198792. lajstromszámú szabadalom • Optikai mérőberendezés (érintés nélküli infravörös elemző) anyagösszetételek elemzésére
1 HU 198792 B 2 A találmány tárgya optikai mérőberendezés anyagösszetételek elemzésére, amelynek legalább két különböző hullámhosszúságú fénysugarat kibocsátó fényforása, a fénysugár útjába helyezett, a fénysugár útját és nyaláboltságát befolyásoló legalább egy optikai eleme, ugyancsak a fény útjába iktatott, legalább két monokromatikus szűrője, fotoelektromos átalakítója, a fotoelektromos átalakítóhoz kapcsolódó jelfeldolgozó és kiértékelő elektronikája, valamint az elemezendő összetételű anyagról visszaverődő fényt a fotoelektromos átalakítóra irányító forgási ellipszoid alakú felfogó ernyője van, amelynek közelebbi fókuszpontjában van a fotoelektromos átalakító elhelyezve. A találmány szerinti optikai mérőberendezés elsősorban ipari körülmények között, különféle összetételű anyagok elemzésére, különösen élelmiszeripari félkész- és késztermékek gyártásközi ellenőrzésére alkalmazható. Régóta ismert, hogy a közeli infravörös fénnyel megvilágított szerves anyagok a fény egy részét elnyelik, egy részét visszaverik, egy részét pedig áteresztik. A visszavert vagy áteresztett fény arányának mérésével az anyag összetétele megállapítható. Az elmúlt 10-15 évben számos olyan mérőberendezést fejlesztettek ki, amelyek működése a fenti elven alapszik, ezen belül is a visszavert fény arányának mérési elvén működő berendezések terjedtek el jobban. E mérőberendezések legfőbb felhasználási területe elsősorban a különféle anyagok nedvességtartalmának mérése. Ez egyszerűen megvalósítható, mivel elegendő a viz abszorbeáljanak megfelelő hullámhosszon és egy attól különböző, a víztartalom változtatására érzéketlen hullámhosszon megméri a visszavert vagy áteresztett fénymennyiséget. Az US-PS 4 286 327 lajstromszámú szabadalmi leírás a közeli infravörös sugárzás tartományában üzemelő optikai analizátort ismertet, amelyben több különböző hullámhosszon üzemelő fényforrással, illetve a fényforrásokhoz rendelt Bzűrök révén monok romai kussá alakított fénysugárral világítják meg az elemezendő összetételű anyagot, és mérik az azon áthaladó vagy arról visszaverődő fény mennyiségét. A visszaverődő vagy áthaladó fény útjában közvetlenül elhelyezett fotoelektromos átalakító jelfeldolgozó és kiértékelő elektronikához kapcsolódik, amely a fényforrásokat vezérlő mikroprocesszort is tartalmaz, igy homogén, nagyjából változatlan sebességgel haladó, illetve vastagságú anyag esetén jól szabályozott, nagypontosságú anyagösszetétel elemzést valósít meg. A berendezés hiányossága azonban, hogy semmilyen intézkedést nem tartalmaz olyan esetekre, ha a vizsgálandó anyag összetétele, szemcsemérete, haladási sebessége vagy pedig vastagsága megváltozna. Ezek a változások pedig a viszgálat eredményét jelentősen befolyásolják, igy a berendezés számos helyen ipari célra nem használható. A feldolgozó iparban számos helyen merül fel igény anyagok összetételének elemzésére, olyan területeken is, ahol a vizsgálandó anyag paraméterei, nevezetesen homogenitása, hőmérséklete, az anyagvastagság vagy az anyag távolsága a mérőberendezéstől nem vagy csak részlegesen teljesíthetők. Cigarettagyártás sorén például különböző típusú cigaretták más-más alapanyagból készülnek, amelyek nedvességtartalmát is eltérően érzékeli egy ilyentipusú mérőberendezés, emiatt a berendezéseket cigarettafajtánként kalibrálni kell. Húsipari gyártósoron az alapanyag öszszelételének változása mellett az elemezendő anyag hőmérséklete és a fotoelektromos átalakítótól, más néven detektortól való távolsága is állandóan változik, például a húsmassza keverése közben. Ilyen területeken további igényként merül fel a nedvességtartalom meghatározásán kívül például a zsír- és fehérjetartalom meghatározása is. Több komponens egyidejű mérésére, valamint az elemezendő anyag változatosságéból adódó mérési pontatlanságok csökkentésére ad útmutatást a GB-A 2 008 745 lajstromszámú szabadalmi leírás. Az ebben ismertetett spektrofométernek szélessávú fényt kibocsátó fényforássá, a fénysugár útjába iktatott, a fénysugár útját és nyálábóltségát befolyásoló optikai elemei, nevezetesen lencséi, prizmái, fényrekesze valamint az elemezendő anyagról visszaverődő fényi fotoelektromos átalakítóra irányító felfogó ernyője van. A fénysugár útjába forgalhalóan ágyazott szűrőtárcsába helyezett, meghatározott hullámhosszú monokromatikus fényt átengedő szűrők vannak beiktatva, és a berendezés három különböző hullámhosszon mért fényintenzitást felhasználva ad használhatóbb eredményt. A berendezés eredeti cékitűzését maradéktalanul megvalósítja, csupán az az előfeltétel, hogy' az elemezendő összetételű anyag a berendezés fényérzékelő egységének felépítési sajátosságaiból következően mindig egy adott, fix távolságban helyezkedjen el a detektortól, illetve a felfogó ernyőtől. Az ismert anyagösszetétel elemző mérőberendezések további hiányossága, hogy mérési pontosságukat érdemben befolyásolja a környezeti megvalósítás minősége, annak hullámhossza vagy frekvenciája vagy erőssége. Ennek a hibának a kiküszöbölésére mutat megoldást a GB-PS 1 380 725 lajstromszámú szabadalmi leírás, amelyben magát az anyagra kibocsátott vizsgáló fénysugarat moduláljak a környezeti megvilágítás kiküszöbölni szándékolt zavaró paramétereivel összhangban. Erre a célra a nevezett leírásban a fénysugarat meghatározott frekvenciával szaggató forgó tárcsát helyeztek el, és a mérőberendezés jelfeldolgozó és kiértékelő elektronikája gondoskodik a zavaró környezeti fény és 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
