Способ контроля оптической анизотропии светорассеяния плоских волокнистых материалов и устройство для его осуществления

Способ контроля оптической анизотропии светорассеяния плоских волокнистых материалов и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к испытанию плоских волокнистых материалов и может быть использовано для текущего неразрушающего контроля качества бумаг, текстильных полуфабрикатов и материалов в процессе их производства. Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерения коэффициента оптической анизотропии светорассеяния таких материалов в ходе технологического процесса их производства. В способе контроля оптической анизотропии светорассеяния используют для освещения исследуемого материала плоскополяризованный свет с определенной ориентацией плоскости колебаний по отношению к машинному направлению протяжки материала в процессе его изготовления, В устройство для контроля оптической анизотропии светорассеяния вводят в измерительную схему два дополнительных фотоприемника рассеянного материала излучения, идентичных основным, которые устанавливают симметрично с ними по отношению к падающему пучку. Сигналы дополнительных приемников суммируют с сигналами соответствующих основных, 2 ил, сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 6 01 N 21/55

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

/

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4749374/25 (22) 17,10.89 (46) 30.03.92. Бюл. N 12 (71) Ленинградский инсти. ут текстильной и легкой промышленности им.С.M.Êèðoâà и

Ленинградский центр научно-технического творчества молодежи "Пульс" (72) П.Г.Шляхтенко, О.M,ÑóðèêoE: (SU) и Сароди Кумар Калличаран (MU) (53) 535.024 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И. 553523, кл. 6 01 И 21/59, 1977.

Авторское свидетельство СССР

М 1383168, кл. 6 01 N 21/59, 1988. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ

АНИЗОТРОПИИ СВЕТОРАССЕЯНИЯ ПЛОСКИХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к испытанию плоских волокнистых материалов и может быть использовано для текущего неразрушающего контроля качества бумаг, текИзобретение относится к оптическим устройствам контроля физических параметров плоских волокнистых материалов, зависящих от направления их измерения, например анизотропия прочности, анизотропия в угловом распределении волокон в материале, и может быть использовано при решении вопросов повышения качества таких материалов, Известно устройство для контроля ориентации волокон, например, в тестильных материалах по оптической анизотропии све,, Ы,„, 1723503 Al стильных полуфабрикатов и материалов в процессе их производства. Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерения коэффициента оптической анизотропии светорассеяния таких материалов в ходе технологического процесса их производства. В способе контроля оптической анизотропии светорассеяния используют для освещения исследуемого материала плоскополяризованный свет с определенной ориентацией плоскости колебаний по отношению к машинному направлению протяжки материала в процессе его изготовления, В устройство для контроля оптической анизотропии светорассеяния вводят в измерительную схему два дополнительных фотоприемника рассеянного материала излучения, идентичн ых .основн ы м, которые устанавливают симметрично с ними по отношению к падающему пучку. Сигналы дополнительных приемников суммируют с сигналами соответствующих основных, 2 ил, торассеяния, включающее осветитель, параллельным пучком освещающий исследуемый материал, и вращающийся фотоприемник, смещенный относительно оси падающего пучка и принимающий световой сигнал, прошедший сквозь исследуемый материал и меняющийся в зависимости от угла поворота фотоприемника, К недостаткам этого устройства относятся низкое быстродействие, обусловленное механикой системы, так как полезная информация может быть получена только

1723503 после одного полного оборота фотоприемника, что существенно ограничивает быстродействие используемого оптического метода, а также трудности надежного снятия сигнала с вращающегося фотоприемни- 5 ка и связанная с ними низкая помехоустойчивость системы, а следовательно, неточность контроля оптической анизотропии светорассеяния.

