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专利名称：单色红外光源水分测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水分测量仪，具体来说是一种单色红外光源水分测量仪。
背景技术：
目前，国内生产薄膜类物质的生产厂家大都使用传统的水分测量仪， 这种测量仪大都釆用卤素灯做光源，然后通过滤光片得到测量水分用的红 外光源，在具体使用中，卤素灯发光时产生红外线的效率很低，为了获得 更高强度的红外线就必须提高卤素灯的效率，这样卤素灯发光时产生大量 的热量，必须釆用强制冷却方式，才能保证仪器的正常工作，同时过高的 热量使仪器带来不稳定的漂移，使得仪器的测量结果发生变化，影响仪器 测量的准确性，为了克服上述缺点，需要增加很多复杂结构来保证其正常 使用。

发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的中存在的不足之处，提供了 一种设 计合理，使用方便的单色红外光源水分测量仪，由于采用了不发热的红外 光源获得红外线，并且单色红外光源采用脉冲电源供电，使得仪器的结构 简单，性能稳定，提高了测量精度。
为了达到上述目的，本发明釆用的技术方案是测量仪两端分别装有 发射头和接收头，测量时，被测薄膜介质至于发射头和接收头之间，发射 头内部靠近被测介质的一侧，按距离被测介质由远及近的顺序分别装有单 色红外光源和准直聚焦器，单色红外光源通过数据线与装在发射头内部的 脉冲电源相连，接收头内部靠近被测介质的一侧，装有硫化铅探测器，硫化 铅探测器通过数据线与控制器相连，控制器的信号输出端通过数据线与脉 冲电源的控制电路相连，所述的硫化铅探测器内部装有信号放大器及恒温 控制电路，准直聚焦器是由金属和光学透镜构成的。
本发明的优点是
由于本发明独特设计了釆用多只单色红外光源获得红外线，红外光源 采用脉冲电源供电，经过电调制的红外线经准直聚焦器穿过被测量的薄膜物质，由硫化铅探测器接收信号，然后经过放大计算水分。本装置解决了 水分测量仪红外线调制问题，从而节省了结构复杂的机械调制器和笨重的 强制散热装置，使仪器结构简单，提高了仪器的稳定性和测量精度。


图l是本发明方框示意图2是本发明结构示意图3是本发明VF转换器第一 VF转换电路原理示意图； 图4是本发明VF转换器第二 VF转换电路原理示意图； 图5是本发明VF转换器第三VF转换电路原理示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。 由图l一图5可知，本发明测量仪两端分别装有发射头2和接收头4， 测量时，被测薄膜介质至于发射头2和接收头4之间，发射头2内部靠近 被测介质的一侧，按距离被测介质由远及近的顺序分别装有单色红外光源1 和准直聚焦器3，单色红外光源1通过数据线与装在发射头2内部的脉冲电 源7相连，接收头4内部靠近被测介质的一侧，装有硫化铅探测器5,硫化 铅探测器5通过数据线与控制器6相连，控制器6的信号输出端通过数据 线与脉冲电源7的控制电路相连，所述的硫化铅探测器5内部装有信号放 大器及恒温控制电路8，准直聚焦器3是由金属和光学透镜构成的。
控制器6由VF转换器9、单片机IO、显示器ll、键盘12和通讯端口 13几部分组成，VF转换器9的信号输入端通过数据线与硫化铅探测器5上 的信号放大器及恒温控制电路8相连，而VF转换器9的信号输出端和键盘 12则分别通过数据线与单片机10上相应的数据输入端口相连，显示器11 通过数据线与单片机10上相应的数据输出端口相连，单片机10上设置有 通讯端口 13。
