Устройство для измерения коэффициента затухания акустических волн в движущемся листовом материале Советский патент 1977 года по МПК G01N29/00 

Ввиду того,что измерение коэффициента затухания акустических колебаний производится бесконтактным методом, точность и надежность измерения не зависит от скорости движения материала. Кроме того, между неподвижной опорой и движущимся листовым материалом существует сухое трение, вследстаие чего в полотне генерируются широкополосные ультразвуковые колебания, которые распространяются по плоскости листа и частично излучаются в окружающую среду, Производимьш листовой материал является практически неограниченной срещак (по длине сотни метров).I По сравнению с длиной УЗ-волн, создаваемых из-за сухого трения, обладает значительным поглощением УЗ, позтому отраженными сигналами можно пренебречь. В связи с этим, можно установить частотную зависимость коэффициента затухания УЗ колебаний в движущемся листовом материале.

На фиг.1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 представлена частотная характеристика спектральной плотности S/c0 шумового сигнала, генерируемого из-за сухого трения между движущимся бумажным полотном (скорость V 5 м/сек) и неподвижной опорой (ючсчное шарообразное тело диаметром 22 мм ).

Устройство содержит неподвижную опору 1, которая находится в непосредсгаенном акустическом контакте с листовым материалом 2. С верхней стороны материала на некотором расстоянии от него последовательно в направлении движения листа установлены первый 3 и второй 4 приемники акустических колебаний. Схема измерения содержит два сиачронно перестраиваемых фильтра 5 и 6, измеритель отношения амплитуд 7 и са.мописец 8, причем выход синхросигнала самописца 8 параллельно соединен с управляющими входами обоих фильтров 5 и 6, первьй вход измерителя отношения амплитуд 7 через первый фильтр 5 подключен к выходу первого приемника 3, а второй вход при помощи фильтра 6 подю1ючен к выходу второго приемника 4, а выход измерителя отношения амплитуд 7 последовательно соединен с входом самописца 8.

Устройство работает следующим образом.

сухого трения между неподвижной опорой i и движущимся листовым материалом 2 в последнем генерируются интенсивные широко-полосные ультразвуковые колебания (см. фиг. 2) которые распростра11яются по плоскости листа. Эти УЗ-колебания в окружающей среде создают акустическую волну, которая применяется первым 3 и вторым 4 приемниками. Так как прием1тки установлены последовательно от излучателя на расстоянии один от другого, поэтому второй пр1.:мник принимает акустические сигналы, прошедшие дополнительный путь по плоскости листа, относительно акустических сигналов, принимаемых первым приемником. Следовательно, 60

второй приемник принимает акустические сигналы меньшими по амплитуде. Разница по амшопуде зависят от физических свойств исследуемого материала поглощать акустические колебания. Принятые сигналы подаются на выходы синхронно перестраиваемых фильтров 5 и 6, которые одновременно управляются синхросигналом самописца 8. Поэтому на первый и второй входы измерителя отноЩения амплитуд 7 подаются сигналы определенной одинаковой частоты соответственно от первого 3 и второго 4 приемников. Электрический (мтпяп, пропорциональный отнощению AJ/AJ с выхода измерителя отношения 7 в виде постоянного напряжения подается на самописец 8, где AI и Aj амплитуды акустческих сигналов, соответственно принятых первым 3 и вторым 4 приемниками. Коэффициент затухания а определяют по формуле

2огб еб

Б/м,

в Аг и Лэ

2

где

Ag2ogge

л - расстояние между приемниками И выдерживается постоянным; позтому, непрерьшно регистрируемое значение Аj/А- на ленте с логарифмической шкалой самописца определяет однозначно а. Шкала самопиоца градуируется в единицах затухания (д Б/м). ;

Фильтры, управляемые самописцем, последовательно перекрьтают широкий частотньв диапазон. Поэтому данное устройстао автоматически определяет частотную зависимость коэффициента затухания УЗ-колебашш а в движущемся ;шстовом материале. При измерении на других расстояниях это учитьюается калибровкой самописца 8.

Величина а связана с молекулярной структу{Х)й, состоянием материала и в большш1стве случаев не может быть вычислена теоретически. Поэтому уделяется большое внимание экспериментальному определению а. ;

Шобходимо отметить, что частотная зависимость а дает значительную информацию о структуре полимерных материалов, в частности бумаги, картона, искусственных кож и т.д.

Испытания показали надежность и большую точность устройства при определении зависимости коэффициента затухания УЗ-колебаний а в листовьк материалах, движущихся со скоростью до 20 м/сек. Поэтому внедрение предлагаемого устройства позволит контролировать механические свойстаа полимерных листовых материалов во время их изготовления, что до минимума сократит время испытанш и регулирования технологического оборудования, создает возможность автоматического управления технологаческим процессом.

Формула изобретения 1. Устройство дня измерения коэффициента затухания акустичес сих волн в двлж тцсмся

листдаом материале, содержащее излучатель, первый и второй приемники ультразвуковых колебаний, и блок измерения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, блок измерения имеет два фяльтра, электрически связанных соответственно с первым и вторым прмелошками ультразвуковых колебаний, элемент измерения отношения амплитуд, входы которого соединены с выходалда фильтров, и самописец, соединенный своим входом с выходом элемента измерения отношения амплитуд, а входом с фильтрами.

2.УстройствоПОП.1, отличающееся тем, что излучатель ультразвуковых колебаний

|выпоянен в виде неподвижной опоры, устансшяейяой с возможностью взаимодействия с движупдамся листовым материалом.

Источники информации, принятые во внимание гцш экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР N 169903, М.Кл б01Н29/00,1963г.

2.Патент Фрашщи If 2195351, М.Кп. G 01Ы 29/04,1974г.

3. Авторское свидетельство СССР W 323738, М-Кл G 01 N 33/34,1972 г.

/////////

.f

85

де 4и5епы относительно ,,s g nof oeoSazo /jpoBHa 17,2-Ю fj Ги

65

5

200SOD ЮОО 2m5000

20000 50000 WOOD f,Гц

Фиг. 2