ДИФРАКЦИОННЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЯДА ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТКАНИ И ТКАНЕПОДОБНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2003 года по МПК G01N33/36 

Изобретение относится к области контроля геометрических характеристик тканей и тканеподобных материалов и может быть использовано для оперативного определения таких основных характеристик строения ткани, как длина раппорта d и высота D, размеры сквозных пор в ткани a₁ и b₁, диаметры нитей основы и утка а и b, по которым определяются линейное заполнение по основе E_о, линейное заполнение по утку E_y, поверхностное заполнение Е_s. Одновременно в процессе производства определяются следующие пороки внешнего вида, как раздвижки нитей, местные утолщения основы и утка, нарушения переплетения, перекос ткани.

Сущность изобретения состоит в том, что о характеристиках ткани и ее пороках судят на основании измерений параметров дифракционной картины, наблюдаемой или с помощью фотоприемника или на экране монитора при использовании комплекса камера - оцифровщик - компьютер.

Известен дифракционный метод определения средних расстояний между осями соседних нитей основы и утка для тканей полотняного переплетения, заключающийся в том, чтo исследуемый образец ткани закрепляют так, что нити основы направлены вертикально, а утка горизонтально и освещают перпендикулярным поверхности ткани параллельным синфазным когерентным пучком света He-Ne лазера, причем световое пятно на ткани имеет такой размер, чтобы в него попало по несколько нитей как основы, так и утка. На экране наблюдения, расположенном в фокальной плоскости короткофокусной линзы, расположенной за образцом, и параллельном поверхности ткани, возникает дифракционная картина, состоящая из вертикальных и горизонтальных рядов ярких дифракционных максимумов /М. И. Сухарев, Л.И. Радзивильчук, В.Л. Казак, Д.Н. Ситник. Оптический анализ структуры ткани. // Известия вузов, ТТП, 1978 г., 5, с. 12-16/. Вертикальные ряды максимумов образуют нити утка, а горизонтальные - нити основы. Используя формулу для двумерной дифракционной решетки, описывающую распределение максимумов интенсивности света на экране, авторы определяют, что среднее расстояние между осями соседних нитей утка зависит от величины среднего расстояния между вертикальными рядами максимумов, а среднее расстояние между осями соседних нитей основы зависит от расстояния между горизонтальными рядами максимумов. Зная расчетный диаметр нитей основы и утка и расстояния между осями нитей, вычисляют ширину а₁ и высоту b₁ пор (просветов между нитями). Авторы предлагают применять метод и для определения перекоса ткани.

К существенным недостаткам метода, описанного в работе, следует отнести
1. Предложенный метод не может быть использован для тканей не полотняного переплетения.

Модификация дифракционного метода определения коэффициента поверхностного заполнения для ткани в случае малоугловой дифракции предложена в работе /П. Г. Шляхтенко, Г.П. Мещеряковой, С.М. Успасских, О.Ю. Куриленко. Исследование связи между коэффициентом поверхностного заполнения тканого полотна и параметрами Фраунгоферовой дифракционной картины от He-Ne лазера. // Изв. Вузов. ТТП, 1998 г., 4, с. 45-49/. Исследуемый образец ткани закрепляют так, что нити основы направлены вертикально, а утка горизонтально и освещают перпендикулярным поверхности ткани параллельным синфазным когерентным пучком света He-Ne лазера, причем световое пятно на ткани имеет такой размер, чтобы в него попало не менее двух раппортов по высоте и ширине. На экране наблюдения, расположенном в фокальной плоскости длиннофокусной линзы, расположенной перед образцом, и параллельном поверхности ткани, возникает дифракционная картина, состоящая из вертикальных и горизонтальных рядов дифракционных максимумов. Приведены три варианта дифракционных картин для тканей полотняного переплетения с разными коэффициентами поверхностного заполнения. Для объяснения трансформации дифракционных картин при росте коэффициента поверхностного заполнения используются формулы, описывающие распределение интенсивности света на экране наблюдения при дифракции на тканях саржевого I_с(x, y) и полотняного переплетения I_п(х, у), полученные авторами из интеграла Френеля /Берн М., Вольф Э. Основы оптики. - М.: Наука, 1973 г., 352 с./

где χ - коэффициент пропорциональности;
N - число освещенных раппортов по вертикали;
М - число освещенных раппортов по горизонтали;
d - длина раппорта;
D - высота раппорта;
b₁ - высота поры;
a₁ и а₂ - ширина двух разных пор, входящих в раппорт;
λ - длина волны источника света;
R - расстояние от образца до экрана наблюдения,


где a₁ - ширина поры. Авторы говорят и о возможности измерений на движущихся тканях. Обладая рядом преимуществ, работа носит теоретический, качественный характер и в ней не предполагались количественные измерения.

