专利名称：红外水份传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于利用红外光来测试或分析材料的领域，具体涉及一种红外水份传感器。
2、背景技术红外水份传感技术是利用水分子对特定波长红外线的吸收率来感应被测纸张的含水量。红外水份传感器用红外线照射纸张，探测被照亮纸张透射或反射的两个不同波长红外线的强度并转换成两个对应的电流值，供外部的计算显示单元算出纸张含水量。
国内外一般红外水分传感器多采用卤钨灯做光源，按光敏电导原理工作，需要外加较高的探测电压，暗电流很大，随环境温度和工作电压变化的漂移严重，输出电量与光照度关系的线性程度不高，还受环境灯光的影响，因而测量准确度不高。名称为《高精度红外水分仪》的实用新型专利(申请号01239776.8)公开了一种高精度水分仪，该水分仪包括光源、电机、滤光调制轮、探测器等，此装置的电机是用来调节滤光调制轮的转速，探测器不能同时检测到两个波长，这样就带来了测量的误差，而且滤光调制论和电机带来了结构复杂、维护不便、笨重等问题。
发明内容本实用新型的目的是提供一种在纸张生产工艺过程中，可在线自动测量水份的光电流型红外水份传感器。
本实用新型红外水份传感器采用分路器将两个不同波长的光同时送到两个探测器，从而使传感器具有更高的准确度和对纸张光学属性更强的适应性。
本实用新型是按光生电流原理设计，光源是半导体发光阵列发出均匀的两种不同波长的光，使光谱集中在测量波段。
本实用新型的红外水份传感器，包括发送部分和接收部分，其特征在于发送部分内设置有调光电路板、半导体发光点阵列、发送窗；接收部分内设置有接收窗、进行光电接收和转换的暗盒、接收电路板；发送部分壳体上设置有发送窗，在发送部分壳体内的靠近发送窗的一侧设置有调光电路板；半导体发光点阵列固定在调光电路板上，其发光面朝向发送窗；调光电路板的输入导线与发送部分的发送插座连接；接收部分壳体上开有接收窗，在接收部分壳体内紧贴接收窗的一侧设置有暗盒，接收部分壳体内的另一侧固定设置接收电路板，接收电路板的输入导线与接收部分的接收插座连接。
接收部分壳体内的暗盒里设有一个紧贴盒壁的分路器及滤波器、光电管，分路器与滤波器、光电管依次连接，光电管再与接收部分的接收电路板连接。
本实用新型的发送部壳体内设置的半导体发光点阵列即是半导体发光二极管排成的规则的几何阵列，位于发送部内其发光面紧贴发送窗设置，使之发出均匀的两种不同波长的光，使光谱集中在测量波段减轻烘干效应。
本实用新型的红外水份传感器工作时，按被测纸张的透光率或反射率分档预置的电功率由调光电路提供给发光半导体。半导体发出的红外线经过发送窗照在被测纸张上，经纸张透射或反射的光线，穿过接收窗，由两个滤光器分别提取水份吸收波长和参考波长(不被水份吸收)的红外线，送往两只光电管。光电管实现线性的照度/电流转换，输出的两路微弱电流由接收电路板放大到足够的水平，按工业标准的4～20mA电流环接口连到本实用新型之外部的计算显示单元。
本实用新型的红外水传感器在造纸业中装在扫描架上用作造纸工序后段的纸幅扫瞄，连续监测水份参量；配合外部的计算显示单元或工控机可实现不同计量单位的水份换算和显示，可生成前级工序控制信号，实现工艺流程连续监测和闭环质量控制，提升品质和效率。
本实用新型中的红外水传感器采用主调节和微调节相结合的光电调节机制，主调节放在发送部分，微调节放在接收部分，取代了以往机械式的调节机制，使工作系统更加稳定可靠；对不同的纸张光学属性(如透光率/反射率)设置不同的光源功率，使接收电路的工作点远离非线性区和噪波的影响，增强了仪器的适用范围。设置有半导体发光阵列，使光谱集中在测量波段，减轻烘干效应；测量时，无需探测电压，暗电流及其漂移极小，输出电量与光照度关系的线性程度高，而且不受环境灯光的影响，因此测量准确度高。
图1是本实用新型的红外水份传感器实施例1的结构示意图。
图2是本实用新型的红外水份传感器实施例1的工作原理方框图。
图中1调光电路板2半导体发光阵列3发送窗4接收窗5暗盒6分路器7滤波器I8滤波器II9光电管I10光电管II11接收电路板12纸张13接收部14发送部18发送插座19接收插座具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
实施例1图1中，本实用新型的红外水份传感器由发送部分14和接收部分13两大部分组成。发送部分14和接收部分13设置于被测纸张的两侧，固定安装在扫描架上。
发送部分14设置在一个金属壳体内，在发送部分14内设置有调光电路板1、半导体发光阵列2、发送窗3、发送插座18。
