Устройство для измерения поверхностной плотности массы нетканых текстильных материалов Советский патент 1987 года по МПК G01N33/36 

113

Изо.бретениб относится к контролю качества нетканых текстильных материалов и предназначено для измерения и контроля поверхностной плотности массы (ППМ). Может быть ис- пользоЬано в технологических линиях по производству нетканых полотен как датчик (измерительная подсистема) автоматизированной системы контроля неровноты или как измерительный прибор для контроля качества Выпускаемой продукции.

Целью изобретения является повышение надежности устройства и точности измерения.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 излучения с узлом терморегулирования 2, включающим термочувствительньй элемент 3, подключенный к блоку 4 регулирования температурь, выход которого соединен с управляющим входом тиристорного ключа 5. Над контролируемым материалом 6 последовательно расположены диафрагмы 7, сЬбирающие сферические зеркала 8 и концентраторы 9 со световодами 10. Выходы световодов 10 коммутирующим обтюратором 11 подключаются последовательно к общему концентратору 12, причем коммутирующий обтюратор приводится в движение шаговым двигателем 13, управляемым блоком 14 управления, который состоит из схемы 15 формирования сигналов управления, счетчика 16 импульсов и задающего генератора 17.

За концентратором 9 расположены последовательно модулирующий обтюратор 18,- приводимьм в движение от двигателя 19 постоянного тока, и пироэлектрический приемник 20. Выход пироэлектрического приемника 20 соединен с входом Схемы 21 синхронного детектирования. Выход схемы синхронного детектирования соединен с вхо- дом коммутатора 22, управляющий вход которого соединен с выходом счетчика 16 импульсов блока управления шаговым двигателем. Выходы коммутатора 22 соединены с интегрирующими цепями 23 по числу каналов измерения.

Выходы интегрирующих цепей 23 соединены с входом коммутатора 24, выход которого подсоединен к регистрирующему устройству 25.

52

Устройство работает следующим образом.

Переменный ток, протекая по металлической полосе, вызывает ее нагрев. На выходе термочувствительного элемента 3 образуется напряжение, пропорциональное температуре полосы, которое подается на один из

входов регулятора 4 температуры. На другой вход регулятора подается напряжение, пропорциональное заданной температуре источника 1. На выходе регулятора 4 образуется напряжение.

пропорциональное отклонению текущего значения температуры от заданного, Данным напряжением управляется тирис- торный ключ 5, через который напряжение питания подается к источнику 1.

Таким образом, напряжение питания подается на источник 1 излучения , в соответствии с отклонением температуры источника от заданного значения, благодаря чему под-держивается требуемая температура источника 1. Этим достигается стабиль 1Ьсть амплитуды (закон Сте- фана-Больцмана) и спектрального состава (закон Вина) ИК-излучения источкика.

Пройдя контролируемый материал, излучение попадает ,в диафрагмы 7 по числу каналов излучения, выделяющие частные потоки излучения, проходящие

через участки контролируемого материала размером 10x10 см. Собирающие сферические зеркала В концентрируют излучение, которое воспринимается далее концентраторами 9 и световодани 10 подводится к коммутирующему обтюратору 11. Обтюратор I1 приводится в движение шаговым двигателем 13, управляемым следующим образом; задающий генератор 17 вырабатьшает

последовательность 1-1мпульсов тре- . буемой частоты. Счетчик 16 не изменяет своего состояния,, пока на вход- его не придетзаданное число импульсов . Как только на вход счетчика 16

поступит требуемое число импульсов (что соответствует времени, в течение которого один из каналов измерения подключается к фотоприемнику), счетчик изменяет свое состояние, на

его выходе образуется импульс, по которому схема 15 формирования сигналов управления сформирует сигнал, приводящий в движение щаговый двигатель и коммутирующий обтюратор.

3

что соответствует подключению к приемнику излучения очередного измерительного канала. Частоту оптической коммутации можно изменять, варьируя частоту импульсов задающего генератора 1 7 и разрядность счетчика 16.

