Устройство для контроля физических параметров движущихся плоских волокнистых светопропускающих материалов Советский патент 1989 года по МПК G01N21/86 

Изобретение относится к устройствам и методам измерения толщины и массы плоских светопропускающих волокнистых материалов и может быть использовано для непрерывного неразру- тающего контроля качества таких материалов в ходе их производства.

Целью изобретения является повышение точности измерений контролируемых параметров.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - экспериментальные кривые зависимости тока микроамперметра от величины отклонения толщины материала от стандартного значения.

Устройство содержит (фиг. 1) идентичные источники 1 и 2 излучения, контролируемый материал 3, эталонный

образец 4, микроамперметр 5 и фотог- приемники 6 и 7.

Устройство работает следующим образом.

Устройство применяют для контроля параметров конденсаторной бумаги. Свет от одинаковых источников 1 и 2 (например, вольфрамовая нить лампы накаливания ЛН-26), питаемых от ста- билизированного источника питания, параллельными пучками падает на контролируемый материал 3 (полотно бумаги) и образец 4, являющийся эталоном для данного типа бумаги, нормаль- но к их поверхности. Прошедший сквозь бумагу свет улавливается двумя одинаковыми фотоприемниками 6 и 7, выполненными в виде плоских фотодиодных матриц, каждая из которых пред- ставляет собой гаесть одинаковых солнечных батарей типа СБ-4/2П, соединенных параллельно Фотоприемники включены по дифференциальной схеме и работают в вентильном режиме в уело- виях выполнения линейности люкс-амперной характеристики, т.е. при достаточно малой освещенности, которая может регулироваться путем установки соответствующего напряжения на источ- нике постоянного напряжения. Полезный сигнал I, пропорциональный дН, свидетельствующий об отклонении толщины исследуемой бумаги от толщины эталона, снимается с цифрового микро- ампермента 5, включенного, как показано на фиг. 1. Полярность измеряемого тока в дифференциальной схеме указывает на знак отклонения толщины от эталона.

Каждая из солнечных батарей состоит из расположенных рядом и соединенных последовательно пяти одинаковых кремниевых фотодиодов «Ьотоприемники (фотодиодные матрицы) расположены

непосредственно за освещаемым участком исследуемого полотна бумаги и эталона параллельно их поверхности на расстоянии 1 мм (в соответствии

с неравенством, приведенным в формуле изобретения) и осесимметрично относительно центра светового пятна на бумаге. Площадь светового пятна S0 ъ 2S п, где S.n - площадь приемной поверхности фотоприемника. Такое расположение фотоприемника относительно светового пятна гарантирует для исследуемой тонкой конденсаторной бумаги регистрацию всего потока, испускаемого едид

0

ницей поверхности освещенного- образца и эталона в направлении падения света, и практически полное отсутствие зависимости принимаемого им сигнала от изменений, связанных с изменением коэффициента рассеяния света или с изменениями в угловой диаграмме рассеяния, обусловленными изменением углового распределения волокон в бумаге, при постоянной толщине бумаги и неизменном коэффициенте поглощения.

Средняя величина допустимых оптических неоднородностей Я для всех типов исследуемых конденсаторных бумаг не превышает 4 мм, что установлено путем просмотра образцов этих бумаг на проекционном трихинеллоско- пе.

В соответствии с формулой.для выбора площади фотоприемной поверхнос У/ Г

ти S

- г«е - макси5

мицс мально допустимая погрешность, для

получения максимальной допустимой относительной погрешности измерения фототоков в измерительном канале ма кс величину S-,, при указанном ,71 выбирают равной 40 см4, при этом площадь светового пятна S0 80 смг.

Экспериментальные кривые (фиг. 2) зависимости тока в дифференциальной схеме I (dd) получены в схеме, изображенной на фиг. 1. Толщину эталона и исследуемого образца изменяли путем изменения числа слоев бумаги. Относительная ошибка измерения отклонения толщины бумаги на I мкм от эталона толщиной d0 - 10 мкм составляла в схеме (фиг. 1) 5%.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществлять непрерывный контроль толщины и массы плоских волокнистых светопропускающих материалов, например конденсаторной бумаги, в ходе технологического процесса их производства.L Формула изобретения.

Устройство для контроля физических параметров движущихся плоских волокнистых светопропускающих материалов, содержащее первьй источник излучения, оптически связанный с первым фотопри- емником через контролируемый матери-

/

Изобретение решает задачу непрерывного одновременного контроля толщины и массы плоских волокнистых светопропускающих материалов в установках автоматического регулирования в процессе их производства. Цель изобретения - увеличение точности измерения этих величин. Исследуемый материал и эталонный образец освещают одинаковыми параллельными световыми пучками нормально к их поверхности и регистрируют с помощью одинаковых фотоприемников, расположенных на расстоянии δ от плоскости материала (или эталона), причем δ ≤ √ S_о - S_фп, где S_о - сечение пучка излучения на материале, S_фп - площадь площадки фотоприемника. Величина S_фп должна удовлетворять неравенству S_фп ≥ λ²/ E_макс, где λ - средний размер допустимых оптических неоднородностей в эталонном образце, E_макс - максимально допустимая погрешность измерения. При этом в качестве эталонного образца используют образец материала того же состава стандартной толщины D_O. 2 ил.

ж

Ж

0

Фиг.1

I,nA 0,150,10- 0.05-200 -150 -WO -50

Фиг. 2

О 50 100 150 200 AdtMM -0,05

-0,70 -О,/5