Известен не оптический метод определения основных характеристик ткани путем непосредственного измерения по исследуемому образцу /Г.Н. Кукин, Д.Н. Соловьев, А.И. Кобляков. Текстильное материаловедение (текстильные полотна и изделия). М.: Легпромбытиздат, 1992 г., 271 с./.

Наиболее близким к предлагаемому методу является способ контроля дифракционным методом перекоса уточных нитей /Л.И. Радзивильчук, Н.Г. Дружинина. Применение дифракционного метода для контроля перекоса уточных нитей. // Известия вузов. ТТП, 1990 г., 2, с.9-12/. Образец ткани закрепляют так, что нити основы направлены вертикально, а утка горизонтально и освещают в перпендикулярном поверхности ткани направлении светом He-Ne лазера так, что световое пятно на ткани было более 10 мм для устранения влияния недосек и забоин. На экране наблюдения, расположенном в фокальной плоскости короткофокусной линзы, находящейся за образцом, возникает дифракционная картина, состоящая из вертикальных и горизонтальных рядов дифракционных максимумов. На примере тканей полотняного и сатинового переплетений экспериментально обнаружено наличие корреляционной зависимости между углом отклонения рядов дифракционных максимумов от вертикали и углом уточного перекоса. Авторы говорят о возможности проведения измерений на движущихся тканях.

К недостаткам работы следует отнести:
1. Невозможность применения результатов исследования для тканей других видов переплетений, так как зависимости являются эмпирическими, полученными для тканей определенных видов переплетений и, кроме того, вместо тканей для объяснения результатов используются просто системы не переплетенных нитей, расположенных вертикально и наклонно. Для систем нитей поры имеют вид прямоугольников или параллелограммов. По нашим исследованиям для реальных тканей и тканеподобных материалов поры могут иметь и трапециевидный и многоугольный вид.

2. Предлагаемый метод не является достаточно полным для оценки геометрических характеристик ткани.

Техническим результатом, на который направлено данное изобретение, является повышение скорости и точности измерения следующих геометрических характеристик тканей разных видов переплетения и тканеподобных материалов, имеющих сквозные поры, как длина раппорта d и ширина D, размеры сквозных пор в ткани a₁, . ..a_m и b₁,...b_n, диаметры нитей основы и утка а и b, по которым определяются линейное заполнение по основе E_о, тененное заполнение по утку E_y, поверхностное заполнение E_s. Одновременно в процессе производства определяются пороки внешнего вида, предусмотренные ГОСТами, такие как раздвижки нитей, местные утолщения основы и утка, нарушения переплетения, перекос ткани.

Поставленная задача достигается тем, что в способе дифракционного определения ряда основных характеристик ткани и тканеподобных материалов, включающий закрепление образца так, что нити, ориентированные в направлении выработки образца, для тканей нити основы, располагают вертикально, нити, ориентированные перпендикулярно направлению выработки, для тканей нити утка, - горизонтально, освещение перпендикулярным поверхности ткани параллельным синфазным когерентным пучком света лазера и наблюдение дифракционной картины на экране, расположенном за исследуемым образцом, последующий анализ дифракционной картины с выделением осей, вдоль которых расположены дифракционные максимумы, соответствующие расположению систем нитей в плоскости рассматриваемого образца с измерением угла ϕ между горизонтальными и вертикальными осями, по которому судят о геометрических свойствах исследуемого образца, по изобретению анализ дифракционных картин от тканей, выработанных методом ткачества из нитей, осуществляют с дополнительным измерением средних расстояний между горизонтальными и вертикальными осями, по которым определяют ширину раппорта d и длину раппорта D по формулам

где λ - длина волны источника света, R - расстояние от образца до экрана наблюдения, с дополнительным выделением центральных горизонтальной и вертикальной осей, проходящих через центр пятна засветки света лазера на образце с последующим измерением амплитуд дифракционных максимумов, расположенных вдоль центральных осей, по которым судят о ширине пор a₁,...a_m, входящих в раппорт по ширине, и высоте пор b₁,...b_n, входящих в раппорт по высоте, по формулам


