专利名称：红外水分测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用红外线测量物体中含水量的装置，特别是测量粉粒状固体物中含水量的装置。
现有用於测量粉粒状固体物含水量的红外水份测量装置，如图5所示，由光源、透镜、滤光片、调制盘、同步马达、平面反光镜、凹面反光镜、遮光器、光电接收器等组成。工作时，从光源发出的光经透镜、滤光片形成特定波长的光束照射到平面反光镜上，由平面反光镜将其反射到被测物上，从被测物反射的光是被测物表面的反射光和被测物内部的漫反射光组成，此漫反射光是载有被水份吸收的有效信号光束，这些光反射到凹面反光镜上后，再由凹面反光镜分别会聚到遮光器和光电接收器上，遮光器挡住物体表面的反射光，防止其进入光电接收器，光电接收器将漫反射光转换成电信号输出，经处理后，即可得到被测物内部的含水量。该方法虽然也可测得物体中的含水量，但采用遮光器挡住物体表面的反射光，就很难避免以下不足，其一.由於遮光器不可能完全吸收掉由被测物表面的反射光，因此该反射光在遮光器和凹面反光镜之间往复反射，成为杂散光窜入光电接收器，从而降低信噪比;其二.遮光器只起到遮光的作用，也遮掉了被测物内部的部份漫反射光，从而降低了光电接收器的光线有效接收面积，而且结构复杂。
本发明的目的是提供一种红外水份测量装置，它不需遮光器，并具有干扰小、信噪比高、灵敏度高，而且结构简单。
为实现上述目的，本发明由光源、聚光镜、平面反光镜、调制盘、同步马达滤光片、照射透镜、接收物镜、光电接收器、同步信号接收器、信号处理系统构成，聚光透镜位於平面反光镜和光源之间，平面反光镜位於调制盘一端，滤光片安装在调制盘上，调制盘由同步马达驱动照射透镜位於调制盘的另一端与被测物之间，接收物镜和光电接收器位於被测物的一侧，接收物镜处於被测物与光电接收器之间。测量时，光源发出的光经聚光透镜会聚到平面反光镜上，平面反光镜将其反射到安置在调制盘上的滤光片上，滤光片滤去其它波长的光并将特定波长的光透射到照射透镜上，照射透镜将特定波长的光会聚到被测体上，由於被测物表面的反射光是服从反射定律被反射的，而接收物镜和光电接收器都位於被测物的一侧，不位於反射光的空间内，因此进入接收物镜的只是载有水份信息的漫反射光。当漫反射光经接收物镜后会聚到光电接收器上，由光电接收器将光信号转换成电信号输入到信息处理系统。同步信号接收器从调制盘中取得信号后输入信号处理系统。信号处理系统将光电接收器和同步信号接收器输入的信号处理后，即可获得被测物内的含水量。
在上述照射透镜和接收物镜之间增加一全反射棱镜和盛有被测液体的容器，经照射透镜的光线会聚到全反射棱镜，由全反射棱镜反射出的光线透过容器和被测液体后，经接收物镜会聚到光电接收器上，光电接收器将光信号转换成电信号后输入到信号处理系统，信号处理系统将同步接收器和光电接收器输入的信号处理后，即可获得被测液体中的含水量。
上述的光电接收器由红外光敏电阻、场效应管、三极管、运算放大器以及电阻、电容组成。
上述的信号处理系统由模数转换器、微处理器和显示器组成。
本发明所提供的红外水份测量装置，由於省略了遮光器，因此结构较简单;同时由於接收物镜和光电接收器处於被测物非反射区域内，有效地避开了被测物表面的反射光，所以具有干扰小、信噪比高、灵敏度高之优点。
下面给出本发明的实施例及附图
图1.表示本发明用作测量粉粒状固体物含水量的示意图。
图2.表示本发明用作测量液体中含水量的示意图。
图3.表示本发明中光电接收器的电路图。
图4.表示本发明中信号处理系统的方框图。
图5.表示现有红外水份测量装置的示意图。
