Главная Преобразователи механических величин



волн; К - ключ; ФП - фотоприемник; МЭ - модулятор экспоненты; ПУ - пороговое устройство; КР - коммутатор; TP - терморезистор; Т - триггер; ДУ - дифференцирующее устройство; СС - схема совпадений; Д - делитель частоты; СЧ - счетчик; ИРВИ - измеритель разности временных интервалов; КО - контролируемый объект.

Принцип действия устройств в поз. 2, 3 и 4 основан на использовании непрерывной экспоненциальной развертки. В устройствах 5, 6 и 7 (табл. 3.4) используется дискретная функциональная развертка.

Работают эти устройства следующим образом. Задающий генератор ЗГ вырабатывает периодическую последовательность прямоугольных импульсов. Эти импульсы через делитель частоты Д подаются на модулятор экспоненты МЭ, который формирует экспоненциальный импульс напряжения. Одновременно с противофазных выходов ЗГ управляющие импульсы подаются на ключи Кь Кг, которые поочередно подключают излучатели Их и Яг. Делитель частоты обеспечивает синхронизацию начала формирования экспоненты и начала дискретизирующих импульсов. Дискретно сформированный экспоненциальный импульс тока протекает через СИД и вызывает потоки. Эти потоки проходят через контролируемый объект и преобразуются фотоприемником ФП в электрический сигнал. Далее сигнал либо дифференцируется при раа-вертке опорного потока, либо подается на вход порогового устройства (при развертке опорного и измерительного потоков).

Из временных диаграмм видно, что при развертке опорного потока временной интервал, пропорциональный значению контролируемого параметра, соответствует интервалу от начала дискретной экспоненты до момента перемены фазы фотоэлектрического сигнала. В этом случае после перемены фазы сигнала на входы триггера Т импульсы поступают одновременно и триггер перестает срабатывать. Число импульсов до перемены фазы фиксируется счетчиком. Сброс счета после каждого цикла и подготовка к новому циклу осуществляются схемой совпадения СС.

В случае развертки опорного и измерительного потоков фотоэлектрический сигнал проходит через пороговое устройство ПУ, разделяются коммутатором КР и подаются на вход счетчика СЧ. Импульсы от измерительного потока излучения осуществляют сброс.

Таким образом, применяя функциональную развертку, можно реализовывать различные устройства для контроля параметров веществ материалов и изделий.

Можно значительно упростить устройство, если использовать свойства СИД работать в фотодиодном режиме [61]. В этом случае при двухволновой структурной схеме один и тот же СИД поочередно работает в режиме излучателя и в режиме фотоприемника. Схема такого устройства приведена на рис. 3.8 [62]. Генератор ГИ вырабатывает периодическую последовательность импульсов переменного тока. При положительном полупериоде вклю-

3* 51



чается СИД1 (ток проходит через резистор Ru диоды СИД1 и VDi); СИД1 излучает на опорной длине волны. Это излучение проходит через контролируемый объект КО и диод СЯДа, который работает в фотодиодном режиме, преобразуется в электрический сигнал, снимаемый с резистора R2- Этот сигнал подается на вход блока обработки фотоэлектрического сигнала.

При действии отрицательного полупериода ток протекает через резистор Ru диод VD2 и светоизлучающий диод СЯДг, который излучает на измерительной длине волны. Излучение от СИД2 проходит через КО и СИДи работающий в этот промежуток времени в фотодиодном режиме, преобразуется в электрический сигнал и далее с резистора R2 также подается на вход БОФС. В блоке БОФС реализуется отношение этих сигналов, которое пропорционально контролируемому параметру.

Из-за невысокой чувствительности СИД в фотопреобразовательном режиме это устройство обладает невысокой чувствительностью и может найти применение во влагометрии и колориметрии жидкостей.

В тех случаях, когда одной опорной длиной волны невозможно скомпенсировать влияние неинформативных параметров контролируемой среды, можно ввести еще одну опорную длину волны. В этом случае применяются три СИД, один из которых излучает на полосе поглощения контролируемых параметров, другой излучает на опорной длине волны и спектр излучения находится левее полосы поглощения, третий также излучает на опорной длине волны и спектр излучения находится правее от полосы поглощения.

На рис. 3.9 приведена структурная схема трехволнового устройства с двумя опорными каналами [60]. Как и в рассмотренных выше двухволновых устройствах, здесь используется принцип функциональной развертки. Оба опорных потока формируются по

ВОРС

СИД2

/ /L

Рис 3 8 Устройство для определения содержания одного вещества в другом

ГИ - генератор импульсов переменного тока; БОФС-блок обработки фотоэлектрического сигнала

Рис 3 9 Устройство для измерения влажности:

/ - задающий генератор, г -делитель частоты; 3,4 - модуляторы спадающей и нарастающей экспонент соответственно, 5 - контролируемый объект; 6 - фотоприемник; 7, /О - дифференцирующие устройства; S - триггер; 9 - счетчик импульсов



Рис 3 10 Временные диаграммы

а - сигнал на выходе фотоприемника, пропорциональный потокам, б, в - сигналь! на выходах первого и второго дифференцирующих устройств, г -сигнал на выходе схемы совпадения


экспоненциальному закону, один - спадающей экспонентой, другой - нарастающей. Принцип действия этого устройства поясняется временными диаграммами, приведенными на рис. 3.110. Как видно из этих диаграмм, значение контролируемого параметра равно временному интервалу от момента перемены фазы между сигналами первого опорного и измерительного каналов и до момента перемены фазы фотоэлектрического сигнала между вторым опорным и измерительным каналами.

Появление СИД с различными спектрами излучения в видимом диапазоне позволило создать простые многоволновые многоканальные устройства для контроля цветовых параметров твердых и жидких веществ и материалов. Примером такого устройства может служить колориметр, схема которого приведена на рис. 3.11 [63]. Прибор содержит кювету, в которую вводятся: контролируемый объект КО; осветительный блок с несколькими источниками света (СИД), излучающими в видимой области спектра; приемный блок с несколькими фотоприемниками, каждый из которых соответствует отдельному источнику света.

На рис. 3.11,а изображена схема включения одного канала излучателя с фотоприемником. Конструктивно СИД и фотоприемники расположены, как показано на рис. 3.11,6.

сид,

Рис З.П. Схема колориметра (а) и расположение светоизлучающих диодов и фотоприеминков (б)



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 [16] 17 18 19 20 21 22 23 24 25


0.0101