专利名称：多元四波段双光路红外水份仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及红外水份仪，尤指一种多元双光路红外水份仪。
背景技术：
红外水份仪的工作原理是由于水份子对某一波段的红外信号吸收特别大。将特定波段的光束照射到物体表面，根据反射光线能量的强弱，可判断出物体表面的水份。按红外水份仪的工作原理来划分，可分为有内光路与没有内光路二种，有内光路又可分为单光路与双光路。从理论上上述3种均可行，但在实际应用中，仅后两种即有内光路的光路结构适合进行水份测量。随着测量技术的发展，用于测量的波段也在增加。从原有的2波段到3波段，至现在的4波段，理论上讲测量波段数量增加，能更精确地反映被测量对象的情况。如果能在一定范围内逐点测量，无疑能最精确地反映被测量对象的本来面目。但用在生产线的动态测量上，则不能适应实时要求，而且仪器的成本也将非常高。因此，选择合适数量的测量波段，较常用的光机结构，才是在线红外水份仪测量技术发展的方向。
国内外水份仪比较表

由于水份仪是一种光、机、电一体化的高技术产品，它发展的方向，除了进一步提高测量的精度外，更主要的是产品的广泛适用性、高稳定性，以及功能上的增强。

发明内容
本实用新型的目的是提供一种多元四波段双光路红外水份仪，通过使用红外多元探测器(即多元双光路探测器)，使多个探测器同时收集内外光路的信号，把这些多源信息和数据模仿专家的综合信息处理能力进行智能化处理，得出更为准确可信的结论。使用多个探头同时工作，互相协调，达到最佳工作状态，以提高测量精度及稳定性。
本实用新型解决关键技术问题的技术方案是红外方面系统光路由内、外两个光路构成内光路由内光路反射镜将光源信号，经4个不同波段的窄带滤光片调制，投射到红外探测器上；外光路由外光路反射镜将光源信号经4个不同波段的窄带滤光片调制，投射到被测物料上，再由聚光镜将物料反射的信号收集到红外探测器上。
聚光镜采用非球面结构，可以改善物料的波动对投射到探测器上的信号变化影响。反射聚光镜，一方面可以加强射出光源的强度，减少外界杂散光的干扰；另一方面，可以减小灯泡的使用功率，达到延长灯泡使用寿命、降低探头功耗(降低温度)延长探头使用寿命，这几方面的目的。
多元红外探测器，由固定座、左探测器和右探测器组成。在单元测量的基础上，实现多元测量，将多个探测元(左探测器为0.8～1.6μ探测器、右探测器为1～3μ探测器)同时收集内外光路的红外信号能量大小(不同光谱上的信号是不相同的)，由前放通过A/D至CPU，再运用多数据融合的计算方法建立稳定的数据模型及数据库(这个过程称作标定)，以达到水份仪的高稳定性。通过对电子电路、光学结构及机械结构的改进，解决了多元间的信号平衡及串音等问题，实现了多元红外信号的采集、计算及处理，进一步提高了仪器的稳定性、适用范围广。
多数据融合充分利用不同时间与空间的多传感器信息资源，采用计算机技术对按时序获得的多传感器观测信息在一定准则下加以自动分析、综合、支配和作用，获得对被测对象的一致性解释与描述，以完成所需的决策和估计任务，使系统获得比它的各组成部分更优越的性能。
多元红外探测器采用4～6个波段的窄带红外光谱，双光路共16～24个光束的红外水份信号，弥补了单光路的缺陷，而且通过双测量带来的相位关联，解决了环境湿度对测量水份精度影响的问题。
机械方面采用压制铝模压件，使得头部更轻、更牢靠，维护更方便。
多种装接方案可以底部安装，也可以顶部安装，适合不同工位的要求。
外壳可附加制冷功能外壳附件的新设计利用了激流制冷的原理，接上空压气可有效降低头部外壳的温度，放宽对环境温度的要求；由原来的最高45℃放宽到75℃。
电路方面头部电源进一步分离，最大限度地减少头部的发热量，以提高探测器的探测率。(红外探测器在温度较高时对探测率较低)由以工业PC、真彩色液晶显示、触摸屏，组成的控制器，可以带2至16个探头。并以控制器为单位实现多点联接，提供PROFIBUS DP、DEVICE NET、INTER BUS、LONWORKS、ETHERENT等多种工业现场总线的连接方案。
加强了自适应能力，如前放的自动增益控制、电机恒速控制。
除可以测量头部内的温度外，预留的数字及模拟接口，可用于扩展其他信号的测量，如物料温度，物料高度等。
软件方面除必需的功能，如本地运行、上位机控制运行、多机通讯、开机自检、指令自检、利用通讯提供详细内部情况报告等，还可利用“校准器”实现归一化功能，使得头部实现互换，定标计算也在同一界面下实现，头部的程序可以在不打开机箱的情况下实现升级。
控制器配备以太网接口，可利用TCP/IP协议实现远程诊断及远程标定。
本实用新型的优越功效在于1、与单元双光路相比多了一个测量单元，信息量多了一倍，而且信息之间相互关联，再与多测量波段相比，信息量多4倍，从而能建立更完整的数学模型，达到相比更好的测量效果。
2、与双元单光路相比采用双光路克服了由于双元、单光路方案中，一个探测器用于测量内光路，一个用于测量外光路，两个探测器的不一致性影响测量的准确性。