Устройство пригодно только для свето- 10 пропускающих материалов и не может быть использовано для непрозрачных материалов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство и способ контроля апти- 15 ческой анизотропии светорассеяния плоских волокнистых материалов в процессе их производства и использования для контроля анизотропии прочности конденсаторных бумаг и коэффициента распрямлен- 20 ности в полуфабрикатах прядильного производства. Устройство включает источник света, освещающий исследуемый участок материала параллельным пучком, перпендикулярно к его поверхности, два 25

Одь..-. аковых фотоприемника, принимающих све-овой поток, рассеянный материалом в обратном направлении в двух одинаковых телесных углах. ориентированных во взаимно перпендикулярных плоскостях под pas- 30 ными углами к падающему пучку, причем один из них ориентирован в плоскости, проходящей через направление протяжки материала при его изготовлении, и блок регистрации, регистрирующий отношение 35 сигналов,, снимаемых с фотоприемников.

Недостатком этого технического решения является его низкая чувствительность и связанная с этим низкая точность измерения.для контроля слабоаниэотропных мате- 40 риалов.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности измерений, На фиг, 1 представлена схема устройст- . ва для контроля оптической анизотропии 45 светорассеяния плоских волокнистых материалов; на фиг, 2 — схема расположения и вариант соединения фотоприемников, Устройство для контроля оптической 50 аниэотропии светорассеяния плоских волокнистых материалов содержит источник

1, телескопический объектив 2, поляризатор

3, через который освещается исследуемый материал 4. Два основных 5 и 6 и два допол- 55 нительных 7 и 8 фотоприемника расположены в светозащитном заземленном цилиндре 9 симметрично его оси, совпадающей с Осью падающего пучка. Фотоприемники подключены к блоку 10 регистраций.

Способ осуществляют следующим образом.

Свет от источника 1 через телескопический объектив 2 параллельным пучком проходит через поляризатор 3 и освещает исследуемый материал 4 перпендикулярно его поверхности. Поляризатор ориентирован таким образом, что пропускает плоскополяризованную волну, в которой колебания вектора Е происходят в плоскости, совпадающей с вектором V скорости протяжки исследуемого материала. Свет, рассеянный в направлении, обратном направлению падения, улавливается четырьмя одинаковыми фотоприемниками (двумя основными 5 и 6 и двумя дополнительными

7 и 8). Фотоприемники 5 и 7 принимают свет, рассеянный материалом в плоскости, совпадающей с вектором V, а фотоприемники 6 и 8 — в перпендикулярной плоскости.

Основные и дополнительные фотоприемники подсоединены к блоку 10 регистрации, так, что сигнал, снимаемый с фотоприемников, установленных в каждой плоскости, суммируется, т.е. возрастает в два раза. В случае, когда полезным сигналом, снимаемым с фотоприемника, является ток, фотоприемники соединяются параллельно, Блок регистрации выдает на выходе значение коэффициента оптической анизотропии, Во избежание паразитной засветки фотоприемников светом, отраженным от боковой поверхности светозащитного цилиндра

9, его внутренняя поверхность покрыта светопоглощающим материалом, Для проверки работоспособности на оптической скамье был собран лабораторный макет устройства. В качестве источника

1 света был использован Не — Ne лазер с неполяризованным излучением (ЛГИ-208Б).

Телескопический объектив, собранный иэ двух сафокусных рассеивающей и собирающей линз, расширяет световой пучок до

d=12 мм, который проходит через поляроидный поляризатор и затем вдоль оси светозащитного алюминиевого, зачерненного изнутри (анодированного), заземленного цилиндра с h=15 cM, R = 8 см, D = 3,5 см.

Исследуемый материал помещался в держатель так, что его поверхность отстояла от основания цилиндра на расстояние д= 8 мм

D d h где R — максимальное расстояние от чувствительной поверхности фотоприемника до оси симметрии;

1723503

10

20

35

45

d — диаметр светового пучка;

h — длина светопоглощающего цилиндра.