где I_1x - амплитуда 1-го максимума по центральной вертикальной оси, l = 1, ...m, I_ky - амплитуда k-го максимума по центральной горизонтальной оси, k = 1,...n, о диаметрах нитей, расположенных в направлении выработки ткани, а, и в направлении, перпендикулярном выработке, b, судят по измеренным величинам ширины пор a₁,...a_m, входящих в раппорт по ширине, и измеренным величинам высот пор b₁,...b_n, входящих в раппорт по высоте, и величинам d и D по формулам

о величине линейного заполнения по нитям, расположенным в направлении выработки ткани и Е_o, судят по величине среднего расстояния между соседними горизонтальными рядами дифракционных максимумов и диаметру нитей, расположенных в направлении выработки ткани, причем Е_o % определяется по формуле Е_o = 100 (ma)/d, о величине линейного заполнения по нитям, расположенным перпендикулярно направлению выработки, Е_y% судят по величине среднего расстояния между соседними вертикальными рядами дифракционных максимумов и диаметру нитей, расположенных перпендикулярно направлению выработки, причем определяется по формуле Е_y = 100 (nb)/D, о величине поверхностного заполнения E_s судят по величинам линейного заполнения по формуле E_s = Е_o + Е_y - 0,01 Е_oЕ_y, о раздвижке нитей по направлению, перпендикулярному направлению выработки, ΔD судят по уменьшению величины среднего расстояния между соседними вертикальными рядами дифракционных максимумов по формуле ΔD = D - D₁, где D₁ - новое расстояние между вертикальными рядами дифракционных максимумов, о раздвижке нитей по направлению выработки Δd судят по уменьшению величины среднего расстояния между соседними горизонтальными рядами дифракционных максимумов по формуле Δd = d - d₁, где d₁ - новое расстояние между горизонтальными рядами дифракционных максимумов, о появлении местных утолщений нитей, расположенных в направлении выработки и перпендикулярно ему, и о нарушениях переплетения судят по изменению величин интенсивности первых двух максимумов, лежащих, соответственно, на центральных горизонтальных и вертикальных рядах, о перекосе ткани по направлению, перпендикулярному направлению выработки, судят по измеренной величине угла ϕ отклонения рядов дифракционных максимумов от вертикали, о перекосе ткани по направлению выработки судят по углу отклонения рядов дифракционных максимумов по горизонтали ψ.

Поставленная задача достигается тем, что в способе дифракционного определения ряда основных характеристик ткани и тканеподобных материалов, включающий закрепление образца так, что нити, ориентированные в направлении выработки образца, для тканей нити основы, располагают вертикально, нити, ориентированные перпендикулярно направлению выработки, для тканей нити утка, - горизонтально, освещение перпендикулярным поверхности ткани параллельным синфазным когерентным пучком света лазера и наблюдение дифракционной картины на экране, расположенном за исследуемым образцом, последующий анализ дифракционной картины с выделением осей, вдоль которых расположены дифракционные максимумы, соответствующие расположению систем нитей в плоскости рассматриваемого образца с измерением угла между горизонтальными и вертикальными осями, по которому судят о геометрических свойствах исследуемого образца, по изобретению анализ дифракционных картин от тканей, выработанных методом ткачества из нитеподобных материалов, осуществляют с дополнительным измерением средних расстояний между горизонтальными и вертикальными осями, по которым определяют ширину раппорта d и длину раппорта D, по формулам

где λ - длина волны источника света, R - расстояние от образца до экрана наблюдения, с дополнительным выделением центральных горизонтальной и вертикальной осей, проходящих через центр пятна засветки света лазера на образце с последующим измерением амплитуд дифракционных максимумов, расположенных вдоль центральных осей, по которым судят о ширине пор a₁,...a_m, входящих в раппорт по ширине, и высоте пор b₁,...b_n, входящих в раппорт по высоте, по формулам


где I_1x - амплитуда 1-го максимума по центральной вертикальной оси, I=1, . ..m, I_ky - амплитуда k-го максимума по центральной горизонтальной оси, k = 1, . . . n, о диаметрах нитеподобных материалов, расположенных в направлении выработки ткани, а, и в направлении, перпендикулярном выработке, b судят по измеренным величинам ширины пор a₁,...a_m, входящих в раппорт по ширине, и измеренным величинам высот пор b₁,...b_n, входящих в раппорт по высоте, и величинам d и D по формулам

