Пристрій вимірювання газів

Пристрій вимірювання газів, який містить пристрій тест-об'єктів, таких як блоки тестової таблиці та вимірювальної лінійки, і об'єкт, зображення якого надходить до відеокамери у різні моменти часу, блок керування, а також відеоконтрольний пристрій. їмо містить монітор та блок індикацм.який відрізняється тим, що він додатково має блоки аналого-цифрового перетворення, суматора та виміру координат, ВІДПОВІДНО на перший та п'ятий входи яких надходить сигнал з виходу відеокамери, з виходу блока суматора сигнал надходить на монітор, на другі входи блоків аналого-цифрового перетворення та керування, перші входи блоків визначення геометричних параметрів об'єкта та кольорової корекції об'єкта, другий вхід блока аналізу прозорості об'єкта і третій вхід блока табличного перетворення надходить сигнал з першого виходу блока виміру координат, на з першого по четвертий входи якого надходять сигнали з першого по четвертий виходи блока маніпулятора, а з п'ятого - на перший вхід блока керування, сигнал з другого виходу блока виміру координат надходить на другий вхід блока суматора, а сигнал з третього та четвертого виходів блока виміру координат - від-' повідно на перший та другий входи блока муль Винахід відноситься до спектрозональних телевізійних вимірювань і може бути використаний для дистанційного вимірювання концентрації газів в атмосфері Відомий спосіб та пристрій для спектроскопічного визначення концентрації газу, див. [1]. Спільною ознакою з пристроєм, що пропонується, є аналіз спектра газу та порівняння з відомими концентраціями того ж газу. Недолік цього технічного рішення полягає в тому, що воно не дає мож типлексора, на третій вхід - сигнал з виходу блока аналого-цифрового перетворення, а на четвертий - з другого входу блока керування, з виходу блока, мультиплексора сигнал надходить на перший вхід блока пам'яті, на другий вхід якого надходить сигнал з третього виходу блока керування, з виходу блока пам'яті сигнал надходить на другі входи блоків визначення геометричних параметрів об'єкта, кольорової корекції об'єкта та табличного перетворення і перший вхід блока аналізу прозорості об'єкта, з четвертого по сьомий виходи блока керування сигнали надходять на треті входи блоків визначення геометричних параметрів об'єкта, кольорової корекції об'єкта, четвертий вхід блока аналізу прозорості об'єкта та п'ятий вхід блока табличного перетворення, з виходу блока визначення геометричних параметрів об'єкта сигнал надходить на перший вхід блока табличного перетворення, з виходу блока кольорової' корекції об'єкта - на третій вхід блока аналізу прозорості об'єкта, сигнал з виходу якого надходить на четвертий вхід блока табличного перетворення, а сигнал з виходу цього блока - на вхід блока індикації, сигнал з першого виходу блока керування надходить на вхід блока керування положенням та розміром кадру, вихід якого механічно зв'язаний з відеокамерою, сигнал з восьмого виходу блока керування - на вхід блока встановлення вимірювальної ЛІНІЙКИ, ВИХІД якого механічно зв'язаний з блоком вимірювальної ЛІНІЙКИ та сигнал з дев'ятого виходу блока керування - на вхід блока встановлення тестової таблиці кольору, вихід якого механічно зв'язаний з блоком тестовою таблицею кольору. ливості оцінювати концентрації газів при швидкоплинних процесах. Крім того, пристрій потребує монохромного джерела енергії, що призводить до збільшення складності обладнання. Відомий також компаратор кольору, який працює в реальному масштабі часу, див [2]. Спільною ознакою з пристроєм, що пропонується, є аналіз спектру кольору та порівняння його з еталоном. Недоліком відомого пристрою, є наявність монохромного джерела енергії та неможли CO Ш CO 34663 , 23 - селектор синхроімпульсів; вість врахування пипу та Інших домішок при швид24 - синхрогенератор; коплинних процесах. 