PHYSICS AND MATHEMATICS
UDC 621.317.084.2
МАТБАБАЕВ Махмуд Мирзаевич
кандидат технических наук, доцент, научный секретарь
Ферганский политехнический институт
УРМОНОВ Санжарбек Рахмонжон угли
ассистент кафедры «ЭЭЭ»
Ферганский политехнический институт
РЕСПУБЛИКА УЗБЕКИСТАН
Ключевые слова: Оптоэлектронные влагомеры, поглощение влаги, фотоэлектрический сигнал, светоизлучающие диоды, ЭВМ, фотоприемник.
Оптоэлектронные влагомеры, как и влагомеры с интерференционными светофильтрами, строятся по одноволновой и двухволновой схемам [1]. Разделение потоков при двухволновой схеме на опорной и измерительной длинах волн осуществляется за счет питания светодиодов импульсами тока, сдвинутыми во времени (временное разделение).
Разрабатываемый метод измерения влажности воздуха может найти применение при измерениях влажности воздуха, текстильных изделий и других в спектре пропускания или отражения которых имеются полосы максимума и минимума поглощения влагой.
Фотоэлектрический сигнал, генерируемый на фотоприемники, в общем случае определяется как:
UФП = К (1)
где: относительный спектр излучения источников:
– относительная спектральная характеристика фотоприемника:
- относительный спектр пропускания объекта измерения, например, воздуха:
- абсолютное значение мощности излучения на длине максимума спектра
(т.е. когда = 1 ):
- абсолютное значение чувствительности на длине (т.е., когд = 1)
К – коэффициент использования потока излучения.
Если весь поток, излучаемый источником попадает на фотоприемник, тогда К=1. Поскольку и - постоянные величины (при неизменности потоков излучения), то их можно вынести за предел интегрирования, тогда выражение (1) записывается в виде:
UФП = к (2)
На основе выражения (2) запишем выражения для фотоэлектрических сигналов и генерированных под воздействием опорного и измерительного потоков:
= к (3)
= к (4)
Однако, фотоэлектрический сигнал от измериетельного потока можно представить в виде суммы трех интегралов.
= к +
+ к +
+ к =
=+ + (5)
Здесь слагаемые ∆ и ∆ образуются от воздействия частей потоков излучения вне полосы поглощения влагой и поэтому они вносят погрешность в результат измерений.
Как видно слагаемые ∆ и ∆ представляют собой постоянные величины, т.к. подынтегральные выражения в них (т.е. участки спектральных характеристик) зависят только от длин волн, а определенный интеграл от них для конкретного диапазона волн является постоянной величиной.
∆=Соnst
∆= Соnst (6)
Слагаемое ∆ образуется от части измерительного потока в полосе поглощения влагой и несет поэтому информацию о количестве влаги.
Значения точек кривой Квозд (λ) зависят от наличия влаги поэтому определенный интеграл уже не является постоянной величиной, т.е.
∆≠ Соnst (7)
Фотоэлектрический сигнал является также постоянной величиной. Поэтому умножая на некоторый коэффициент мы достигаем равентсва
α = ∆+ ∆ (8)
α = (9)
Коэффициент α является постоянной величиной как отношение постоянных величин.
Поэтому если вычитаем из фотоэлектрического сигнала от измерительного потока электрический сигнал α , т.е.
– α = + + -
= + + - - = (10)
Тогда отношение
(11)
несет в себе более точную информацию о наличии влаги в контролируемом материале (воздухе).
Кроме того, его отношение как и в известных случаях обеспечивает устранения или значительного уменьшения влияния различных факторов (например, изменение потоков обоих излучений из-за температуры или в результате старения) на точность измерения влажности.
В качестве источников опорного и измерительного потоков можно использовать светоизлучающие диоды с максимумами излучения на длинах волн 0,7 и 0,95 мкм, или на длинах волн I,7 и I,87 мкм [2]. В таком случае измерительными потоками являются потоки от светоизлучающих диодов на длинах волн 0,95 мкм (для первой пары излучателей) I,87 мкм (для второй пары излучателей) совпадающие с полосами поглощения влагой [3].
Формирование дополнительного электрического сигнала и его вычитание из фотоэлектрического сигнала от измерительного потока повышает точность измерений.
Численные расчеты на ЭВМ показали, что коэффициент α для излучающих диодов с максимумом спектра излучения λ= I,94 мкм и фотоприемника на основе сернистого свинца лежит в пределах 0,6 ч 0,65.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:
Мухитдинов, М. М., Мусаев, Э.С., Рожков, В. М. & Ахунов, С. С. (1981). Узбекистан Патент № А.С.№819649.
Хайдаров,Р. А., Мирходжаев, А. Р. & Горович, А. М. (1983). Узбекистан Патент № А.С.№1004878.
Мухитдинов, М. (1982). Оптоэлектронные устройства контроля и измерения в текстильной промышленности. Москва: Легкая и пищевая промышленность
MATBABAYEV M., Ph.D., dotcent, Scientific Secretary
Fergana Polytechnic Institute
REPUBLIC OF UZBEKISTAN
URMONOV S., assistant of the department «EEE»
Fergana Polytechnic Institute
REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract. The article is devoted to the development of a method for measuring humidity, in particular, air humidity. The method of measuring air humidity can find application in measuring the humidity of air, textiles and others in the transmission or reflection spectrum of which there are bands of maximum and minimum absorption by moisture. The paper presents a methodology for determining the photoelectric signal generated by photodetectors, the use of light-emitting diodes with emission maxima at the wavelengths of the reference and measuring flows is recommended.
Keywords: Optoelectronic moisture meters, moisture absorption, photoelectric signal, light emitting diodes, PC, photodetector
МАТБАБАЄВ Махмуд Мірзаєвич, кандидат технічних наук, доцент, вчений секретар
Ферганський політехнічний інститут
РЕСПУБЛІКА УЗБЕКИСТАН
УРМОНОВ Санджарбек Рахмоньон углі, асистент кафедри «ЭЭЭ»
Ферганський політехнічний інститут
РЕСПУБЛІКА УЗБЕКИСТАН
Анотація. Стаття присвячена розробці методу вимірювання вологості, зокрема, вологості повітря. Метод вимірювання вологості повітря може знайти застосування при вимірюванні вологості повітря, текстилю та інших, в спектрі пропускання або відбиття яких є смуги максимального і мінімального поглинання вологи. У статті представлена методологія визначення фотоелектричного сигналу, що генерується фотоприймачами, рекомендується використовувати світлодіоди з максимумами випромінювання на довжинах хвиль опорних та вимірювальних потоків..
Ключові слова: оптоелектронні вологоміри, поглинання вологи, фотоелектричний сигнал, світлодіоди, ПК, фотодетектор