所述的VF转换器9由第一 VF转换电路14、第二 VF转换电路15和第三 VF转换电路16三部分组成，在第一VF转换电路14上，第一信号输入端口 VI与滑动变阻器RP1上的电阻线圏左端的接线柱连接，滑动变阻器RP1上 的电阻线圈右端的接线柱和滑动变阻器RP1上的滑臂右端的触头都与电阻 Rl的左端连接，电阻R1的右端分别与芯片IC1的管脚1和电容C2的一端连接，电容C2的另一端分别与芯片ICl的管脚IO和管脚13连接，芯片ICl 的管脚2、 3、 6、 8和9空接，芯片IC1的管脚4分别与负12伏电压源和 电容C3的一端连接，电容C3的另一端分别与接地电极、电容C1的一端和 芯片ICl的管脚ll、 14连接，电容C1的另一端与芯片IC1的管脚5连接， 电阻R2的左端与正5伏电压源连接，电阻R2的右端分别与芯片IC1的管 脚7和二极管Ll的阳极连接，二极管Ll的阴极与光电耦器Al的管脚2连 接，光电耦器A1的管脚1与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与正5 伏电压源连接，光电耦器A1的管脚3数字接地，光电耦器A1的管脚4分 别与电阻R4的一端和二极管L2的阳极连接，电阻R4的另一端与正5伏电 压源连接，二极管L2的阴极与第一输出端口 VF1连接，芯片IC1的管脚12 分别与正12伏电压源和电容C4的一端相连，电容C4的另一端接地，在第 二VF转换电路(15)上，第二信号输入端口 V2与滑动变阻器RP2上的电 阻线圈左端的接线柱连接，滑动变阻器RP2上的电阻线圈右端的接线柱和 滑动变阻器RP2上的滑臂右端的触头都与电阻R5的左端连接，电阻R5的 右端分别与芯片IC2的管脚1和电容C6的一端连接，电容C6的另一端分 别与芯片IC2的管脚IO和管脚13连接，芯片IC2的管脚2、 3、 6、 8和9 空接，芯片IC2的管脚4分别与负12伏电压源和电容C7的一端连接，电 容C7的另一端分别与接地电极、电容C5的一端和芯片IC2的管脚11、 14 连接，电容C5的另一端与芯片IC2的管脚5连接，电阻R6的左端与正5 伏电压源连接，电阻R6的右端分别与芯片IC2的管脚7和二极管L3的阳 极连接，二极管L3的阴极与光电耦器A2的管脚2连接，光电耦器A2的管 脚1与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与正5伏电压源连接，光电 耦器A2的管脚3数字接地，光电耦器A2的管脚4分别与电阻R8的一端和 二极管L4的阳极连接，电阻R8的另一端与正5伏电压源连接，二极管L4 的阴极与第二输出端口 VF2连接，芯片IC2的管脚12分别与正12伏电压 源和电容C8的一端相连，电容C8的另一端接地，在第三VF转换电路16 上，第三信号输入端口 V3与滑动变阻器RP3上的电阻线圈左端的接线柱连 接，滑动变阻器RP3上的电阻线圈右端的接线柱和滑动变阻器RP3上的滑 臂右端的触头都与电阻R9的左端连接，电阻R9的右端分别与芯片IC3的 管脚1和电容C10的一端连接，电容C10的另一端分别与芯片IC3的管脚10和管脚13连接，芯片IC3的管脚2、 3、 6、 8和9空接，芯片IC3的管 脚4分别与负12伏电压源和电容C11的一端连接，电容Cll的另一端分别 与接地电极、电容C9的一端和芯片IC3的管脚11、 14连接，电容C9的另 一端与芯片IC3的管脚5连接，电阻R10的左端与正5伏电压源连接，电 阻R10的右端分别与芯片IC3的管脚7和二极管L5的阳极连接，二极管L5 的阴极与光电耦器A3的管脚2连接，光电耦器A3的管脚1与电阻Rll的 一端连接，电阻Rll的另一端与正5伏电压源连接，光电耦器A3的管脚3 数字接地，光电耦器A3的管脚4分别与电阻R12的一端和二极管L6的阳 极连接，电阻R12的另一端与正5伏电压源连接，二极管L6的阴极与第三 输出端口 VF3连接，芯片IC3的管脚12分别与正12伏电压源和电容C12 的一端相连，电容C12的另一端接地。