Рассеянный образцом в обратном направлении свет принимался четырьмя идентичными плоскими фотоприемниками, расположенными на основании цилиндра, противоположном образцу, симметрично относительно падающего пучка. Фотоприемники изготовлены на базе солнечных батарей СБ4-2П и измеряют четыре световых потока, рассеянных образцов в одинаковых телесных углах, одинаково ориентированных по отношению к падающему пучку так, что угол между оптической осью установки и направлением из центра светового пятна на геометрический центр каждого фотоприемника равен 40 . При этом центры одной пары фотоприемников расположены в плоскости, проходящей через оптическую ось и машинное направление бумаги в образце (направление протяжки бумаги при ее изготовлении), а центры другой пары — в плоскости, перпендикулярной машинному н ап ра влению. Элементы каждой батареи соединены параллельно (по 5 шт,), две батареи, составляющие каждый приемник, также запараллелены, так.же как и оба фотоприемника пары, так что сигналы (фототоки) всех элементов одной пары складываются.

Таким образом, каждая пара фотоприемников принимает суммарный световой поток, рассеянный образцом либо в плоскости, совпадающей с машинным направлением бумаги — Фр, либо в плоскости, перпендикулярной машинному направлению — Ф и вырабатывает фотосигналы 1и, ! (фототок), пропорциональные соответствующим потокам, т.е. 1и - Фо и l> oocDi Фотосигналы (1и или i> подают на микроамперметр типа В7-21.

В качестве оптически изотропного материала для балансировки схемы (выравнивания параллельного и перпендикулярного фотосигналов ) использовался засвеченный фотоэмульсион н ый слой мел козе рн истой рентгеновской пленки.

В качестве объекта исследования послужили образцы различных типов конденсаторных бумаг, имеющих анизотропное распределение волокон в основе. При измерениях на бумагах во избежание паразитных засветок внешняя сторона исследуемого материала закрывалась слоем непрозрачной черной бумаги и в таком виде образец закреплялся в держателе.

На описанном макете были произведены измерения коэффициентов оптической анизотропии обратно светорассеяния. образцов конденсаторных бумаг различных типов, разной толщины и плотности.

При освещении образцов светом, поляризованным в плоскости, совпадающей с машинным направлением бумаги, измеренные значения коэффициента оптической анизотропии в полтора-два раза больше, Э чем при освещении образцов неполяризованным светом с одновременным уменьшением в полтора-два раза среднеквадратичной погрешности. Это приводит к уменьшению относительной погрешности в 3, 4 раза и к соответствующему увеличению точности измерения. Случай освещения образцов светом, поляризованным в плоскости, перпендикулярной машинному направлению, является совершенно неприемлемым из-за резкого падения значения коэффициента оптической анизотропии.

Формула изобретения

1. Способ контроля оптической анизотропии светорассеяния плоских волокнистых материалов, включающий освещение материала параллельным пучком перпендикулярно его поверхности, регистрацию светового потока, рассеянного материалом в обратном направлении в двух одинаковых телесных углах, ориентированных во взаимно перпендикулярных плоскостях под равными углами к падающему пучку, определение отношения зарегистрированных потоков, по величине которого судят об искомой величине, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, освещают материал плоскополяризованным светом, плоскость поляризации которого совпадает с направлением протяжки волокнистого материала.

2. Устройство для контроля оптической анизотропии светорассеяния плоских волокнистых материалов, включающее источник излучения и расположенные по ходу излучения два фотоприемника, ориентированных во взаимно перпендикулярных плоскостях под равными углами к направлению распространения излучения, соединенных с блоком регистрации, причем один из фотоприемников ориентирован в плоскости, проходящей через направление протяжки материала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности измерений, в устройство введены два дополнительных фотоприемника, идентичных основным, установленных симметрично с ними относительно направления распространения излучения, причем дополнительные фотоприемники соединены с

1723503 основными фотоприемниками так, что их сигналы суммируются с сигналами, соответствующих основных фотоприемников и соответствующими входами блока регистрации.

1723503

Составитель С.Голубев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M.Äåì÷èê

Редактор А,Долинич

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 1061 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5