2.13. Датчики технологических параметров текстильного производства

2.13.1. Ик измерители влажности волокнистых материалов

Лучевые методы измерения влажности волокнистых материалов (ВМ) реализуются в основном двумя способами: по отраженному от поверхности ВМ потоку излучения или его поглощению при прохождении через слой ВМ, т. е. по ослаблению потока излучения [16]. На рис. 2.60 приведены кривые значений логарифмов коэффициентов отражения (кривая 1) и пропускания (кривая 2) ИК излучения через ВМ с постоянной влажностью и увеличивающейся плотностью, из которых видно, что интенсивность отраженного ИК потока для поверхностной плотности ВМ до 100 – 150 г/м² возрастает. При дальнейшем увеличении плотности ВМ более 150 г/м² интенсивность отраженного потока практически не изменяется.

Рис. 2.60. Зависимость интенсивности отраженного и прошедшего ИК-излучения от поверхностной плотности исследуемого материала с постоянной влажностью

Для уменьшения влияния плотности материала на результаты измерений влажности ВМ применяются двухволновые однолучевые влагомеры с разделенными источниками излучения (светодиодами) с длиной аналитической волны излучения ₁ = 1,93 мкм и опорной ₂ = 1,76 мкм. Обобщенная схема такого влагомера представлена на рис. 2.61. Эта схема была взята за основу при использовании в качестве ОЭП плоского световода.

Датчик влагомера состоит из фотоприемника 1 с предусилителем и двух светодиодов 2 и 3, соединенных световодом 4, который образует с фотоприемником оптический канал 5 для измерения влажности исследуемого материала.

Влагомер работает следующим образом [18]: светодиоды через усилители мощности 6 и 7 попеременно подключаются к блоку импульсного питания 8, который также управляет работой ключей схемы селекции 9. На фотоприемник 1 через световод 4 и оптический канал 5 с исследуемым материалом поступают последовательные импульсы светового потока опорной и аналитической длин волн, которые преобразуются в последовательность электрических импульсов и , поступающих на усилитель 10 и затем через схему селекции 9 на регистрирующее устройство 11. Прохождение сигнала через схему селекции определяется пороговым элементом 12, находящимся в режиме контроля влажности в первом устойчивом состоянии. Пороговый элемент 12 открывает ключи 13 и 14 и закрывает ключи 15 и 16.

Рис. 2.61. Схема двухволнового однолучевого влагомера с разделенными источниками излучения на светодиодах

При выводе исследуемого материала за пределы оптического канала 5 осуществляется автоматическая стабилизация параметров каналов опорного и аналитического сигналов независимо от влияния окружающей среды и старения элементов устройства. Это осуществляется следующим образом. Сигнал на выходе усилителя 10 возрастает до максимального значения , что соответствует световым потокам и . Этот сигнал перебрасывает пороговый элемент 12 во второе устойчивое состояние так, что ключи 15 и 16 открываются, а ключи 13 и 14 закрываются. При этом в ячейках памяти 17 и 18 запоминаются соответственно значения и , а на регистрирующем устройстве сохраняется результат последнего значения контролируемой влажности.

Последовательность электрических импульсов и с усилителя 10 разделяется ключами 15 и 16, управляемыми блоком импульсного питания 8, на составляющие и , которые поступают на ячейки памяти 19 и 20, затем соответственно на блоки сравнения 21 и 22, где сравниваются с опорным сигналом . Сигналы рассогласования с блоков сравнения поступают на входы управления усилителей мощности 6 и 7 и определяют амплитуду импульсов питания светодиодов. Система автоподстройки, таким образом, поддерживает излучение светодиодов так, чтобы сигналы и были постоянными и равными независимо от влияния внешних факторов.

При вводе исследуемого материала в оптический канал 5 уровень сигнала на выходе усилителя 10 уменьшается, что вызывает переброс порогового элемента 12 в первое устойчивое состояние. При этом в ячейках памяти 19 и 20 запоминаются значения и , тем самым во время контроля влажности световые потоки, падающие на исследуемый материал, поддерживаются равными и .

Градуировочной характеристикой влагомера является зависимость показаний прибора от влагосодержания (влажности) исследуемого материала .