о величине линейного заполнения по нитеподобным материалам, расположенным в направлении выработки ткани Е_o, судят по величине среднего расстояния между соседними горизонтальными рядами дифракционных максимумов и диаметру нитеподобных материалов, расположенных в направлении выработки ткани, причем Е_o % определяется по формуле Е_o =100 (ma)/d, о величине линейного заполнения по нитеподобным материалам, расположенным перпендикулярно направлению выработки Е_y% судят по величине среднего расстояния между соседними вертикальными рядами дифракционных максимумов и диаметру нитеподобных материалов, расположенных перпендикулярно направлению выработки, причем определяется по формуле Е_y = 100 (nb)/D, о величине поверхностного заполнения E_s судят по величинам линейного заполнения по формуле E_s = Е_o + Е_y - 0,01 Е_oЕ_y, о раздвижке нитеподобных материалов по направлению, перпендикулярному направлению выработки, ΔD судят по уменьшению величины среднего расстояния между соседними вертикальными рядами дифракционных максимумов по формуле ΔD = D - D₁, где D₁ - новое расстояние между вертикальными рядами дифракционных максимумов, о раздвижке нитеподобных материалов по направлению выработки Δd судят по уменьшению величины среднего расстояния между соседними горизонтальными рядами дифракционных максимумов по формуле Δd = d - d₁, где d₁ - новое расстояние между горизонтальными рядами дифракционных максимумов, о появлении местных утолщений нитеподобных материалов, расположенных в направлении выработки и перпендикулярно ему, и о нарушениях переплетения судят по изменению величин интенсивности первых двух максимумов, лежащих, соответственно, на центральных горизонтальных и вертикальных рядах, о перекосе ткани по направлению, перпендикулярному направлению выработки, судят по измеренной величине угла ϕ отклонения рядов дифракционных максимумов от вертикали, о перекосе ткани по направлению выработки судят по углу отклонения рядов дифракционных максимумов по горизонтали ψ.

Поставленная задача достигается тем, что в способе дифракционного определения ряда основных характеристик ткани и тканеподобных материалов, включающем закрепление образца так, что нити, ориентированные в направлении выработки образца, для тканей нити основы, располагают вертикально, нити ориентированные перпендикулярно направлению выработки, для тканей нити утка, - горизонтально, освещение перпендикулярным поверхности ткани параллельным синфазным когерентным пучком света лазера и наблюдение дифракционной картины на экране, расположенном за исследуемым образцом, последующий анализ дифракционной картины с выделением осей, вдоль которых расположены дифракционные максимумы, соответствующие расположению систем нитей в плоскости рассматриваемого образца с измерением угла ϕ между горизонтальными и вертикальными осями, по которому судят о геометрических свойствах исследуемого образца, по изобретению анализ дифракционных картин от тканеподобных материалов, выработанных методом ткачества из нитей, осуществляют с дополнительным измерением средних расстояний между горизонтальными и вертикальными осями, по которым определяют ширину раппорта d и длину раппорта D по формулам

где λ - длина волны источника света, R - расстояние от образца до экрана наблюдения, с дополнительным выделением центральных горизонтальной и вертикальной осей, проходящих через центр пятна засветки света лазера на образце с последующим измерением амплитуд дифракционных максимумов, расположенных вдоль центральных осей, по которым судят о ширине пор a₁,...a_m, входящих в раппорт по ширине, и высоте пор b₁,...b_n, входящих в раппорт по высоте, по формулам


где I_1x - амплитуда 1-го максимума по центральной вертикальной оси, l = 1, ...m, I_ky - амплитуда k-го максимума по центральной горизонтальной оси, k = 1, . ..n, о диаметрах нитей, расположенных в направлении выработки тканеподобных материалов, а, и в направлении, перпендикулярном выработке, b судят по измеренным величинам ширины пор a₁,...a_m, входящих в раппорт по ширине и измеренным величинам высот пор b₁,...b_n, входящих в раппорт по высоте, и величинам d и D по формулам

