Оптический влагомер снежной массы

Оптический влагомер снежной массы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к устройствам для измерения и контроля соотношения жидкой и твердой фазы воды в тающей снежной массе и может быть использовано для определения влажности снега на склонах гор при прогнозировании схода снежных лавин, а также при строительстве и эксплуатации снежно-ледовых сооружений, например снежно-ледовых дорог с использованием технологии растепления или увлажнения снега.

Влажность снега в значительной степени влияет на прочность снежной массы, от которой зависит вероятность схода лавины. Проводя мониторинг изменений влажности снега, можно судить об изменениях прочности снежной массы и как следствие более точно прогнозировать возможный сход снежной лавины. При строительстве снежно-ледовых сооружений с использованием технологии растепления или увлажнения снега одним из основных контролируемых параметров является влажность снежно-ледовой массы, величина которой влияет на величину прочности и твердости сооружения.

Известен оптический влагомер /А.с. 1608519 СССР, МПК 5 G 01 N 21/81, опубл. 1990/, содержащий фотометрическую головку, имеющую осветитель, модулятор и оптические системы, а также измерительный блок.

Известен оптический влагомер /Пат. 2120617 РФ, МПК 6 G 01 N 21/81, опубл. 1998/, содержащий источник модулированного излучения, держатель исследуемого материала, приемник модулированного излучения, также блок обработки сигнала.

Известен влагомер /А.с. 1476357 СССР, МПК 4 G 01 N 21/81, опубл. 1989/, содержащий источник излучения, блок питания, два интерференционных светофильтра, приемник излучения, а также модули обработки сигнала.

Известные оптические влагомеры хотя и замеряют влажность твердых и сыпучих материалов, но конструктивно не предназначены для измерения влажности тающей снежной массы и не пригодны для использования при отрицательных температурах окружающей среды, а также обладают сложной конструкцией.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание влагомера снежной массы, удовлетворяющего современным промышленным требованиям.

Техническим результатом изобретения при его осуществлении является упрощение конструкции и обеспечение условий замера соотношения жидкой и твердой фазы воды в тающем снеге с возможностью проведения замеров при отрицательных температурах окружающей среды.

Указанный технический результат достигается тем, что оптический влагомер снежной массы содержит емкость для исследуемого материала и крышку с закрепленным на ней источником излучения, приемник излучения, соединенный с измерительным прибором, и источник питания. Источник излучения подключен к источнику питания через реостат, посредством которого регулируется величина излучения. Внутренние поверхности боковых стенок емкости и крышки покрыты изнутри светоотражающим материалом, исключающим попадание постороннего излучения внутрь емкости. Приемник излучения, выполненный в виде светочувствительного элемента, расположен по всей площади нижней стенки емкости и отделен от исследуемого материала прозрачной стеклянной пластиной. При этом все элементы конструкции влагомера изготовлены из морозоустойчивых материалов.

Влажность материала оценивается по способности снежной массы не отражать, а пропускать излучение, соответствующее широкому участку видимого спектра за счет использования источника излучения и светочувствительной панели, которая улавливает проходящее сквозь снежную массу излучение.

Нанесение светоотражающего материала на внутренние поверхности боковых стенок емкости и крышки исключает попадание постороннего излучения внутрь емкости, а также исключение проникновения наружу излучения, исходящего от источника излучения.

На фиг.1 показан общий вид оптического влагомера с вырезом; на фиг.2 - внутреннее устройство оптического влагомера.

Оптический влагомер содержит емкость 1 с крышкой 2. Внутренняя поверхность боковых стенок емкости 1 и крышки 2 изнутри покрыты светоотражающим материалом. По всей площади нижней стенки емкости 1 расположен светочувствительный элемент 3, который, например, может быть изготовлен из монокристаллических кремниевых пластин, соединенных в батарею. Исследуемый материал - снежная масса 4 расположен в нижней части емкости 1. Для исключения соприкосновения светочувствительного элемента 3 со снежной массой 4 между ними расположена стеклянная пластина 5, пропускающая излучение. Источник излучения 6, установленный на крышке 2, расположен излучающей частью внутри емкости 1 и подключен через реостат 7 к источнику питания. Светочувствительный элемент 3 соединен с измерительным прибором, например, вольтметром 8.

Все элементы конструкции влагомера изготовлены из морозоустойчивых материалов.

Оптический влагомер работает следующим образом.

Емкость 1 заполняют снежной массой 4, затем закрывают крышкой 2. После чего подают напряжение на источник излучения 6. С помощью реостата 7 величина излучения регулируется до необходимой величины. Источник излучения 6 начинает испускать излучение, соответствующие широкому участку видимого спектра. Данное излучение частично проникает сквозь снежную массу 4, частично отражается от поверхности. Проникшее сквозь снежную массу 4 излучение улавливается светочувствительной панелью 3. Чем больше будет жидкой воды в снежной массе 4, тем свободней будет проходить излучение сквозь снежную массу и тем сильней будет величина излучения. Свет от источника излучения 6 проходит сквозь снежную массу 4 и сквозь стеклянную пластину 5, и затем попадает на светочувствительный элемент 3. Светочувствительный элемент 3 трансформирует улавливаемое излучение в электрический сигнал, который замеряется вольтметром 8. Затем полученное значение сопоставляется по ранее установленному экспериментальным путем графику зависимости влажности снежной массы от величины напряжения.

Данный оптический влагомер позволяет производить как короткосрочные, так и долгосрочные замеры влажности при отрицательных температурах окружающей среды.

Оптический влагомер снежной массы, содержащий емкость для исследуемого материала и крышку с закрепленным на ней источником излучения, приемник излучения, соединенный с измерительным прибором, и источник питания, отличающийся тем, что источник излучения подключен к источнику питания через реостат, посредством которого регулируется величина излучения, внутренние поверхности боковых стенок емкости и крышки покрыты изнутри светоотражающим материалом, исключающим попадание постороннего излучения внутрь емкости, а приемник излучения, выполненный в виде светочувствительного элемента, расположен по всей площади нижней стенки емкости и отделен от исследуемого материала прозрачной стеклянной пластиной, при этом все элементы конструкции влагомера изготовлены из морозоустойчивых материалов.