专利名称：利用遥感头发含水量使头发干燥的方法和头发干燥器的制作方法图1表示不同湿度的头发在近红外光谱中的光谱反射。图2表示本发明能感知湿度的头发干燥器。图3是本发明的头发干燥器的电路图。图4表示遥感头发湿度的测量系统。图中有相似功能或目的的部件或元件采用同样的参考符号。利用红外辐射区中某个波长水吸收的效果大于其他波长这一特点，就有可能指出头上头发的湿度。除了其他因素外，吸收和头发上的水层厚度有关。水层愈厚，吸收的红外辐射愈多。在用红外光照射湿头发时，从被干燥头发反射的光谱中的吸收程度变化，可以用传感器测量。头发的干燥过程便可在此测量的基础上加以控制。可是又有问题了。反射光能的绝对值不仅取决于头发中的含水量，还取决于传感器和头发间距离以及来自光源的光量。这个问题也可用测量某种物质反射的方法解决。这种物质为头发所特有，且其成分和数量在头发干燥时应不变化。来自该物质的反射起参考作用。头发的主要成分是称为角朊的蛋白质，它不溶于水。在干燥过程中，由角朊吸收的红外辐射变化不大。比较水吸收带和角朊吸收带的强度，便能得到一个度量头发水分的特性值。由水反射的光谱，其近红外区内的吸收带大约为935nm，1420nm和1930nm，而由角朊反射的光谱，其吸收带则大约为1495nm、1690nm，1733nm和2058nm。
图1表示来自深金黄色头发的反射r和波长ω(400-2400nm)的函数关系。曲线a属于湿发，中间的曲线b，c，d和e属于湿度递减的头发，而曲线f属于干发。在1420nm处有一明显的由于水的作用而产生的倾角。随着头发变干，倾角变小。在1930nm处可见第二倾角，这也是由于水作用的结果。在2058nm处又可见一倾角，这是被角朊吸收的结果。用第一个传感器测量在由水产生的倾角(例如1420nm)附近的辐射能量，再用第二个传感器测量在由角朊产生的倾角(例如2058nm)附近的辐射能量，然后将两个结果相除，便得到度量头发含水量的比值。其他类型的头发(例如黑发或灰发)的曲线形状虽然不同，但它们在反射光谱中的倾角位置是一样的。
必须从反射光谱中选择需要的吸收带。这一点可以利用衍射光栅做到。例如采用光栅常数为4μm的衍射光栅，将反射的红外光聚焦于其上，光栅的后面是传感器，它被安装在和被测量光谱带相应的位置上。头发用一具有聚焦装置的红外光源照射(例如用一个灯丝温度为2269K的50W钨卤灯)，但是其他任何光源均可用于此目的，只要它能放射出吸收带的光谱便可。
为了有可能区别不希望有的背景辐射和希望有的用红外光源照射头发造成的辐射，最好对光源强度进行调制，例如用一旋转过滤圆盘遮住光线。实践中，600Hz的遮光频率效果令人满意。此时，反射辐射包含一个由背景辐射结果造成的固定部分和一个由遮住光源结果造成的调制部分。在接收传感器的信号中，可以用一个带通滤波器将调制信号部分从固定部分中分离出来，然后加以处理。如果不用遮光，也可以用开和关光源本身，只要光源的性质允许这样做或可能这样做。
用以测量反射辐射的传感器在近红外区内应是敏感的，而且应发出充足的信号。采用硫化铅的光敏探测器适用于此目的。
图2所示头发干燥器的特征在于利用本文上述的原理测量湿度。头发干燥器有一带把手4的壳体2，操纵开关6位于把手上。壳体内有加热元件，一个风扇和带电源的电子控制装置(图中均未表示出)。被风扇曳入并被加热元件加热的空气从出口孔8离开壳体加热被干燥的头发。在壳体2的一个适当选定的位置上有一红外光源12和一个探测器14。光源12将红外光射到头发10上。由头发10反射的光被探测器14接收。探测器中包含了用于测量水和角朊吸收带中辐射能量的传感器。探测器最后提供一个信号RS，它指示水和角朊光谱带中测得的能量之比值。
图3表示头发干燥器的电路图。加热元件16将被风扇18(由电动机20驱动)吹过加热元件16的空气加热。加热元件16的功率和/或电动机20的速度由一控制单元22根据从探测器14来的信号RS加以控制，这样就有可能当头发的湿度降低-即信号RS达到一个给定值时，加热元件的功率减小，以免头发过于或被烧枯。此外，控制单元22也和光源12接通，以便控制和必要时使遮光器或其他的调制装置同步工作。
图4以简单方式(不按比例)介绍光源12和探测器14的工作。光源12包含一只红外灯24，其辐射能被透镜28聚焦而形成一股光束26。利用一遮光器30使光束26定期地被遮断。头发10将光束26反射过来。一部分反射光束被探测器14接收。探测器14包含一块透镜32，它将接收到的光束聚焦到一衍射光栅34上，衍射光栅将被测量的吸收带从光谱中分离出来。传感器36和38安置在衍射光栅34后面，其中一个传感器提供信号Ra，它度量在1420nm附近的吸收带中的辐射能量，传感器38提供信号Rb，它度量在2058nm附近吸收带中的辐射能量。同样可以使用更多的传感器来分析接收到的光束中更多的特性倾角。信号Ra和Rb分别在信号处理电路40和42中径放大，过滤和解调后进入一个信号除法器44，它将信号Ra和Rb互除，从而提供信号RS，它度量在被测量吸收带中光谱能的比值Ra/Rb。在电子学领域内，放大、过滤和解调是常用技术。两个信号的相除例如可用对数/反对数放大器实现。某些功能亦可在用模拟-数字转换器将模拟信号数字化后在数字领域内完成。
当取消传感器38、信号处理电路40和信号除法器44以后，便得到一个以在1420nm附近吸收带中测得的能量绝对值为基础的系统。


遥感空气湿度(10)的头发干燥器是利用一个探测器(14)将由一个红外光源(12)发射并由头发反射的光谱中两条吸收带内的辐射能量加以比较。一条吸收带由头发中的水分形成,此吸收带中的辐射能量在头发干燥时发生显著变化。另一条吸收带由头发中的角朊形成,此带中的能量在头发干燥时发生的变化小得多。两条带的强度比指示头中的湿度,从而被用来控制头发干燥器的温度和/或空气流。