接收部分13设置在另一个金属壳体内，在接收部分13内设置有进行光电接收和转换的暗盒5、分路器6、滤波器I7、滤波器II8、光电管I9、光电管II10、接收电路板11、接收插座19。
在发送部分14壳体上靠近被测纸张12一侧的壳体上开有发送窗3，在发送部分14壳体内设置有调光电路板1，在对应发送窗3的另一侧的壳体上设置有发送插座18，半导体发光点阵列2固定在调光电路板1上，其发光面贴紧发送窗3设置。
在接收部分13靠近被测纸张12一侧的壳体上开有接收窗4，在对应接收窗4的另一侧的壳体上设置有接收插座19，在接收部13壳内在紧贴接收窗4设置一暗盒5，在暗盒5内设置有分路器6、滤波器I7和滤波器II8、光电管I9和光电管II10，分路器6紧贴盒壁设置，在分路器6的两侧分别贴紧设有滤波器I7和滤波器II8，滤波器I7和滤波器II8分别与光电管I9和光电管II10连接；光电管II10的引出端子与接收部分的接收电路板11连接，进行信号处理。
图2是本实用新型红外水份传感器实施例1的工作原理方框图。
图2中，本实用新型红外水份传感器工作时，按被测纸浆的透光率分档预置的电功率由调光电路板1提供给半导体发光点阵列2后，半导体发光点阵列2发出特定的两种不同波长的光，经过发射窗3照射到被测纸张12上，透过被测纸张12到达下部的接收部13的接收窗4上，通过暗盒5内的分路器6分出这两路不同波长的光在经过滤波器I7、滤波器II8分别提取水份吸收波长和参考波长(不被水份吸收)的红外线，送往光电管I9、光电管II10实现线性的照度/电流转换，输出的两路微弱电流由接收电路板11放大到足够的水平，按工业标准的4～20mA电流环接口连到接收部13的接收插座19送到计算机显示单元，计算出纸张含水量。
实施例2本实用新型红外水份传感器的发送部14和接收部13设置于被测纸张的同一侧。
发送部分14和接收部分13的构造和实施例1相同，不同的是发送部分14和接收部分13在实施例1中是各自独立的安放在被测纸张12的两侧，而在实施例2中发送部分14和接收部分13要置于同一个金属壳体内，发送部分14里面发出光照射到被测纸张12上，经过被测纸张12的反射通过接收部分13的接收窗4射到暗盒5内的分路器6，通过分路器6分出的两路不同波长的光再经过滤波器I7、滤波器II8分别提取水份吸收波长和参考波长(不被水份吸收)的红外线，送往光电管I9、光电管II10实现线性的照度/电流转换，输出的两路微弱电流由接收电路板11放大到足够的水平，按工业标准的4～20mA电流环接口连到接收部13的接收插座19送到计算机显示单元，计算出纸张含水量。
权利要求1.一种红外水份传感器，包括发送部分和接收部分，其特征在于发送部分(14)内设置有调光电路板(1)、半导体发光点阵列(2)、发送窗(3)；接收部分(13)内设置有接收窗(4)、进行光电接收和转换的暗盒(5)、接收电路板(11)；发送部分(14)壳体上设置发送窗(3)，在发送部分(14)壳体内靠近发送窗(3)的一侧设置有调光电路板(1)；半导体发光点阵列(2)固定在调光电路板(1)上，其发光面朝向发送窗(3)；调光电路板(1)的输入导线与发送部分(14)的发送插座(18)连接；接收部分(13)壳体上开有接收窗(4)，在接收部分(13)壳体内紧贴接收窗(4)的一侧设置有暗盒(5)，接收部分(13)壳体内的另一侧固定设置接收电路板(11)，接收电路板(11)的输入导线与接收部分(13)的接收插座(19)连接。
2.根据权利要求1所述的一种红外水份传感器，其特征在于所述的暗盒(5)内设有一个紧贴盒壁的分路器(6)及滤波器和光电管，分路器(6)与滤波器、光电管依次连接，光电管再与接收部分的接收电路板(11)连接。
专利摘要本实用新型公开了一种纸张检测用的红外水份传感器，包括发送部分和接收部分，发送部分设有发送窗，在发送部分内靠近发送窗的一侧设置调光电路板，在调光电路板上固定有半导体发光点阵列；接收部分设有接收窗和接收电路板，在接收部分内设置有进行光电接收和转换的暗盒，在暗盒里设置的分路器与滤波器、光电管管依次连接。本实用新型用作造纸工序后段的纸幅扫描，连续监测水份参量；配合外部的计算显示单元或工控机可实现不同计量单位的水份换算和显示，可生成前级工序控制信号，实现工艺流程连续监测和闭环质量控制，提升品质和效率，准确性和稳定性高。
文档编号G01N21/35GK2648438SQ0325291
公开日2004年10月13日 申请日期2003年9月23日 优先权日2003年9月23日
发明者谈建新, 左扬, 袁学文 申请人:四川省科学城高达测控公司