下面结合附图作进一步的说明聚光透镜(2)位於光源(1)和平面反光镜(3)之间，平面反光镜(3)位於调制盘(4)的一端，滤光片(5)、(6)、(7)均固定在调制盘(4)上，分别可透过波长为1.9、1.81、和2.1微米的红外线，其中波长为1.9微米的红外线是水份吸收线，作为测量光束;波长为1.8和2.1微米的红外线是不被水份吸收的，作为参考光束，调制盘(4)由同步马达(37)驱动，照射透镜(8)位於调制盘的另一端，图1中所示的粉粒状固体被测物(9)斜置在水平面上，接收物镜(10)和光电接收器(11)位於被测物(9)的一侧，接收物镜(10)位於被测物(9)和光电接收器(11)之间，同步信号接收器由发光二极管(14)、遮光片(13)和光敏三极管(12)组成，遮光片(13)固定在调制盘上，位於波长为1.9微米滤光片(5)所对应的矢径上，发光二极管(14)和光敏三极管(12)处於遮光片(13)的上下两端。工作时，调制盘(4)开始转动，当转过一圈，同步信号接收器即输出一个电脉冲信号(50)，同时由光源(1)发出的光经聚光透镜(2)会聚到平面反光镜(3)，平面反光镜(3)将其依次反射到滤光片(5)、(6)、(7)上，由此也形成三个光脉冲，该光脉冲被照射到被测物(9)后，由於被测物(9)表面的反射光的反射方向与被测物(9)内部的漫反射光的方向不一致，接收物镜(10)和光电接收器(11)位於被测物一侧，避开了被测物(9)表面的反射光，因此接收物镜(10)接收到的是被测物(9)内部载有水份讯息的漫反射光脉冲，该漫反射光脉冲被光电接收器(11)转换成电脉冲信号(51)输出。
当需测量液体中含水量时，在照射镜(8)和接收物镜(10)之间增加一个全反射棱镜(15)和盛有被测液体(16)的容器(17)(见图2所示)。经照射透镜(8)的光脉冲先会聚到全反射棱镜(15)，然后透过容器(17)和被测液体(16)，由此获得载有水份信息的透射光，该透射光经接收物镜(10)会聚到光电接收器(11)上后，即可输出电脉冲信号(51)。
见图3所示红外光敏电阻(21)与电阻(25)串联，当接收物镜射出的光脉冲照射到红外光敏电阻(21)时，其阻值变小，即中点(a)电压上升，经电容(34)使(b)点形成一个脉冲电信号，送入由场效应管(22)、电阻(30)、(26)、(27)构成的自偏置放大电路中，经放大后送入由三极管(23)、电阻(28)、(31)组成的放大电路中进行放大，然后经电容(35)送入由运算放大器(24)、电阻(32)、(33)、(29)组成的负反馈放大电路中，经放大后即可通过电容(36)输出电脉冲信号(51)。
见图4所示同步信号接收器将同步信号(50)送入微处理器(19)，当微处理器(19)接到同步信号(50)后，即可发出信号启动模数转换器(18)，由模数转换器(18)依次将由光电信号接收器(11)输出的三个脉冲电信号(51)转换成数字量送入微处理器(19)，微处理器(19)按下列计算公式运算，即可通过显示器(20)获得被测物的含水量。
含水量＝a-bV(1.9)/
式中a、b为常数;
V(1.8)是波长为1.8微米的脉冲幅值;
V(1.9)是波长为1.9微米的脉冲幅值;
V(2.1)是波长为2.1微米的脉冲幅值。
权利要求
1.一种红外水份测量装置，特别是测量粉粒状固体物中含水量的装置，它包括光源、聚光镜、平面反光镜、调制盘、同步马达、滤光片、光电接收器、同步信号接收器、信号处理系统，聚光镜位於光源与平面反光镜之间，平面反光镜位於调制盘一端，滤光片固定在调制盘上，同步信号接收器位於调制盘上，调制盘由同步马达驱动，信号处理系统分别连接同步信号接收器和光电接收器，其特征在於还包括位於调制盘另一端与被测物之间的照射透镜和位於光电接收器与被测物之间的接收物镜，光电接收器和接收物镜位於被测物的一侧。
2.据权力要求1所述的红外水份测量装置，其特征在於照射透镜与接收物镜之间有一全反射棱镜和盛被测液体的容器。
3.据权力要求1、2所述的红外水份测量装置，其特征在於光电接收器由红外光敏电阻、场效应管、三极管、运算放大器以及电阻、电容组成。
全文摘要
一种红外水分测量装置，用于测量粉粒状固体物及液体中的含水量。它包括光源、聚光透镜、平面反光镜、调制盘、同步马达、滤光片、光电接收器、同步信号接收器、信号处理系统，还包括照射透镜和接收物镜，光电接收器和接收物镜位于被测物的一侧，避开了被测物表面的反射光，因此它具有干扰小、信噪比高、灵敏度高、结构简单之优点。
文档编号G01N21/47GK1051979SQ8910867
公开日1991年6月5日 申请日期1989年11月15日 优先权日1989年11月15日
发明者庄亦麟, 陆志豪, 吴志宝 申请人:上海第二工业大学