中含水量的示意圖。
圖3.表示本發(fā)明中光電接收器的電路圖。
圖4.表示本發(fā)明中信號處理系統(tǒng)的方框圖。
圖5.表示現(xiàn)有紅外水份測量裝置的示意圖。
下面結(jié)合附圖作進一步的說明聚光透鏡(2)位於光源(1)和平面反光鏡(3)之間，平面反光鏡(3)位於調(diào)制盤(4)的一端，濾光片(5)、(6)、(7)均固定在調(diào)制盤(4)上，分別可透過波長為1.9、1.81、和2.1微米的紅外線，其中波長為1.9微米的紅外線是水份吸收線，作為測量光束;波長為1.8和2.1微米的紅外線是不被水份吸收的，作為參考光束，調(diào)制盤(4)由同步馬達(37)驅(qū)動，照射透鏡(8)位於調(diào)制盤的另一端，圖1中所示的粉粒狀固體被測物(9)斜置在水平面上，接收物鏡(10)和光電接收器(11)位於被測物(9)的一側(cè)，接收物鏡(10)位於被測物(9)和光電接收器(11)之間，同步信號接收器由發(fā)光二極管(14)、遮光片(13)和光敏三極管(12)組成，遮光片(13)固定在調(diào)制盤上，位於波長為1.9微米濾光片(5)所對應(yīng)的矢徑上，發(fā)光二極管(14)和光敏三極管(12)處於遮光片(13)的上下兩端。工作時，調(diào)制盤(4)開始轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)過一圈，同步信號接收器即輸出一個電脈沖信號(50)，同時由光源(1)發(fā)出的光經(jīng)聚光透鏡(2)會聚到平面反光鏡(3)，平面反光鏡(3)將其依次反射到濾光片(5)、(6)、(7)上，由此也形成三個光脈沖，該光脈沖被照射到被測物(9)后，由於被測物(9)表面的反射光的反射方向與被測物(9)內(nèi)部的漫反射光的方向不一致，接收物鏡(10)和光電接收器(11)位於被測物一側(cè)，避開了被測物(9)表面的反射光，因此接收物鏡(10)接收到的是被測物(9)內(nèi)部載有水份訊息的漫反射光脈沖，該漫反射光脈沖被光電接收器(11)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(51)輸出。
當(dāng)需測量液體中含水量時，在照射鏡(8)和接收物鏡(10)之間增加一個全反射棱鏡(15)和盛有被測液體(16)的容器(17)(見圖2所示)。經(jīng)照射透鏡(8)的光脈沖先會聚到全反射棱鏡(15)，然后透過容器(17)和被測液體(16)，由此獲得載有水份信息的透射光，該透射光經(jīng)接收物鏡(10)會聚到光電接收器(11)上后，即可輸出電脈沖信號(51)。
見圖3所示紅外光敏電阻(21)與電阻(25)串聯(lián)，當(dāng)接收物鏡射出的光脈沖照射到紅外光敏電阻(21)時，其阻值變小，即中點(a)電壓上升，經(jīng)電容(34)使(b)點形成一個脈沖電信號，送入由場效應(yīng)管(22)、電阻(30)、(26)、(27)構(gòu)成的自偏置放大電路中，經(jīng)放大后送入由三極管(23)、電阻(28)、(31)組成的放大電路中進行放大，然后經(jīng)電容(35)送入由運算放大器(24)、電阻(32)、(33)、(29)組成的負(fù)反饋放大電路中，經(jīng)放大后即可通過電容(36)輸出電脈沖信號(51)。
見圖4所示同步信號接收器將同步信號(50)送入微處理器(19)，當(dāng)微處理器(19)接到同步信號(50)后，即可發(fā)出信號啟動模數(shù)轉(zhuǎn)換器(18)，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(18)依次將由光電信號接收器(11)輸出的三個脈沖電信號(51)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入微處理器(19)，微處理器(19)按下列計算公式運算，即可通過顯示器(20)獲得被測物的含水量。
含水量＝a-bV(1.9)/
式中a、b為常數(shù);
V(1.8)是波長為1.8微米的脈沖幅值;
V(1.9)是波長為1.9微米的脈沖幅值;
V(2.1)是波長為2.1微米的脈沖幅值。
權(quán)利要求
1.一種紅外水份測量裝置，特別是測量粉粒狀固體物中含水量的裝置，它包括光源、聚光鏡、平面反光鏡、調(diào)制盤、同步馬達、濾光片、光電接收器、同步信號接收器、信號處理系統(tǒng)，聚光鏡位於光源與平面反光鏡之間，平面反光鏡位於調(diào)制盤一端，濾光片固定在調(diào)制盤上，同步信號接收器位於調(diào)制盤上，調(diào)制盤由同步馬達驅(qū)動，信號處理系統(tǒng)分別連接同步信號接收器和光電接收器，其特征在於還包括位於調(diào)制盤另一端與被測物之間的照射透鏡和位於光電接收器與被測物之間的接收物鏡，光電接收器和接收物鏡位於被測物的一側(cè)。
2.據(jù)權(quán)力要求1所述的紅外水份測量裝置，其特征在於照射透鏡與接收物鏡之間有一全反射棱鏡和盛被測液體的容器。
3.據(jù)權(quán)力要求1、2所述的紅外水份測量裝置，其特征在於光電接收器由紅外光敏電阻、場效應(yīng)管、三極管、運算放大器以及電阻、電容組成。
全文摘要
一種紅外水分測量裝置，用于測量粉粒狀固體物及液體中的含水量。它包括光源、聚光透鏡、平面反光鏡、調(diào)制盤、同步馬達、濾光片、光電接收器、同步信號接收器、信號處理系統(tǒng)，還包括照射透鏡和接收物鏡，光電接收器和接收物鏡位于被測物的一側(cè)，避開了被測物表面的反射光，因此它具有干擾小、信噪比高、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單之優(yōu)點。
文檔編號G01N21/47GK1051979SQ8910867
公開日1991年6月5日 申請日期1989年11月15日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月15日
發(fā)明者莊亦麟, 陸志豪, 吳志寶 申請人:上海第二工業(yè)大學(xué)