Таким образом, измерительные каналы последовательно подключаются к пироэлектрическому приемнику 20, работающему с модулированным излучением. Модулирование излучения достигается за счет обтюратора 18, приводимого в движение двигателем 19 постоянного тока. На выходе приемника 20 образуется последовательность импульсов, частота которой определяется частотой модулированного потока излучения, вос принимаемого приемником. Частоту импульсов на выходе приемника 20 можно менять, варьируя число прозрачных и непрозрачных для ИК-секторов обтюратора 10 и частоту вращения двигателя 19.

Для устранения погрешности, вызываемой шумами приемника 20, сигнал приемника проходит схему 21 синхронного детектирования, построенную на обтюраторе 11 и пропускающую только сигналы частоты, соответствую .щей частоте модулированного потока излучения.

Сигнал с выхода схемы 21 синхронного детектирования коммутатором

22подается на интегрирующие цепи

23по числу каналов измерения. За счет того, что коммутатор 22 управляется синхронно с шаговым двигателем (его управляющий вход соединен

с выходом счетчика 16 импульсов), доС тигается одновременное подключение измерительного канала к фотоприемнику и выхода фотоприемника к интег- рирующей цепи, соответствующей данному каналу. На интегрирующих цепях 23 накапливается постоянная соста.в- ляющая сигнала фотоприемника. Выходы интегрирующих цепей подключаются к регистрирующему прибору 25 коммутатором 24, режим его работы может выбираться в зависимости от условий работы измерительной системы (последовательность опроса каналов, частота коммутации и т.д.)

Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с прототипом яв ляется надежность источника излуче415854

ния; работа источника излучения в инфракрасной области, что облегчает регулирование потока излучения и обеспечивает инвариантность показа- 5 НИИ устройства к цветности контролируемого мaтepиaлa, исключение погрешностей, связанных с разбросом характеристик фотоприемников, за счет контроля материала с помощью только О одного фотоприемника; благодаря схеме синхронного детектирования сводится к минимуму погрешность , вызванная шумами фотоприемника.

5 Формула изобретения

1.Устройство для измерения поверхностной плотности массы нетканых текстильных материалов, содержащее 20 источник оптического излучения, формирователь оптических каналов, фотоприемный блок, схему обработки сигналов с регистрирующим блоком, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерений и надежности устройства, формирователь измерительных каналов содержит диафрагмы по числу каналов, оптически

связанные собирающими зеркалами с 30

25

35

входами оптических концентраторов, фотоприемный блок выполнен из последовательно соединенных коммутационного обтюратора, шагового двигателя и . блока управления с счетчиком импульсов, а также последовательно распо0.

5

0

5

ложенных модулирующего обтюратора и пироэлектрического фотоприемника, схема обработки сигналов содержит последовательно включенные синхронный детектор, коммутатор, выход кото рого через интегрирующие цепи по числу каналов регистрации подключен к второму коммутатору с регистрирующим блоком, при этом синхронный детектор подключен к выходу пироэлектрического фо.топриемника, а второй вход первого коммутатора подключен к выходу счетчика блока управления. 2. Устройство по п.1, о т л и- чающееся тем, что источник оптического излучения выполнен в виде металлической полосы, размещен- ной на теплоизолирующем основании, и соединенной через узел терморегулирования с источником переменного напряжения.

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к области контроля качества нетканых текстильных материалов, и предназначено для измерения и контроля поверхностной плотности массы. Цель изобретения - повьшение точности измерения и надежности устройства. Цель достигается за счет того, что имеется общий детектор излучения, при этом измерительные каналы последовательно подключаются к детектору системой оптических волноводов и коммутирующим обтюратором. образом устраняется погрешность измерения, вызьшаемая разбросом чувствительности и дрейфом характеристик детекторов, присущая устройствам с несколькими детекторами по числу каналов измерения. Точность измерения повьшается также за счет использования источника оптического излучения, выполненного в виде металлической полосы, нагреваемой элекуро- током; такой источник излучения в дальнем ИК-диапазоне надежен, его излучение стабильно во времени. Кроме того, устройство позволяет, осуществлять измерение поверхностной плотности массы по зонам 100x100 мм (т.е. по методике ГОСТа) за счет ограничительных диафрагм, выделяющих потоки излучения в измерительных каналах размером 100x100 мм. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. W оо 4

I.:5/w77 j