图1为本实用新型的光路结构示意图。
图2为本实用新型的探测器测量示意图。
图3为本实用新型的多元红外探测器结构图。
附图中标号说明1-聚光镜； 10-多元红外探测器；2-8光束调盘；11-调制盘及滤光片；
3-短轴电机； 12-探测器；4-内光路反射镜； 13-前放；5-基板； 14-主放；6-反射聚光镜； 15-固定座；7-灯源； 16-左探测器；8-被测量物料； 17-右探测器；9-外光路反射镜；具体实施方式
首先请参阅图1所示，本实用新型包括双光路、聚光镜、多元红外探测器、控制箱，其特点是系统光路由内、外两个光路构成内光路由内光路反射镜4将光源信号，经4个不同波段的窄带滤光片调制，投射到多元红外探测器10上；外光路由外光路反射镜(6、9)将光源信号经4个不同波段的窄带滤光片调制，投射到被测量物料8上，再出聚光镜1将物料反射的信号收集到多元红外探测器10上。
聚光镜1采用非球面结构，可以改善物料的波动对投射到探测器上的信号变化影响。反射聚光镜6一方面可以加强射出光源的强度，减少外界杂散光的干扰；另一方面，可以减小灯泡的使用功率，达到延长灯泡使用寿命、降低探头功耗(降低温度)延长探头使用寿命这儿方面的目的。
多元红外探测器10，由固定座15、左探测器16和右探测器17组成。(见图3所示)。
工作时，通过对控制箱面板上的不同按键操作，调整斜率、截距和阻尼，使显示水份值与物料的含水率更为一致。
控制面板包括以下结构显示模块由4块红色数码管组成，在水份仪处于工作状态时显示“物料水份”，在水份仪处于命令状态时显示命令及要调整的数据。
模拟信号调整水份仪控制箱内有2路4～20mA电流输出，通过该4个孔进行调整。
键盘IMS-W8B红外水份仪的键盘有8个键，它们分别是(通道)、(截距)、(阻尼)、(确定)、(采样)、(设置)、(△)、(减少)、()、电源开关220V带指示电源开关。
权利要求1.一种多元四波段双光路红外水份仪，包括双光路、聚光镜、多元红外探测器和控制箱，其特征在于双光路由内、外两个光路构成，内光路由内光路反射镜将光源信号，经4个不同的波段的窄带滤光片调制，投射到红外探测器上；外光路由外光路反射镜将光源信号经4个不同的波段的窄带滤光片调制，投射到被测物料上，再由聚光镜将物料反射的信号收集到红外探测器上。多元红外探测器，由探测器固定座、左探测器和右探测器组成。
专利摘要一种多元四波段双光路红外水份仪，用于水份测量，属于光、机、电一体化的高科技技术，包括双光路、聚光镜、多元红外探测器和控制箱，其特点是双光路由内、外两个光路构成，内光路由内光路反射镜将光源信号，经4个不同的波段的窄带滤光片调制，投射到红外探测器上；外光路由外光路反射镜将光源信号经4个不同的波段的窄带滤光片调制，投射到被测物料上，再由聚光镜将物料反射的信号收集到红外探测器上。多元红外探测器，由固定座、左探测器和右探测器组成。多元红外探测器采用4～6个波段的窄带红外光谱，双光路共16～24个光束的红外水份信号，弥补了单光路的缺陷，而且通过双测量带来的相位关联，解决了环境湿度对测量水份精度影响的问题。
文档编号G01N21/31GK2608974SQ0323076
公开日2004年3月31日 申请日期2003年4月29日 优先权日2003年4月29日
发明者周言木, 何震凯, 刘成广, 郑济华, 陆凤娟 申请人:上海英雷红外水份系统科技有限公司