14.1.2. Применение оптических методов для контроля различных параметров текстильных материалов.

Среди неразрушающих методов контроля параметров текстильных материалов выделяется группа оптических методов, позволяющих контролировать такие показатели как удлинение при растяжении, поверхностную плотность, толщину и массу плоских волокнистых материалов.

Эта группа методов основана на оптических свойствах текстильных материалов, проявляемых при облучении различными источниками света.

Так например, известно, что при растягивании волокнистых материалов происходит ориентация преимущественного расположения волокон вдоль направления вытяжки. Эта зависимость позволяет создать экспресс-метод контроля степени параллелизации волокон в волокносодержащем материале. При этом определяется коэффициент оптической анизотропии и коэффициент распрямленности волокон в хлопковых лентах.

Существует также оптическое устройство для контроля физических параметров движущихся плоских волокнистых светопропускающих материалов. Схема устройства представлена на рисунке 14.1. Устройство содержит первый источник излучения, оптически связанный с первым фотоприемником через контролируемый материал; второй источник излучения, оптически связанный со вторым фотоприемником через неподвижный эталон, а также регистрирующее устройство, соединенное с обоими фотоприемниками.

1. 2

3. 4

6. 7

5. 5

Рис.14.1. Схема устройства для контроля физических параметров волокнистых

Материалов.

1,2 - идентичные источники излучения; 4 - эталонный образец; 6,7 - фотоприемники.

3 - контролируемый материал; 5 - микроамперметр;

Расстояние между соответствующими плоскостями поверхностей и плоскостями чувствительных площадок фотоприемников удовлетворяют неравенству:

где S_о - сечение пучка излучения на контролируемом материале;

S_ФП - площадь чувствительной площадки фотоприемника, причем величину S_ФП выбирают из условия.

где - средний размер допустимых оптических неоднородностей в эталонном образце;

Е_max - максимально допустимая погрешность измерения.

В качестве эталона используется образец контролируемого материала стандартной толщины d₀, причем толщина контролируемого материала соответствует величине разности Δr световых потоков, испускаемых единицей освещенной поверхности контролируемого материала и эталона, а масса М проконтролированного за время τ материала определяется из выражения:

где ρ и l – объемная плотность и ширина контролируемого материала;

V – скорость движения материала;

К – коэффициент пропорциональности между измерением толщины и величиной ΔR, определяемый экспериментально.

Данная установка рекомендуется и для оценки содержания льняных волокон в прочесе с хлопком.

В данной лабораторной работе определение параметров качества модифицированного льняного волокна, таких как: содержание костры и сорных примесей, расщепленность, линейная плотность, процентное содержание льна в смеси с хлопком проводится с помощью разработанного на кафедре ПНВ неразрушающего оптического метода и лабораторной установки.

Функциональная электрическая схема установки представлена на рис. 14.2 и состоит из двух независимо работающих блоков:

1. блок излучателя с системой стабилизации интенсивности мощности излучения излучателя;

2. блок фотоприемника, преобразующего принимаемое излучение в цифровой код.

Ход лучей в данной оптической системе следующий: излучающий световод вырабатывает расходящийся пучок инфракрасного излучения, который попадает на делительный элемент – полупрозрачное зеркало.

В опытном образце прибора в качестве светоделительного зеркала используется обыкновенное плоское стекло, при этом получается, что 7 % мощности отражается от его поверхности, что вполне достаточно для работы системы стабилизации мощности излучения.

Остальная энергия, не изменяя своего пути, попадает на линзу проекционного объектива, где из расходящегося потока, получается параллельный пучок света, направленный на исследуемый образец. Параллельность лучей, освещающих материал, обусловлена тем, что положение образца в промежутке между линзами не всегда постоянно. Это связано с тем, что исследуемый материал имеет не одинаковую «пушистость», и при параллельном световом потоке возникла бы ситуация, когда один и тот же поток перекрывается в разных сечениях разным количеством исследуемого материала, что вызвало бы значительные погрешности измерения. Далее по ходу лучей, часть которых поглощается исследуемым материалом, находится собирающая линза

Рис.14.2. Функциональная электрическая схема установки контроля качества

короткого льняного волокна углубленной переработки

объектива основного фотоприемника, которая фокусирует на нем излучение, прошедшее через исследуемый материал.

Зная, что геометрические размеры всех образцов так же, как и их масса - одинаковы, соответственно фототок, возникающий в приемном фотодиоде, пропорционален поглощающей способности материала или частям его составляющих.

Таким образом, при разных поглощающих способностях компонентов можно узнать процентное содержание одного в другом.

Аналогично получаем зависимость измеряемого сигнала от других качественных показателей модифицированного льняного волокна: расщепленности, линейной плотности и содержания костры и сорных примесей

Используя разработанные программы для обработки результатов определения расщепленности (У₁), содержания костры (У₂), процентного содержания льняного компонента в смеси (У₃) и линейной плотности (У₄), получили зависимости которые позволяют по величине измеряемого напряжения фототока (x) определить параметры, которые исследуются:

У₁ = 493,7-0,6x; У₂ = 421,1-59,6x.

У₃ = 65,6+4,4x; У₄ = 469,2-313,6x.