198792. lajstromszámú szabadalom • Optikai mérőberendezés (érintés nélküli infravörös elemző) anyagösszetételek elemzésére
3 11U 198792D 4 a modulált vizsgáló fénysugár megkülönböztetéséről. A mérőberendezés érzékelőegységében forgási paraboloid vagy ellipszoid alakú felfogóernyó helyezkedik el, amely a vizsgálandó anyagról visszaverődő fénysugarakat a közelebbi fókuszpontjában elhelyezett fotoelektromos átalakítóra vetíti. A berendezés adóegysége és vevőegysége mindazonáltal úgy helyezkedik el, hogy az elemezendő anyag vastagságának vagy az anyag vevőegységtől való távolságának a megváltozása esetén a berendezést újra kell kalibrálni a kielégítő pontosság fenntartása érdekében. A találmánnyal célunk olyan optikai mérőberendezés kialakítása, amely a fent ismertetett hiányosságok kiküszöbölésével az eddigieknél szélesebb körben, ipari célokra is felhasználható, és amelynek lényegesen kisebb az érzékenysége az elemezendő anyag inhomogenitása, hőmérséklete, haladási sebessége valamint az érzékelőtől mért távolsága okozta mérési hibákra. Célunk tovább, hogy a mérőberendezés viszonylag egyszerűen legyen gyártható és szerelhető, és üzem közben a mérési körülmények függvényében utánállitást, átkapcsolást ne tegyen szükségessé. Találmányunk azon a felismerésen alapul, hogy az ismert mérőberendezések is alkalmasak lennének ipari környezetben, változó anyagjellemzők mellett is nagypontosságú anyagösszetétel elemzésére, ha függetleníteni lehetne érzékelőjüket a vizsgálandó anyag elhelyezkedésétől és szükség esetén jellemzőitől. Ezért a kibocsátott vizsgáló fénysugár és az anyagról visszaverődő fénynyaláb között olyan általános összefüggést kell megtalálnunk, amely eleve kijelöli a mérőberendezés vevórészének elhelyezkedését, továbbá magát a vizsgáló fénysugarat kell a mérés során úgy módosítani, hogy az egyes mérések között elegendő idő maradjon a berendezés jelfeldolgozó és kiértékelő elektronikájának automatikus beszabályozására is. A kitűzött feladat megoldása során anyagösszetétel elemzésére alkalmas optikai mérőberendezésből indultunk ki, amelynek legalább két különböző hullámhosszúságú fénysugarat kibocsátó fényforrása, a fénysugár útjába iktatott, a fénysugár útját és nyaláboltságát befolyásoló legalább egy optikai eleme, a fénysugár útjába iktatott legalább két monokromatikus szűrője, fotoelektromos átalakítója, ahhoz kapcsolódó jelfeldolgozó és kiértékelő elektronikája, az elemezendő összetételű anyagról visszaverődő fényt a fotoelektromos átalakítóra irányitó forgási ellipszoid alakú felfogó ernyője van, amelynek közelebbi fókuszpontjában van a fotoelektromos átalakító, más néven detektor elhelyezve. Ezt a mérőberendezést a találmány értelmében úgy fejlesztettük tovább, hogy egy teljes forgási ellipszoid övszegmenséből kialakított felfogó ernyő optikai tengelye a fénysugár vetítési tengelyével olyan szöget zár be, amely azonos a felfogó ernyő optikai tengelye és a forgási ellipszoid távolabbi fókuszpontját a felfogóernyó két szélső pontjával összekötő egyenesek által bezárt szögek összegének felével, további a fénysugár útját befolyásoló optikai elemként beiktatott gyűjtőlencse a felfogó ernyőben kiképzett nyílás közvetlen környezetében van elhelyezve. A találmány szerinti mérőberendezés egy előnyös kiviteli alakja értelmében a felfogó ernyő egy teljes forgási ellipszoid negyed övszegmenséből kialakított fémtükör, hiszen ez az alakzat az álhaléban teljes forgási ellipszoid formában készülő homorú fémtükörböl gazdaságosan vágással kialakítható. Ugyancsak elónyrös a találmány értelmében, ha a fénysugár útjába iktatott, monokromatikus fényt kialakító szűrők forgathatóan ágyazott szűrőtárcsán úgy varinak elosztva, hogy a közöttük lévő terület meghaladja az egyes szűrök területét, valamint a szűrőtárcsán egy helyen két szűrő közötti távolság a többi szűrő 'közötti távolság kétszeresére van megválasztva. Ez a megoldás biztosítja, hogy a két szomszédos szűrő közötti sötét rész a fénysugár útját hosszabb ideig zárja le, mint a szűrő tartózkodási ideje a fényútban, és így elegendő idő jut a detektor sötétáraménak lemérésére, illetve nullázására az ismert módszerek segítségével. Előnyös továbbá, ha a detektor a felfogóernyó forgási ellipszoidjának közelebbi fókuszpontjában, a vizsgáló fénysugár vetítési tengelyével párhuzamosan van elhelyezve, és kiterjedése hozzávetőleg megegyezik a felfogóernyőról a detektorra vetített fénynyaláb minimumhelyen mért keresztmetszetével. Ez az elrendezés biztosítja, hogy a mérőberendezéssel a fényt nagymértékben elnyelő anyagok is vizsgálhatók a műszertől a gyártási technológiák által meghatározottt távolságokon belül mozogva. A találmány szerinti optikai mérőberendezés főbb előnyei között megemlíthetjük, hogy az elemezendő anyag összetételét egyszerűen, gyorsan és automatikusan határozza meg, hiszen a forgó szűrőtárcsán elhelyezett interferencia szűrök monokromatikus sugárzása és az egyes sugárzások közötti szünetek biztosítják több, eltérő hullámhosszra érzékeny összetevő környezeti zavaroktól mentes mérését, egyidejűleg á mérőberendezés elektronikájának alapbeállítását és kinullázását, és az anyagról visszaverődő fénysugarat a detektorra juttató felfogó ernyő és a vizsgáló fénysugár egymáshoz viszonyított helyzete biztosítja, hogy a különböző távolságokban elhelyezkedő vizsgálandó anyag felületéről visszaverődő fény a detektoron mindig azonos nagyságú területet világit meg, így' a berendezés üzem közbeni utánállitást, kalibrációt nem igényel. Az ismert mérőberendezésekhez képest a találmány szerinti optikai mérőberendezés nagyobb szabadságfokkal 5 10 15 20 25 30 35-10 45 50 55 00 05 4
