Цифровой измеритель влажности зерна и его метрологическая аттестация

ДОКЛАД

Здравствуйте уважаемые члены государственной экзаменационной комиссии.

Вашему вниманию представлена выпускная работа бакалавра на тему: «Цифровой измеритель влажности зерна и его метрологическая аттестация».

Одним из важных параметров многих технологических процессов является влажность. Одним из перспективных направлений является оптическая влагометрия, основой которой является свойство воды поглощать инфракрасное излучение определенной длины волны.

Были рассмотрены такие методы измерения влажности, как диэлькометрический, кондуктометрический, нейтронный, ультразвуковой. Наибольший интерес для нас представляет инфракрасный метод измерения влажности. Он обладает рядом достоинств, по сравнению с другими методами, в частности это:

высокая чувствительность, точность, воспроизводимость, бесконтактность измерений.

Действие оптических влагомеров основано на избирательном поглощении влагой инфракрасного излучения определенной длины волны, отраженного от контролируемого объекта либо прошедшего через вещество.

Для разработки измерителя влажности в ходе проектирования были решены такие задачи (ПЛАКАТ 1):

- анализ методов и средств измерения влажности зерна;

-разработка электрической функциональной схемы средства измерения;

-конструкция первичного измерительного преобразователя;

-разработка электрической функциональной схемы средства измерения;

-программа и методика метрологической аттестации;

-операция контроля дополнительной погрешности при изменении температуры окружающей среды;

- расчет себестоимости и цены изделия;

-разработка мероприятий по обеспечению безопасности жизнедеятельности.

Разработанное средство измерения должно соответствовать следующим  техническим требованиям:

  -диапазон измерения влажности от 5 до 30℅;

  -основная абсолютная погрешность: ±0,2℅;

В соответствии с выбранным методом измерения влажности предложена следующая функциональная схема, представленная на ПЛАКАТЕ 2.

Для построения разрабатываемого влагомера был выбран функциональный режим питания светодиодов. Он основан на измерении с разверткой потока излучения по закону, совпадающему с законом поглощения излучения контролируемым материалом. Сущность этого способа измерения заключается в том, что контролируемый объект облучают потоком, сформированным во времени по закону совпадающему с законом поглощения излучения, регистрируют долю прошедшего через объект излучения ,сравнивая его с установленным пороговым уровнем, а о значении контролируемого параметра судят по отрезку времени от  начала сформированного сигнала до момента пересечения с установленным пороговым уровнем.

В основу работы представленного технического устройства положена особенность  измерения избирательного поглощения влагой ИК-излучения определенной длины волны отраженного поверхностью исследуемого вещества. С  помощью задающего генератора, делителя частоты, модулятора и ключей и формируются импульсы. От светодиодов и на опорной и измерительной длинах волн, они  проходят контролируемую сред и попадают на фотоприёмник и преобразуются в электрический сигнал, форма которого показана на плакате 2 а. Импульсы, сформированные генератором пилы от потока на измерительной длине волны поглощаются больше, амплитуда этих импульсов становиться меньше амплитуды импульсов от опорного потока излучения.

     Суммарный чередующийся сигнал от обоих потоков через усилитель попадает на вход порогового устройства, сигнал на выходе которого показан на плакате,б,в, и далее разделяются коммутатором, выход которого подключен к счетчику, на две последовательности, поступающие на вход, который выдает разносный сигнал или число импульсов t₃, пропорциональное влажности.

     Конструкция первичного преобразователя представлена на ПЛАКАТЕ 3.

Разрабатываемый первичный преобразователь состоит из …..

В объем контролируемого материала вводиться трубка с измерительной полостью, полость трубки по истечении определенного времени, зависящего от влажности, насыщается до влажности контролируемого материала. По результатам просвечивания этой полости можно судить о влажности контролируемого материала. 

Зонд вводят в контролируемый материал, предварительно откалибровав его по эталонному стержню-клину 7. При достижении определенной глубины клин 7 при помощи выдвижного истока 8 перемещается вверх,  и при дальнейшем углублении зонда промежуток между излучателями и фотоприемником заполняется контролируемым материалом 6, который зондируется излучением на двух длинах волн от  источников излучения 2 и 3, установленных в корпусе 1. Прошедший через материал поток излучения регистрируется фотоприемником 4. Излучатели и фотоприемник соединительным кабелем 5 связаны с измерительным прибором, в котором происходит регистрация влажности по отношению потоков излучения на двух длинах волн.

Электрическая принципиальная схема представлена на ПЛАКАТЕ 4.

С помощью генератора пилообразных импульсов, состоящего из 3 счетчиков и АЦП мы создаем напряжение, которое поступает на вход мультиплексора.  И мультиплексор управляет работой светодиодов. Таким образом у нас формируется два потока излучения: опорный и измерительный, которые разделены во времени. Они проходят через контролируемую среду и попадают на фотоприемник, работой которого управляет компаратор.

Далее была разработана программа и методика метрологической аттестации, в ходе которой были установлены метрологические характеристики измерителя влажности, выбраны стандартные образцы свойства влажности бетона и вспомогательные средства измерения.

В технологической части выпускной работы разработали операции контроля дополнительной погрешности измерителя влажности при изменении температуры окружающей среды.

При проведении анализа вредных факторов, которые возникают при эксплуатации измерителя влажности, были выявлены следующие:

- вероятность пожара;

- пыль.

Спасибо за внимание, доклад окончен.