25 - лічильник строк; Найбільш близький по технічній сутності та результату, що досягається до заявленого об'єкту, 26 - лічильник елементів у строчці; є вибраний в якості прототипу спосіб контролю ' 27 - лічильник по координаті Y; об'єктів за допомогою телевізійного спектро20 - лічильник по координаті X; зонального аналізу (див. опис винаходу до ав29 - елемент порівняння по координаті Y; торського свідоцтва СРСР № 1300308, 1984). 30 - елемент порівняння по координаті X; Спільною ознакою з пристроєм, що пропонується, 31 - елемент логічного "І". є аналіз елементів зображення за кольором та Пристрій дистанційного вимірювання конкольоровою яскравістю. Недоліком прототипу є центрації' газів, представлений на фіг. 1, являє сонеобхідність встановлювання освітлювачів та небою наступне. можливість врахування швидкоплинних процесів. На вхід блоку встановлення вимірювальної лінійки 1 поступає сигнал з восьмого виходу блоВ основу винаходу поставлено завдання - ку 3, вихід блоку 1 механічно зв'язаний з блоком дистанційного вимірювання концентрації газ»в за вимірювальної лінійки 5. На вхід блоку встановдопомогою використання відеозйомки. Поставлене лення тестової таблиці кольору 2 поступає сигзавдання досягається шляхом корегування зобранап з дев'ятого виходу блоку керування 3, вихід ження об'єкту ээ допомогою тестової таблиці колблоку 2 механічно зв'язаний з тестовою таблицею ьору, яке враховує як прозорість об'єкту, так і інші кольору 6. причини, що вносять похибку у визначення газу, та порівняння цього зображення з індикаторною табПристрій тест-об'єктів 4 містить блоки вилицею, шо являє собою залежність кольору та яскмірювальної лінійки 5 та тестової таблиці кольору равості газу від його концентрації. В результаті цієі 6. Сигнали зображення від пристрою тест-об'єктів операції знаходять концентрацію газу в атмосфері 4 і об'єкту 7, поступають з їх виходів на вхід відеона одиницю фронтальної площі зображення та пекамери 9. рераховують за допомогою відомих математичних На вхід блоку керування положенням та розмоделей, наприклад кулястої моделі, на одиницю міром кадру 8 поступає сигнал з першого виходу об'єму об'єкту. блоку керування 3. Вихід цього блоку механічно зв'язаний з відеокамерою 9. Аналіз відомих технічних рішень показав від- сутність ознак, східних з ознаками, що вирізняютьЗ виходу відеокамери 9 сигнал поступає на ся у об'єкта винаходу. п'ятий вхід блоку виміру координат 12, на перший Позитивний ефект, що досягається при вивхід блоку аналого-цифрового перетворення 11 та користанні винаходу, міститься у тому, ию він дозна перший вхід блоку суматора 18. воляє аналізувати швидкоплинні процеси, а також Блок виміру координат 12, представлений на . зменшити складність та вартість обладнання. фіг.2, являє собою наступне На вхід селектору Сутність винаходу пояснюється кресленнясинхроімпульсів 23 поступає сигнал від відеокамеми:' ри 9. З першого виходу блоку 23 сигнал парапельІ. Фіг.1 - пристрій вимірювання концентрації . но потрапляє на вхід скидання лічильника строк 25 газів, де: та на лічильні входи лічильників 27 та 28 по коор1 - блок встановлення вимірювальної лінійдинатах Y та X відповідно. З другого виходу блоку ки; 23 сигнал поступає на лічильний вхід лічильника 2 - блок встановлення тестової таблиці колстрок 25 та вхід скидання лічильника елементів у ьору; строчці 26. 3 - блок керування; З виходу синхрогенератору 24 сигнал посту4 - пристрій тест-об'сктів; пає на лічильний вхід лічильника 26 та до других 5 - бпок вимірювальної лінійки; входів блоків керування 3 та аналого-цифрового 6 - бпок тестової таблиці кольору; перетворення 11, на перші входи блоків визначен7 - об'єкт; ня геометричних параметрів об'єкту 15 та кольов -блок керування положенням та розміром рової корекції об'єкту 16, на другий вхід блоку кадру; аналізу прозорості об'єкту 17 і на третій вхід блоку 9 - відеокамера: табличною перетворення 18. 