通过上述结构可以实现，当釆用三只单色红外光源l时，波长分别是 1.81jam、 1.94]jm、 2. 12 jam,三只单色红外光源1釆用 一个脉冲电源供电， 保证其同步工作，把它们按照一定角度固定，使它们发出的单色红外光经 过准直聚焦器3后照射到被测薄膜物质9后能够分别由三个硫化铅探测器5 接收，三个硫化铅探测器5分别接收对水分反映不灵敏的参比光1. 81 nm、 对水分反映灵敏的测量光1.94nm、和对薄膜物质密度反映灵敏的补偿光 2. 12 jum。
准直聚焦器3由金属和光学透镜经过精密加工而成，其特点是可以把 三个单色红外光源l发出的红外光按照不同的发射角准直聚焦在同一点上, 当被测物质经过这个聚焦点，三种单色红外光同时照射到被测物质上，然 后由三个硫化铅探测器5分别接收三种单色红外光源1照射到被测物质9 后红外光源的强度信号，然后经过放大器放大由控制器计算显示出被测物 质的水分含量。
三个硫化铅探测器5分别有各自的恒温控制器和放大器，硫化铅探测 器5在工作的时候需要恒温才能保证测量信号的稳定性，因此设计了三套 恒温控制电路来控制硫化铅内的半导体制冷器。且三个单色红外光源l采 用一个脉冲电源7供电，保证其同步工作。
权利要求
1. 一种单色红外光源水分测量仪，包括单色红外光源(1)，其特征在于测量仪两端分别装有发射头(2)和接收头(4)，测量时，被测薄膜介质至于发射头(2)和接收头(4)之间，发射头(2)内部靠近被测介质的一侧，按距离被测介质由远及近的顺序分别装有单色红外光源(1)和准直聚焦器(3)，单色红外光源(1)通过数据线与装在发射头(2)内部的脉冲电源(7)相连，接收头(4)内部靠近被测介质的一侧，装有硫化铅探测器(5)，硫化铅探测器(5)通过数据线与控制器(6)相连，控制器(6)的信号输出端通过数据线与脉冲电源(7)的控制电路相连，所述的硫化铅探测器(5)内部装有信号放大器及恒温控制电路(8)，准直聚焦器(3)是由金属和光学透镜构成的。
2. 根据权利要求l所述的单色红外光源水分测量仪，其特征在于控制器 (6 )由VF转换器(9 )、单片机(10 )、显示器(11 )、键盘(12 )和通讯端口 (13)几部分组成，VF转换器(9)的信号输入端通过数据线与硫化 铅探测器(5 )上的信号放大器及恒温控制电路(8 )相连，而VF转换器 (9)的信号输出端和键盘(12)则分别通过数据线与单片机(10)上相 应的数据输入端口相连，显示器(11)通过数据线与单片机(10)上相应 的数据输出端口相连，单片机(10)上设置有通讯端口 (13)。
3. 根据权利要求1和2所述的单色红外光源水分测量仪，其特征在于所 述的VF转换器9由第一 VF转换电路(14 )、第二 VF转换电路(15 )和第 三VF转换电路(16 )三部分组成，在第一 VF转换电路(l4 )上，第一信 号输入端口 V1与滑动变阻器RP1上的电阻线圈左端的接线柱连接，滑动 变阻器RP1上的电阻线圏右端的接线柱和滑动变阻器RP1上的滑臂右端的 触头都与电阻R1的左端连接，电阻R1的右端分别与芯片IC1的管脚1和 电容C2的一端连接，电容C2的另一端分别与芯片IC1的管脚IO和管脚 13连接，芯片IC1的管脚2、 3、 6、 8和9空接，芯片IC1的管脚4分别 与负12伏电压源和电容C3的一端连接，电容C3的另一端分别与接地电 极、电容C1的一端和芯片IC1的管脚11、 14连接，电容C1的另一端与 芯片IC1的管脚5连接，电阻R2的左端与正5伏电压源连接，电阻R2的 右端分别与芯片IC1的管脚7和二极管Ll的阳极连接，二极管Ll的阴极 与光电耦器A1的管脚2连接，光电耦器A1的管脚1与电阻R3的一端连 