о величине линейного заполнения по нитям, расположенным в направлении выработки тканеподобного материала Е_o, судят по величине среднего расстояния между соседними горизонтальными рядами дифракционных максимумов и диаметру нитей, расположенных в направлении выработки тканеподобных материалов, причем Е_o % определяется по формуле Е_o =100 (ma)/d, о величине линейного заполнения по нитям, расположенным перпендикулярно направлению выработки Е_y% судят по величине среднего расстояния между соседними вертикальными рядами дифракционных максимумов и диаметру нитей, расположенных перпендикулярно направлению выработки, причем определяется по формуле Е_y = 100 (nb)/D, о величине поверхностного заполнения E_s судят по величинам линейного заполнения по формуле E_s = Е_o + Е_y - 0,01 Е_oЕ_y, о раздвижке нитей по направлению, перпендикулярному направлению выработки, ΔD судят по уменьшению величины среднего расстояния между соседними вертикальными рядами дифракционных максимумов по формуле ΔD = D - D₁, где D₁ - новое расстояние между вертикальными рядами дифракционных максимумов, о раздвижке нитей по направлению выработки Δd судят по уменьшению величины среднего расстояния между соседними горизонтальными рядами дифракционных максимумов по формуле d = d - d₁, где d₁ - новое расстояние между горизонтальными рядами дифракционных максимумов, о появлении местных утолщений нитей, расположенных в направлении выработки и перпендикулярно ему, и о нарушениях переплетения судят по изменению величин интенсивности первых двух максимумов, лежащих, соответственно, на центральных горизонтальных и вертикальных рядах, о перекосе тканеподобного материала по направлению, перпендикулярному направлению выработки, судят по измеренной величине угла ϕ отклонения рядов дифракционных максимумов от вертикали, о перекосе тканеподобного материала по направлению выработки судят по углу отклонения рядов дифракционных максимумов по горизонтали ψ.

Поставленная задача достигается тем, что в способе дифракционного определения ряда основных характеристик ткани и тканеподобных материалов, включающем закрепление образца так, что нити, ориентированные в направлении выработки образца, для тканей нити основы, располагают вертикально, нити, ориентированные перпендикулярно направлению выработки, для тканей нити утка, - горизонтально, освещение перпендикулярным поверхности ткани параллельным синфазным когерентным пучком света лазера и наблюдение дифракционной картины на экране, расположенном за исследуемым образцом, последующий анализ дифракционной картины с выделением осей, вдоль которых расположены дифракционные максимумы, соответствующие расположению систем нитей в плоскости рассматриваемого образца с измерением угла ϕ между горизонтальными и вертикальными осями, по которому судят о геометрических свойствах исследуемого образца, по изобретению анализ дифракционных картин от тканеподобных материалов, выработанных методом ткачества из нитеподобных материалов, осуществляют с дополнительным измерением средних расстояний между горизонтальными и вертикальными осями, по которым определяют ширину раппорта d и длину раппорта D по формулам

где λ - длина волны источника света, R - расстояние от образца до экрана наблюдения, с дополнительным выделением центральных горизонтальной и вертикальной осей, проходящих через центр пятна засветки света лазера на образце с последующим измерением амплитуд дифракционных максимумов, расположенных вдоль центральных осей, по которым судят о ширине пор a₁,...a_m, входящих в раппорт по ширине, и высоте пор b₁,...b_n, входящих в раппорт по высоте, по формулам


где I_1x - амплитуда 1-го максимума по центральной вертикальной оси, l = 1, ...m, I_ky - амплитуда k-го максимума по центральной горизонтальной оси, k = 1, ...n, о диаметрах нитеподобных материалов, расположенных в направлении выработки тканеподобных материалов, а, и в направлении, перпендикулярном выработке, b судят по измеренным величинам ширины пор a₁,...a_m, входящих в раппорт по ширине, и измеренным величинам высот пор b₁,...b_n, входящих в раппорт по высоте, и величинам d и D по формулам