10 - блок маніпулятору; З виходу лічильника строк 25 та елементів у 11 - блок аналого-цифрового перетворення; строчці 26 сигнали поступають відповідно на 12 - блок виміру координат; елементи порівняння 29 та ЗО по координатах Y та 12 - блок пам'яті координат; X. Відповідні сигнали з першого по четвертий ви13 - блок мультиплексору; ходи блоку маніпулятора 10 попарно поступають 14-блок пам'яті; на входи лічильників 27 та 28 по координатах Y та 15 - блок визначення геометричних параметX відповідно. З п'ятого виходу блоку 10 сигнал посрів об'єкту; тупає на перший вхід блоку керування 3. 16 - блок кольорової корекці? об'єкту; З виходів лічильників 27 та 28 сигнали пос17 - блок аналізу прозорості об'єкту; тупають відповідно на перший та другий входи 1 в - блок суматора; блока мультиплексору 13 та на елементи порів19 - блок табличного перетворення; няння 29 та ЗО по координатах Y та X відповідно. З 20 - відеоконтрольний пристрій; виходів елементів порівняння 29 та ЗО сигнали 21 - монітор; поступають на вхід елементу логічного Т 31. 22 - блок індикації. Сигнал з виходу епаменту логічного "V 31 II. Фіг. 2 • блок виміру координат, де; поступає на другий вхіц блоку суматора 18. З ви 34663 ходу блоку 18 сигнал приходить до відеоконтрольного пристрою 20 на вхід монітору 21 З виходу блоку аналого-цифрового перетворення 11 сигнал поступає на третій вхід блока мультиплексору 13 На четвертий вхідблоку 13 поступають сигнали а другого виходу блоку керування 3, а з виходу блоку 13 сигнал поступає на перший вхід блоку пам'яті 14 На другий вхід цього блоку поступає сигнал з третього виходу блоку керування З З виходу блоку 14 сигнал паралельно поступає на другі входи блоків визначення геометричних параметрів об'єкту 15, кольорової корекції об'єкту 16, перший вхід блоку аналізу прозорості 17 та другий вхід блоку табличного перетворення 19 Крім того, втдлов(дно з четвертого по сьомий виходи блоку керування 3 поступають ВІДПОВІДНІ сигнали на треті входи блоків 15 та 16, четвертий вхід блоку 17 та п'ятий вхід блоку 19 З виходу блоку 15 сигнал поступає на перший вихід блоку табличного перетворення 19, а з виходу блоку 1 б - на третій вхід бпоку аналізу прозорості об'єкту 17 Сигнал з першого виходу блоку 17 поступає на четвертий вхід блоку табличного перетворення 19 Сигнал з виходу блоку 19 поступає на вхід блоку індикації 22, що входить до відеоконтрольного пристрою 20 Пристрій працює наступним чином Перед початком зйомки об'єкту 7 блоки встановлення вимірювальної лінійки 1 та встановлення тестової таблиці кольору 2 механічно встановлюють ВІДПОВІДНО блоки вимірювальної ЛІНІЙКИ 5 та тестової таблиці кольору 6 перед відеокамерою 9 Блок вимірювальної ЛІНІЙКИ 5 являє собою шшйну та служить для визначення геометричних параметрів об'єкту 7 Вимірювальна лінійка встановлюється на відстані рівній відстані до об'єкту 7 Блок тестової таблиці кольору 6 являє собою таблицю параметрів головних кольорів, за якими коригується зображення об'єкту 7, яке знімається відеокамерою 9 Об'єктом 7 є середовище в якому потрібно визначити концентрацію газу Блок керування положенням та розміром кадру 8 механічно встановлює в необхідне положення відеокамеру 9. а також регулює розмір м кадру трансфокатором На вхід відеокамери 9 поступають сигнали з блоків вимірювальної ЛІНІЙКИ 5. тестової таблиці кольору 6, та об'єкту 7 в різні моменти часу До відеозйомки об'єкту 7 в полі зору відеокамери 9 виставляють блок вимірювально) ЛІНІЙКИ 5, видеосигнал зображення якого поступає на входи блоків виміру координат 12 та суматора 1S Блок виміру координат 12 служить для визначення координат на зображеннях блоків вимірювальної ЛІНІЙКИ 5 і об'єкту 7 Принцип роботи блоку 12 розглядається на прикладі обробки вщеосигналу зображення з блоку вимірювальної' ЛІНІЙКИ 5 З відеокамери 9 на вхід селектору синхроімпульсів 23 поступає еідеосигнал з зображенням вимірювальної ЛІНІЙКИ та розкладається на стрічні та кадрові синхроімпульси, які приходять на лічильник строк 25 Кадровим синхроімпульсом ль чильник 25 виставляється в нуль, а за допомогою стрічного синхроімпульсу рахуються строки Синхрогенератором 24 генеруються тактові -синхроімпульси, які приходять на лічильник елементів в строчці 