接，电阻R3的另一端与正5伏电压源连接，光电耦器A1的管脚3数字接 地，光电耦器A1的管脚4分别与电阻R4的一端和二极管L2的阳极连接，电阻R4的另一端与正5伏电压源连接，二极管L2的阴极与第一输出端口 VF1连接，芯片IC1的管脚12分别与正12伏电压源和电容C4的一端相 连，电容C4的另一端接地，在第二VF转换电路(15)上，第二信号输入 端口 V2与滑动变阻器RP2上的电阻线圈左端的接线柱连接，滑动变阻器 RP2上的电阻线圈右端的接线柱和滑动变阻器RP2上的滑臂右端的触头都 与电阻R5的左端连接，电阻R5的右端分别与芯片IC2的管脚1和电容 C6的一端连接，电容C6的另一端分别与芯片IC2的管脚IO和管脚13连 接，芯片IC2的管脚2、 3、 6、 8和9空接，芯片IC2的管脚4分别与负 12伏电压源和电容C7的一端连接，电容C7的另一端分别与接地电极、 电容C5的一端和芯片IC2的管脚11、 14连接，电容C5的另一端与芯片 IC2的管脚5连接，电阻R6的左端与正5伏电压源连接，电阻R6的右端 分别与芯片IC2的管脚7和二极管L3的阳极连接，二极管L3的阴极与光 电耦器A2的管脚2连接，光电耦器A2的管脚1与电阻R7的一端连接， 电阻R7的另 一端与正5伏电压源连接，光电耦器A2的管脚3数字接地， 光电耦器A2的管脚4分别与电阻R8的一端和二极管L4的阳极连接，电 阻R8的另一端与正5伏电压源连接，二极管L4的阴极与第二输出端口 VF2连接，芯片IC2的管脚12分别与正12伏电压源和电容C8的一端相 连，电容C8的另一端接地，在第三VF转换电路(16)上，第三信号输入 端口 V3与滑动变阻器RP3上的电阻线圈左端的接线柱连接，滑动变阻器 RP3上的电阻线圈右端的接线柱和滑动变阻器RP3上的滑臂右端的触头都 与电阻R9的左端连接，电阻R9的右端分别与芯片IC3的管脚1和电容 C10的一端连接，电容CIO的另一端分别与芯片IC3的管脚10和管脚13 连接，芯片IC3的管脚2、 3、 6、 8和9空接，芯片IC3的管脚4分别与 负12伏电压源和电容C11的一端连接，电容Cll的另一端分别与接地电 极、电容C9的一端和芯片IC3的管脚11、 14连接，电容C9的另一端与 芯片IC3的管脚5连接，电阻R10的左端与正5伏电压源连接，电阻RIO 的右端分别与芯片IC3的管脚7和二极管L5的阳极连接，二极管L5的阴 极与光电耦器A3的管脚2连接，光电耦器A3的管脚1与电阻Rll的一端 连接，电阻Rll的另一端与正5伏电压源连接，光电耦器A3的管脚3数 字接地，光电耦器A3的管脚4分别与电阻R12的一端和二极管L6的阳极 连接，电阻R12的另一端与正5伏电压源连接，二极管L6的阴极与第三 输出端口 VF3连接，芯片IC3的管脚12分别与正12伏电压源和电容C12 的一端相连，电容C12的另一端接地。
全文摘要
本发明公开了一种单色红外光源水分测量仪，测量仪两端分别装有发射头和接收头，测量时，被测薄膜介质至于发射头和接收头之间，发射头内部靠近被测介质的一侧，按距离被测介质由远及近的顺序分别装有单色红外光源和准直聚焦器，单色红外光源通过数据线与装在发射头内部的脉冲电源相连，接收头内部靠近被测介质的一侧，装有硫化铅探测器，硫化铅探测器通过数据线与控制器相连，控制器的信号输出端通过数据线与脉冲电源的控制电路相连，所述的硫化铅探测器内部装有信号放大器及恒温控制电路，准直聚焦器是由金属和光学透镜构成的。本发明设计合理，使用方便的单色红外光源水分测量仪，使得仪器的结构简单，性能稳定，提高了测量精度。
文档编号G01N21/17GK101446550SQ200810209849
公开日2009年6月3日 申请日期2008年12月31日 优先权日2008年12月31日
发明者苏海林, 莫长涛 申请人:哈尔滨商业大学;莫长涛;苏海林