Устройство для определения анизотропии механической прочности волокнистых материалов Советский патент 1983 года по МПК D21F1/64 

Изобретение относится к бесконтактному контролю качества готовых (или в процессе изготовления) листо вых волокнистых материалов типа бумаги или картона, в частности для контроля механических свойств, например анизотропии разрывной длины бумагиJи может быть использовано в целлюлозно-бумажной,текстиль ной промыпшенности, в пром1лшленнос,ти строительных материалов, Известен способ и устройство для определения анизотропии механической прочности волокнист;ых материалов, содержащее генератор модулированных СВЧ-колебаний с поляризатором круговой поляризации, соединенный с передающей антенной, приемную антенну, соединенную с анализатором и блоком обработки информации .1.. Недостатками указанного устройства являются низкие точность и быс родействие измерений. Цель изобретения - повышение точ ности и быстродействия измерений путем замены механического анализатора электрическим. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для определения анизотропии механической прочности волокнистых материалов, содержащим генератор модулированных СВЧ-колебаний с поляризатором круговой поля ризации, соединенный с передающей антенной., приемную антенну, соедине ную с анализатором и блоком обработ ки информации, анализатор имеет последовательно соединенные поляризационный разделитель, фазовращатель, аттенюатор и элемент сравнения. Элемент сравнения выполнен в виде волноводного двойного Т-образног моста. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство состоит из генератора модулированных СВЧ-колебаний с пол ризатором 1, передающей антенны 2, приемной антенны 3, анализатора 4 и блока 5 обработки информации, пр чем анализатор состоит из поляризационного разделителя б, фазовращ теля 7, аттенюатора 8 и элемента сравнения, выполненного в виде вол новодного двойного Т-образного мос Генератор модулированных колебаний с поляризатором состоит из модулят ра 10, генератора 11СВЧ, волнового перехода 12 и поляризатора 13, а блок обработки информации состоит из детекторов 14, усилителя 15 НЧ, коммутационно-преобразовательного устройства 16, исполнительного орг на 17, индикатора 18 и исследуемог материала 19. Устройство работает следующим образом. Устройство содержит передающую и приемную части. В состав передающей части входит генератор 11 СВЧдиапазона, колебания которого модулируются по амплитуде, например импульсной последовательностью, с помощью модулятора 10. Генератор 11 имеет выход в виде npHMoyrojjbHoro волновода. С выхода генератора модулированные по амплитуде СВЧ-колебания с линейной поляризацией через переход 12 поступают на вход поляризатора 13. Поляризатор 13 преобразует линейно поляризованные волны, поступающие на его вход, в круго поляризованные на его выходе. Конструктивно поляризатор 13 может быть, например, выполнен в виде отрезка цилиндрического (круглого) волновода, внутри которого под углом 45° относительно вектора Е оС нов ной волны Н|| расположена диэлектрическая четвертьволновая пластина. Переход 12 с прямоугольного волно вода на круглый осуществляет согласование волноводов с различной формой поперечного сечения. С выхода поляризатора 13,круго поляризованные волны поступают . на передающую антенну 2 и излучаются на исследуемый материал 19. После прохождения через материал 19 волны изменяют свои параметры (из-за взаимодействия с материалом) (становятся эллиптически поляризованными) и поступают на вход приемной антенны 3, а затем на вход анализатора 4. Поляризационный ;разделитель 6 расщепляет (разделяет) эллиптически поляризованную волну нЪ. линейно поляризованные ортогональные волны-компоненты и направляет их в два канала. Поляризованный разделитель должен быть согласован в широкой полосе частот и иметь высокую развязку между линейными ортогонально-поляризованными каналами (j40 дБ). Поляризационный разделитель может быть выполнен в виде отрезка квадратного волновода (на входе), двух прямоугольных волноводов (на выходе) , расположенных вплотную и симметрично один над другим (Т-образно) с перпендикулярными широкими стенками соединенными с квадратным волноводом переходом Т-образной формы с плавно изменяющимися размерами поперечного сечения. Ортогонально-поляризованные выходы поляризационного разделителя б соединяются через регулируемые фазовращатель 7 и аттенюатор 8 с входами элемента 9 сравнения.Фазовращатель необходим для изменения (регулирования) фазы у одной из золн-компонент, а аттенюатор - для .

регулирования амплитуды, Конструктивно фазовращатель может быть, например, выполнен в виде отрезка прямоугольного волновода, внутрь которого помещена диэлектрическая (без потерь) пластина определенной длины, имеющая возможность перемещаться поперек (от узкой стенки до центра волновода) . Аналогичную конструкцию имеет и аттенюатор. Отличие состоит в том, что перемещающаяся пластина имеет (вносит) переменное затухание .

Элемент 9 сравнения необходим ля мгновенного измерения (сравнения/амплитуд и фаз волн-компонент. Его можно, например, выполнить на базе двойного волноводного Т-образного моста, В этом случае выходы поляриза ционного разделителя 6 соеиняются через переменные фазовращатель и аттенюатор с первым и вторым входами волноводного Т-образ ного моста. До начала измерений (без материала или по эталонному материалу) Т-образный мост баланси- руется с помощью переменных фазовращателя и аттенюатора. При помещении в рабочую зону испытуемого материала, обладающего анизотропией баланс моста нарушается (из-за различия условий прохождения волн-компонент через материал) , причем сигнал разбаланса будет пропорционален анизотропии материгша (должна быть снята градуировочная кривая). Сигнал разбаланса детектируется детектором 14, т.е. выделяется НЧ модулирую0щий сигнал, который усиливается усилителем 15 низкой частоты и подается на вход коммутационно-преоб:разовательного устройства 16. Ком:Мутационно-преобразовательным устроит ством может быть, например, порого5:вое устройство с электронным ключеМ4 ;Возможны и другие варианты реализа;Ции элементов предлагаемого устрой,ства.

Ключевая схема управляет работой

0 исполнительного органа 17, например электродвигателя. В качес1ве индикатора 18 может быть использован самописец или другой прибор, фикси- . рующий уровень сигнала разбаланса

5 схемы, пропорциональный контролируемому параметру.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНИЗОТРОПИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПРОЧ- НОСТИ ВОЛОКНИСТЬЗХ МАТЕРИАЛОВ, содер ;;жащее генератор модулированных СВЧ;колебайий с поляризатором круговой 1 : поляризации, соединенный с передающей антенной, приемную антенну, соединенную с анализатором и блоком обработки информации, отличающееся тем,- что, с целью повышения точности и быстродействия измерений, анализатор имеет последовательно соединенные поляризационный разделитель, фазовращатель, аттенюатор и элемент сравнения. 2. Устройство по п. 1 о т л и ч а ю щ е е-с я тем, что элемент сравнения вьшолнен в виде волноводногр двойного Т-образного моста .