26 Стрічним синхроімпульсом лічильник 26 виставляється в нупь, а за допомогою тактового синхроімпульсу рахуються елементи а строчи* Також тактовий синхроімпульс поступає на блоки керування 3, аналого-цифрового перетворення 11, визначення геометричних параметрщ об'єкту 15, кольорової корекції об'єкту 16. аналізу прозорості 17 та табличного перетворення 19 Це дозволяє синхронізувати роботу всіх блоків, які потребують тактового синхроімпульсу З ЛІЧИЛЬНИКІВ 25 та 26 сигнали про координати Y та X відповідно поступають на елементи порівняння 29 та ЗО Одночасно від бпоку маніпулятора 10 на лічильники 27 та 28 ВІДПОВІДНО поступають сигнали про координати Y та X, а також кадровий синхроімпульс з виходу селектору синхроімпульсів 23, за допомогою якого йде ВІДЛІК по координатах Y та X ВІДПОВІДНО Блок маніпулятору 10 являє собою будь-який маніпулятор, за допомогою якого можна формувати сигнали "Вгору", "Вниз", "Ліворуч", "Праворуч", а також сигнал запису 3 нього подається сигнал на блок керування 3, коли необхадно записати потрібні координати З ЛІЧИЛЬНИКІВ 27 та 28 сигнали також поступають до бпоку мультиплексору 13 та на елементи порівняння 29 та 30 за координатами Y та X ВІДПОВІДНО, де порівнюються сигнали відповідно від блоків 25, 27 та 26, 28 Коли сигнали від блоків 25. 27 та 26, 28 співпадають, то з блоків 29 та ЗО поступають сигнали про їх рівність на елемент лопчного "Г 31 На елемент» лопчного "і" 31 здійснюється помноження стрічного та кадрового імпульсів від блоків 29 та ЗО та видаються імпульс мітки на блок суматору 18 В блоці 18 відеосигнал з відеокамери 9 та імпульс мітки змішуються і вихідний сигнал подається на монітор 21 Блок мультиплексору 13 являє собою багатоканальний комутатор, з певного входу якого по сигналу з блоку керування 3 подаються дані на блок пам'яті 14 8 блоці 14 за ВІДПОВІДНИМИ сигналами блоку керування 3 дані записуються та запам'ятовуються на певні адреси Блок керування 3 являє собою універсальний мікропроцесор, що керує загальною роботою пристрою, а також його окремих блоків Після ТОГО ЯК у блок пам'яті 14 записуються дані про координати вимірювальної ЛІНІЙКИ, відеокамерою 9 записується зображення з бпоку тестової таблиці 6 З виходу відеокамери 9 відеосигнал надходить на блок аналого-цифрового перетворення 11 В цьому блоці аналоговий сигнал перетворюється на цифровий та подається на блок мультиплексору 13 З блоку 13 сигнал про кольорові параметри та яскравість зображення тестової таблиці поступає в блок пам'яті 14, де записується і запам'ятовується по ВІДПОВІДНИМ сигналам з блоку керування З Після запису параметрів тестової таблиці та вимірювальної ЛІНІЙКИ відеокамерою 9 знімається об'єкт 7 Відеосигнал зображення з відеокамери 9 34663 поступає через блок аналого-цифрового перетворення 11, де аналоговий сигнал перетворюється на цифровий, та через блок виміру координат 12, де визначаються координати на зображенні об'єк-. ту 7, до блоку мультиплексору 13. За сигналами з блоку керування 3 з виходу блоку 13 сигнали, про кольорові параметри та яскравість і координати на зображенні об'єкту 7 поступають до блоку пам'яті 14, де записуються і запам'ятовую гься за відповід-. ними сигналами з блоку керування З Блок визначення, геометричних параметрів об'єкту 15 являє собою мікропроцесор За допомогою закладених в ньому відомих математичних моделей, наприклад кулястої, циліндричної та інших, розраховується площа фронтального розрізу поверхні об'єкту, а також його об'єм. Для цього по сигналу керування 3 обирається потрібна модель. З блоку пам'яті 14 зчитуються дані про координати вимірювальної лінійкиХлп - координата початку по осі X; ХПР. - координата кінця по осі X; Ynn - координата початку по осі Y; Угш - координата кінця по осі Y та об'єкту 7: Хоп - координата початку по осі X; Хм - координата кінця по осі X; Yon - координата початку по осі Y; Y«- координата кінця по осі Y. В блоці 15 визначається різниця координат вимірювальної лінійки IX W - ХпЛ та lY™ • "irJ t об'єкту 