о величине линейного заполнения по нитеподобным материалам, расположенным в направлении выработки тканеподобного материала Е_o, судят по величине среднего расстояния между соседними горизонтальными рядами дифракционных максимумов и диаметру нитеподобных материалов, расположенных в направлении выработки тканеподобных материалов, причем Е_o % определяется по формуле Е_o = 100 (ma)/d, о величине линейного заполнения по нитеподобным материалам, расположенным перпендикулярно направлению выработки Е_y%, судят по величине среднего расстояния между соседними вертикальными рядами дифракционных максимумов и диаметру нитеподобных материалов, расположенных перпендикулярно направлению выработки, причем определяется по формуле Е_y= 100 (nb)/D, о величине поверхностного заполнения E_s судят по величинам линейного заполнения по формуле E_s = Е_o + Е_y - 0,01 Е_oЕ_y, о раздвижке нитеподобных материалов по направлению, перпендикулярному направлению выработки, ΔD судят по уменьшению величины среднего расстояния между соседними вертикальными рядами дифракционных максимумов по формуле ΔD = D - D₁, где D₁ - новое расстояние между вертикальными рядами дифракционных максимумов, о раздвижке нитеподобных материалов по направлению выработки Δd судят по уменьшению величины среднего расстояния между соседними горизонтальными рядами дифракционных максимумов по формуле Δd = d - d₁, где d₁ - новое расстояние между горизонтальными рядами дифракционных максимумов, о появлении местных утолщений нитеподобных материалов, расположенных в направлении выработки и перпендикулярно ему, и о нарушениях переплетения судят по изменению величин интенсивности первых двух максимумов, лежащих, соответственно, на центральных горизонтальных и вертикальных рядах, о перекосе тканеподобного материала по направлению, перпендикулярному направлению выработки, судят по измеренной величине угла ϕ отклонения рядов дифракционных максимумов от вертикали, о перекосе тканеподобного материала по направлению выработки судят по углу отклонения рядов дифракционных максимумов по горизонтали ψ.

Для образца полотняного переплетения в раппорт входит одно прямоугольное отверстие, m=n=1, и о ширине поры a₁ и ее высоте b₁ судят по формулам

I_1x, I_2x - интенсивность первого и второго максимумов по вертикали,

где I_1у, I_2у - интенсивность первого и второго максимума по горизонтали.

Для образцов саржевого переплетения в раппорт входят две поры по горизонтали с размерами a₁ и а₂ и высотой b₁, о которых судят по формулам


а о b₁ судят по формуле

где I_1у, I_2у - интенсивность первого и второго максимума по горизонтали.

Для разъяснения сущности на фиг.1 представлена прошедшая компьютерную обработку дифракционная картина от образца ткани переплетения - "саржа 3/1" (линейная плотность основы 50 Текс, утка 40 Текс, плотность ткани по основе 215 нит./дм, по утку 161 нит./дм). Образец закреплялся так, что нити основы располагались вертикально, нити утка - горизонтально, освещался образец перпендикулярным поверхности ткани параллельным синфазным когерентным пучком света лазера He-Ne, с длиной волны 0,63•10^-6 м так, что в пятно засветки попало 4 раппорта по вертикали и два по горизонтали, тогда на экране, расположенном за исследуемым образцом на расстоянии 10,5 м, возникла дифракционная картина с системами горизонтальных и вертикальных осей, вдоль которых расположены дифракционные максимумы, соответствующие расположению систем нитей в плоскости рассматриваемого образца, при 10-кратных измерениях по разным дифракционным картинам, возникшим при освещении 10 отдельных мест образца, средний угол между горизонтальными и вертикальными осями ϕ = (90±2)^o, средний угол ψ = (0±2), что говорит об отсутствии перекоса ткани, со средними расстояниями = 7,19±0,2 и = 11,32±0,3 мм между горизонтальными и вертикальными осями, с с центральными горизонтальной AA₁ и вертикальной ОО₁ осями, проходящих через центр пятна засветки света лазера на образце, обозначенным пунктирным кругом в центре картины, на фиг. 2 представлены значения интенсивности света I_1x, I_1x, I_3x.

соответствующие первому, второму и третьему дифракционным максимумам, расположенным вдоль центральной вертикальной оси, причем I_3x/I_2x=0,559, I_2x/I_1x=0,721, по которым по формулам


вычисляют ширину пор a₁, а₂, входящий в раппорт по ширине a₁=0,19±0,01 мм, а₂= 0,090±0,003 мм, на фиг.3 представлены значения интенсивности света I_1у, I_2у, соответствующие первому и второму дифракционным максимумам, расположенным вдоль центральной вертикальной оси, причем I_2у/I_1у = 0,361, по которым судят о высоте b₁ по формуле

диаметры нитей основы

утка b = D-b₁=0,41±0,02 мм, величина линейного заполнения по основе Е_о = 100(2a)/d = 69,6%, величина линейного заполнения по утку Е_у = 100b/D=69,5%, величина поверхностного заполнения Е_s, судят по величинам линейного заполнения по основе и утку по формуле E_s = Е_о + Е_у - 0,01E_оE_у = 90,7%, раздвижка нитей по ΔD = D - D₁ = 0, раздвижка нитей по Δd = d - d₁ = 0.

