СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОНИНЫ ВОЛОКОН Российский патент 2012 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля волокнистых материалов и может быть использовано при анализе их параметров в процессах заготовки и переработки.

Известен способ определения тонины волокон овечьей шерсти (ГОСТ 17514-93), по которому из основных частей руна случайным образом отбирают точечные штапельные пробы и формируют контрольную пробу из 10 точечных проб, промывают, прочесывают и нарезают контрольные волокна длиной не более 2 мм и массой 0,2 г. Нарезанные волокна помещают в бюксу, добавляют несколько капель глицерина и на предметное стекло наносят 1-2 капли смеси, устанавливают на предметном столике микроскопа либо ланометра и измеряют тонину в мкм не менее 300 отрезков волокон, разделяют на классы тонины и общую тонину определяют как среднее арифметическое всех результатов измерений. Способ очень длителен, трудоемок, кропотлив и принципиально не может быть применен к оперативному контролю и оценке свойств волокон больших объемов в процессах заготовки и переработки волокон.

Известен способ определения тонины волокон шерсти, заключающийся в том, что разрыхленную массу волокон контрольной пробы помещают в цилиндрический стакан, продувают воздухом и измеряют перепад давления в четырех повторностях трех или четырех проб, среднее арифметическое показаний переводят в микрометры в соответствии с калибровочной таблицей прибора с учетом поправки на температуру и влажность воздуха в помещении [Хлопок сырец. Методы определения сорта. Гост 9679, 3-71].

Недостатком этого технического решения является низкая точность контроля, вызванная изменением объемной плотности волокнистой массы от активного воздействия на нее проходящего воздуха.

Наиболее близким по механической сущности к изобретению является способ определения зрелости (тонины) хлопковых волокон (а.с. №1013842), заключающийся в том, что подвергают образец из хлопковых волокон сжимающей нагрузке, прозвучивают его, измеряют амплитуду прошедших колебаний и учитывают ее при расчете зрелости хлопковых волокон. Нагрузку прикладывают вдоль направления прозвучивания, а зрелость волокон определяют из отношения излученного и принятого акустических сигналов. [2].

Недостатком известного способа является то, что различная средняя длина и тонина волокон, вызванная различием климатическим и биолого-почвенным, обуславливают низкую точность контроля.

Технической сущностью настоящего изобретения является повышение точности измерения за счет прозвучивания образца с четырех сторон.

Эта сущность достигается тем, что в способе определения тонины волокон, заключающемся в том, что подвергают образец из волокон сжимающей нагрузке, прозвучивают его, измеряют амплитуду прошедших акустических колебаний и учитывают ее при расчете тонины волокон, сжимающей нагрузке образец подвергают перед прозвучиванием, а затем помещают в акустически-прозрачный держатель, выдерживают до полной релаксации упругой составляющей, помещают в канал датчика и последовательно прозвучивают с четырех продольных граней образца перпендикулярно сжатию, при этом тонину рассчитывают как среднее арифметическое амплитуд прошедших акустических колебаний по четырем граням образца.

На фиг.1 - блок-схема устройства, реализующего способ.

На фиг.2 - схема держателя волокон.

Устройство для определения тонины (фиг.1) содержит корпус 1, измерительный датчик 2, вид сбоку вдоль формирующего канала, с держателем испытуемого материала.

Соосно установленные на противоположных сторонах канала модуль пьезоизлучателя 3 и модуль пьезоприемника 4. К пьезоэлементу излучателя подключен генератор электрических колебаний 5 и к пьезоэлементу 4 - измеритель акустического сигнала 6.

Держатель волокон показан на фиг.2 и представляет собой сварную клетку из упругих стержней.

Способ реализуется следующим образом.

Образец волокон заданной массы порядка 0,2 г, предварительно сжимают и устанавливают в держатель волокно, выдерживают до релаксации, затем помещают в канал датчика и подвергают прозвучиванию, прошедший акустический сигнал фиксируют, держатель волокон с образцом извлекают из канала, последовательно поворачивают и прозвучивают четыре грани держателя волокон, фиксируя прошедшие акустические колебания при постоянном уровне сигнала излучателя, а среднюю тонину рассчитывают как среднеарифметическое от прошедших колебаний.

Таблица 1 Данные измерений при прозвучивании тонкорунной шерсти Номер опыта Показания Среднее значение Лабораторное значение % отклонение величин 1 грань ср. знач. 1 20,473 19,396 20,833 19,396 20,025 19,745 3,687 1,416 2 18,335 19,276 22,473 19,276 19,840 7,141 0,481 3 20,855 19,037 18,354 19,516 19,441 5,622 1,542 4 19,995 19,276 20,593 19,396 19,815 1,266 0,355 5 19,995 19,396 20,473 19,156 19,755 1,266 0,051

Таблица 2 Данные измерений при прозвучивании полутонкорунной шерсти Номер опыта Показания Среднее значение Лабораторное значение % отклонение величин 1 грань ср. знач. 1 40,652 38,512 41,365 38,512 39,760 39,245 1,407 1,313 2 40,988 38,275 40,652 38,275 39,547 1,743 0,770 3 42,266 37,799 40,414 38,750 39,807 3,021 1,433 4 44,001 38,275 38,000 38,512 39,697 4,755 1,151 5 46,001 38,512 36,000 38,037 39,637 6,755 1,000

Опытные измерения показали, что одностороннее прозвучивание образца дает погрешность до 8-9%, а среднеарифметическое от прозвучивания этих же образцов в четырех плоскостях дает погрешность измерения не более 2%, что удовлетворяет требованиям точности промышленного контроля.

Использование: для определения тонины волокон. Сущность: заключается в том, что подвергают образец из волокон сжимающей нагрузке, прозвучивают его, измеряют амплитуду прошедших акустических колебаний и учитывают ее при расчете тонины волокон, при этом сжимающей нагрузке образец подвергают перед прозвучиванием, а затем помещают в акустически-прозрачный держатель, выдерживают до полной релаксации упругой составляющей, помещают в канал датчика и последовательно прозвучивают с четырех продольных граней образца перпендикулярно сжатию, при этом тонину рассчитывают как среднее арифметическое амплитуд прошедших акустических колебаний по четырем граням образца. Технический результат: повышение точности измерения. 2 табл., 2 ил.

Способ определения тонины волокон, заключающийся в том, что подвергают образец из волокон сжимающей нагрузке, прозвучивают его, измеряют амплитуду прошедших акустических колебаний и учитывают ее при расчете тонины волокон, отличающийся тем, что сжимающей нагрузке образец подвергают перед прозвучиванием, а затем помещают в акустически-прозрачный держатель, выдерживают до полной релаксации упругой составляющей, помещают в канал датчика и последовательно прозвучивают с четырех продольных граней образца перпендикулярно сжатию, при этом тонину рассчитывают как среднее арифметическое амплитуд прошедших акустических колебаний по четырем граням образца.