7 IXon-XoJ та JYon-Ywl, тобто їх розміри, які поступили з блоку 12 Знаючи реальний розмір В л та різницю координат вимірювальної' ЛІНІЙКИ та порівнюючи ЇЇ з різницею координат об'єкту 7, знаходять реальні розміри об'єкту 7, тобто висоту Во та довжину До, наприклад по формулах: IY n n -Y r ' ~" " IY^-Yn.,1 За цими даними та використовуючи визначену математичну модель, знаходять геометричні параметри об'єкту, тобто фронтальну площу S o та об'єм VoНаприклад, при кулястій моделі об'єкту: , З виходу блоку визначення геометричних параметрів об'єкту 15 поступає до блоку табличного перетворення 19. Блок кольорової корекції об'єкта 18 являє собою мікропроцесор, в якому здійснюється кольорова корекція зображення об'єкта 7 за допомогою реальних та Ідеальних кольорів тестової таблиці. Сигнали про параметри реальних кольорів тестової таблиці та кольорової насиченості і яскравості зображення об'єкту 7 приходять з виходу блоку пам'яті 14. Кольорова корекція та корекція по яскравості зображення об'єкта 7 являє собою відно шення ідеального кольору тестової таблиці до реального, яке помножується на відповідний колір кожного елементу зображення об'єкту 7. Наприклад, Ri R. =-: Rp Чп 5а. B в„ G. = Q іа G, ••U де R., G,, В, - кореговані значення елементу зображення для червоного, зеленого та блакитного кольорів відповідно; Rt,i,G^, By - ідеальні значення тестової таблиці для червоного, зеленого та блакитного кольорів відповідно; RPl GP, В р - реальні значення тестової таблиці для червоного,, зеленого та блакитного кольорів відповідно; В«л, G.n, Вел - значення елементу зображення для червоного, зеленого та блакитного кольорів ВІДПОВІДНО. Параметри ідеальних кольорів тестової таблиці закладені у блоці кольорової корекції об'єкта 16 В блоці також враховуються фактори, такі як колір фону та інші, що вносять похибку у кольорову насиченість та яскравість газу, концентрацію якого треба знайти. Роботою бпоку 16 керують сигнали, що надходять з виходу блоку керування 3. З виходу блоку кольорової корекції об'єкта 16 сигнал надходить на вхід блоку аналізу прозорості об'єкту 17. Блок 17 являє собою мікропроцесор, де за допомогою порогових значень прозорості, які заздалегідь вносяться в мікропроцесор та наприклад дорівнюють, К*=0,035. ..0,04, t використовуючи обрану математичну модель, по якій розраховують ДІЙСНІ колір та яскравість шуканого газу. Дані про кольорову насиченість та яскравість об'єкту 7 зчитуються з пам'яті 14. Після розрахунку з виходу блоку аналізу прозорості 17 сигнал поступає на вхід блоку табличного перетворення 19. Блок 19 являє собою мікропроцесор, де порівнюються значення кольорів та яскравості індикаторної таблиці для шуканого газу і кольори та яскравість обробленого зображення та за даними таблицями, які містяться у мікропроцесорі, знаходять концентрацію газу на одиницю фронтальної площі зображення середовища об'єкту 7. Наприклад, якщо при вимірюванні в даному місці об'єкту кольорова насиченість дорівнює R а 251, G = 203, В * 167, L = 214, згідно таблиці це відповідає концентрації' 15 гр/мг. Після цього вона перераховується на весь об'єм об'єкту, дані про який надаються блоком визначення геометричних параметрів об'єкту 15, знаходиться питома та загальна концентрація газу у середовищі. Роботою блоку табличного перетворення 19 керують сигнали, що надходять з бпоку керування 3. Сигнал з виходу блоку табличного перетворення 19 подається на відеоконтрольний пристрій 19, а саме на вхід блоку індикації 22, де відображається визначена концентрація газу. 34663 Фіг. 1 ВІДІКрШОГОПО до першого та четвертий другого входів вихід блоку 10 блоку ІЗ з виходу Відень - f До другого 23рі f* входу камери 9 блоку 18 до другого до другого до першого до першого до другого до третього входу входу входу входу входу входу блоку 3 блоку II блоку 15 блоку 16 блоку 17 блоку 19 Фіг. 2 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 68000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122)3-72-69 (03122)2-57-03