Для проверки точности метода на той же ткани четыре показателя измеряли вручную по микрофотографии, так, как это описано в аналоге. При 10-кратных измерениях d = 0,98±0,07 мм, D = 0,59±0,02 мм, а = 0,30±0,02 мм, b = 0,40±0,02 мм. Перекрытие доверительных интервалов говорит о точности метода, кроме того метод позволяет получать значительно больший объем информации о свойствах образца при существенно меньших трудозатратах.

При получении дифракционных картин от тканей и тканеподобных материалов полотняного переплетения с учетом предложенного способа получают изменение вида дифракционных картин при изменении коэффициента поверхностного заполнения. На фиг. 3 представлена дифракционная картина для тканой проволочной сетки (Е_о = 0,17), на фиг.4 представлена дифракционная картина для сетки из капроновой мононити (Е_о = 0,50), на фиг.5 представлена дифракционная картина от полотна из комплексной углеродной нити (Е_о = 0,95). Для сравнения этот же коэффициент определялся вручную для тканой проволочной сетки a = b = 0,45 мм, d = D = 0,5 мм, Е_о = 19, для сетки из капроновой мононити а = b = 0,23 мм, d = D = 0,32 мм, Е_о =0,48, для полотна из комплексной углеродной нити а = b = 0,08 мм, d = D = 0,77 мм, Е_о= 0,99.

Таким образом, способ позволяет проводить измерения на тканеподобных материалах в процессе производства с достаточной точностью и высокой скоростью получения результатов и позволяет влиять на технологию производства для устранения возникшего брака.

Изобретение относится к области контроля геометрических характеристик тканей и тканеподобных материалов и касается способа дифракционного определения ряда основных характеристик ткани и тканеподобных материалов, включающего закрепление образца, освещение перпендикулярным поверхности ткани параллельным синфазным когерентным пучком света лазера и наблюдение дифракционной картины на экране, расположенном за исследуемым образцом, последующий анализ дифракционной картины с измерением угла ϕ между горизонтальными и вертикальными осями, по которому судят о геометрических свойствах исследуемого образца, при этом анализ дифракционных картин от тканей и тканеподобных материалов, выработанных методом ткачества из нитей или нитеподобных материалов, осуществляют с дополнительным измерением средних расстояний между горизонтальными и вертикальными осями, по которым определяют ширину раппорта d и длину раппорта D по формулам где λ - длина волны источника света, R - расстояние от образца до экрана наблюдения, с дополнительным выделением центральных горизонтальной и вертикальной осей, проходящих через центр пятна засветки света лазера на образце с последующим измерением амплитуд дифракционных максимумов, расположенных вдоль центральных осей, по которым судят о ширине пор a₁,...a_m, входящих в раппорт по ширине, и высоте пор b₁,...b_n, входящих в раппорт по высоте, по формулам, о диаметрах нитей и нитеподобных материалов, расположенных в направлении выработки ткани и тканеподобных материалов, а, и в направлении, перпендикулярном выработке, b судят по измеренным величинам ширины пор a₁,...a_m, входящих в раппорт по ширине, и измеренным величинам высот пор b₁, ... b_n, входящих в раппорт по высоте, и величинам d и D по формулам, о раздвижке нитей и нитеподобных материалов по направлению, перпендикулярному направлению выработки, ΔD судят по уменьшению величины среднего расстояния между соседними вертикальными рядами дифракционных максимумов, о раздвижке нитей и нитеподобных материалов по направлению выработки Δd судят по уменьшению величины среднего расстояния между соседними горизонтальными рядами дифракционных максимумов, о появлении местных утолщений нитей и нитеподобных материалов, расположенных в направлении выработки и перпендикулярно ему, и о нарушениях переплетения судят по изменению величин интенсивности первых двух максимумов, лежащих соответственно на центральных горизонтальных и вертикальных рядах, о перекосе ткани и тканеподобного материала по направлению, перпендикулярному направлению выработки, судят по измеренной величине угла ϕ отклонения рядов дифракционных максимумов от вертикали, о перекосе ткани и тканеподобного материала по направлению выработки судят по углу отклонения рядов дифракционных максимумов по горизонтали ψ. Данный способ имеет повышенную точность измерения геометрических характеристик. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ дифракционного определения ряда основных характеристик ткани и тканеподобных материалов, включающий закрепление образца так, что нити, ориентированные в направлении выработки образца, для тканей нити основы располагают вертикально, нити ориентированные перпендикулярно направлению выработки, для тканей нити утка - горизонтально, освещение перпендикулярным поверхности ткани параллельным синфазным когерентным пучком света лазера и наблюдение дифракционной картины на экране, расположенном за исследуемым образцом, последующий анализ дифракционной картины с выделением осей, вдоль которых расположены дифракционные максимумы, соответствующие расположению систем нитей в плоскости рассматриваемого образца с измерением угла ϕ между горизонтальными и вертикальными осями, по которому судят о геометрических свойствах исследуемого образца, отличающийся тем, что анализ дифракционных картин от тканей и тканеподобных материалов, выработанных методом ткачества из нитей или нитеподобных материалов, осуществляют с дополнительным измерением средних расстояний между горизонтальными и вертикальными осями, по которым определяют ширину раппорта d и длину раппорта D по формулам

где λ - длина волны источника света; R - расстояние от образца до экрана наблюдения, с дополнительным выделением центральных горизонтальной и вертикальной осей, проходящих через центр пятна засветки света лазера на образце с последующим измерением амплитуд дифракционных максимумов, расположенных вдоль центральных осей, по которым судят о ширине пор a₁,.....a_m, входящих в раппорт по ширине, и высоте пор b₁,.....b_n, входящих в раппорт по высоте, по формулам


где I_lx - амплитуда 1-го максимума по центральной вертикальной оси;
1 = 1,...m;
I_ky - амплитуда k-го максимума по центральной горизонтальной оси;
k = 1,...n,
о диаметрах нитей или нитеподобных материалов, расположенных в направлении выработки ткани и тканеподобных материалов, а и в направлении, перпендикулярном выработке, b судят по измеренным величинам ширины пор a₁,.....a_m, входящих в раппорт по ширине, и измеренным величинам высот пор b₁,...b_n, входящих в раппорт по высоте, и величинам d и D по формулам

о величине линейного заполнения по нитям или нитеподобным материалам, расположенным в направлении выработки ткани и тканеподобного материала, Е_о судят по величине среднего расстояния между соседними горизонтальными рядами дифракционных максимумов и диаметру нитей или нитеподобных материалов, расположенных в направлении выработки ткани и тканеподобных материалов, причем Е_о% определяется по формуле Е_о =100 (ma)/d, о величине линейного заполнения по нитям или нитеподобным материалам, расположенным перпендикулярно направлению выработки, Е_у% судят по величине среднего расстояния между соседними вертикальными рядами дифракционных максимумов и диаметру нитей или нитеподобных материалов, расположенных перпендикулярно направлению выработки, причем определяется по формуле Е_у=100 (nb)/D, о величине поверхностного заполнения E_s судят по величинам линейного заполнения по формуле E_s = Е_о + Е_у - 0,01 Е_оЕ_у, о раздвижке нитей или нитеподобных материалов по направлению, перпендикулярному направлению выработки, ΔD судят по уменьшению величины среднего расстояния между соседними вертикальными рядами дифракционных максимумов по формуле ΔD = D - D₁, где D₁ новое расстояние между вертикальными рядами дифракционных максимумов, о раздвижке нитей или нитеподобных материалов по направлению выработки Δd судят по уменьшению величины среднего расстояния между соседними горизонтальными рядами дифракционных максимумов по формуле Δd = d - d₁, где d₁ новое расстояние между горизонтальными рядами дифракционных максимумов, о появлении местных утолщений нитей или нитеподобных материалов, расположенных в направлении выработки и перпендикулярно ему, и о нарушениях переплетения судят по изменению величин интенсивности первых двух максимумов, лежащих соответственно на центральных горизонтальных и вертикальных рядах, о перекосе ткани и тканеподобного материала по направлению, перпендикулярному направлению выработки, судят по измеренной величине угла ϕ отклонения рядов дифракционных максимумов от вертикали, о перекосе ткани и тканеподобного материала по направлению выработки судят по углу отклонения рядов дифракционных максимумов по горизонтали ψ. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для образца полотняного переплетения в раппорт входит одно прямоугольное отверстие, m=n=l, и о ширине поры a₁ и ее высоте b₁ судят по формулам

интенсивность первого второго и максимумов по вертикали,

где I_1y, I_2y интенсивность первого и второго максимума по горизонтали. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для образцов саржевого переплетения в раппорт входит две поры по горизонтали с размерами a₁ и a₂ и высотой b₁, о которых судят по формулам


а о b₁ судят по формуле

где I_1у, I_2у интенсивность первого и второго максимума по горизонтали.