Способ контроля процесса разрушения текстильных волокнистых материалов
Изобретение относится к области исследования текстильных материалов методом бесконтактного неразрушающего контроля. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. В способе контроля процесса разрушения текстильных материалов материал непрерывно подвергают деформированию, регистрируют количество поврежденных волокон, в момент повреждения текстильным материалом излучаются электромагнитные сигналы в радиодиапазоне, амплитуду и частоту которых регистрируют и по мере увеличения амплитуды и частоты электромагнитных сигналов судят о динамике и степени разрушения, начиная с повреждения хотя бы одного волокна в материале до его полного разрушения. 1 ил.
Изобретение относится к области исследования текстильных материалов методом бесконтактного неразрушающего контроля и может быть использовано для исследовательских работ, технологического и приемочного контроля качества материала с выявлением в нем слабых разрушающихся мест. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. Сущность изобретения поясняется на чертеже, где изображена блок-схема установки для осуществления способа. Установка для осуществления способа содержит штыревую антенну 1, испытуемый текстильный материал, например нить 2, последовательно подключенные предварительный усилитель 3, эмиттерный повторитель 4 и основной усилитель 5, выход которого связан с частотомером 6 и запоминающим осциллографом 7, и растягивающее устройство 8. Антенна 1 может быть выполнена в виде штыря, размером 1,5 х 200 мм для фиксации электрической составляющей электромагнитного излучения или феррита с витками провода для фиксации магнитной составляющей электромагнитного излучения. Антенна 1 устанавливается в непосредственной близости (15-20 мм) от испытуемого текстильного материала, например нити 2, таким образом, что ее продольная ось совпадает с направлением расположения нити. Выход антенны 1 через коаксиальный кабель (на чертеже не показан) связан с входом предварительного усилителя 3, который расположен рядом с антенной 1 для уменьшения ослабления радиосигнала, возникающего при разрушении материала, и выполнен по схеме повторителя напряжения с глубокой отрицательной обратной связью. Для повышения входного сопротивления входной каскад предварительного усилителя 3 выполнен на полевом транзисторе. Для повышения мощности сигнала и согласования выхода предварительного усилителя 3 с основным усилителем 5 служит эмиттерный повторитель 4. Выход основного усилителя 5 связан с частотомером 6 для фиксации частоты следования электромагнитных сигналов и запоминающим осциллографом 7 типа СВ-13, регистрирующим электромагнитные сигналы. Разрушение материала волокон приводит к разрыву межмолекулярных связей, что ведет к перераспределению и смещению зарядов, сопровождающемуся возникновением тока и, следовательно, появлением электромагнитных сигналов в радиодиапазоне, электрическая составляющая которых и регистрируется. Если деформация нити возрастает, то количество отдельных волокон, испытывающих разрушение, также увеличивается. Число сигналов, регистрируемых антенной 1, соответственно возрастает пропорционально. Экспериментально замечено, что с возрастанием числа разрушенных волокон увеличивается и частота следования сигналов. Это объясняется тем, что в момент разрушения отдельных волокон величина нагрузки, приложенная первоначально к нити, распределяется на меньшее число волокон и в определенный момент превышает раздел разрушения отдельного волокна, что приводит к увеличению числа разрыва волокон и соответственно к возрастанию числа регистрируемых сигналов. В то же время наблюдается возрастание амплитуды сигналов, которое может происходить по двум независимым причинам: 1) моменту совпадения разрывов нескольких волокон, амплитуда которых суммируется, и 2) увеличения удельной нагрузки на отдельное волокно, что приводит к возрастанию динамического воздействия нагрузки, т.е. при разрушении увеличивается скорость разрыва волокна, и соответственно, увеличивается амплитуда сигналов. Поэтому возрастание амплитуды и частоты сигналов, т.е. количества импульсов в единицу времени, характеризует динамику и степень разрушения текстильного материала. Способ осуществляется следующим образом. В экранированном блоке устанавливается механическое растягивающее устройство 8, представляющее собой, например, микрометрический винт, на одном из торцов которого монтируется микрометр. Нить 2 исследуемого материала одним концом закрепляется на стойке, жестко связанной с корпусом растягивающего устройства, а другим - на головке микрометрического винта (на чертеже выполнение растягивающего устройства не раскрыто, т.к. оно стандартно). При вращении микрометрического винта нить 2 начинает испытывать растяжение, при котором сначала происходит разрыв отдельных волокон, а в дальнейшем при достижении критической величины деформации - полный обрыв нити (при проведении экспериментов количественное значение деформации не измерялось, т. к. ее величина значения не имеет, потому что главную роль играет факт разрыва). В непосредственной близости от нити (15-20 мм) располагается антенна 1. Ее продольная ось совпадает с направлением расположения нити 2, длина которой соответствует длине штыревой антенны 1. При таком расположении антенны 1, независимо от места разрывов волокон, она фиксирует электромагнитные сигналы, излучаемые материалом при обрыве хотя бы одного волокна. В случае превышения длинoй нити 2 длины антенны 1 необходимо расположить несколько антенн по длине нити или производить сканирование нити одной антенной. В момент разрыва отдельных волокон нити 2 ею излучаются электромагнитные сигналы в радиодиапазоне, электрическая составляющая которых фиксируется. Амплитуда этого сигнала составляет доли милливольта. Полученный сигнал усиливается предварительным усилителем 3 и через эмиттерный повторитель 4 попадает на вход основного усилителя 5 и далее на экран осциллографа (где этот сигнал и фотографировался). Параллельно с этим частотомер 6 фиксирует частоту следования сигналов, которая зависит от количества разорвавшихся волокон. Диапазон частот основного 5 и предварительного 3 усилителей простирается от 10 Гц до 5 мГц. Минимальный входной сигнал составляет около 10 мкВ, а максимальная величина сигналов в режиме линейного усиления не превышает 0,1 В. Таким образом, эффект электромагнитного излучения позволяет определить момент разрыва нити, изготовленной из различных материалов (лен, лавсан, ткань и др.). Возрастание амплитуды и частоты сигналов указывает на степень разрушения материала, (начиная с повреждения хотя бы одного волокна до полного разрушения). Настоящий способ позволяет проследит стадию разрушения материала, что очень важно при проведении различных технологических операций, например, при слежении за натяжением нити в текстильном оборудовании для исключения обрывов. Кроме того, с помощью настоящего способа можно осуществить непрерывный контроль качества выпускаемой продукции, а при испытаниях образцов из различной пряжи - изучить характер разрушения (структурное повреждение, динамику их рост в материале). Использование способа позволяет установить оптимальные технологические параметры, что особо важно при наладке технологического процесса, легко поддается автоматизации для исключения разрушения материала в период его обработки и переработки. Кроме того, использование изобретения ведет к увеличению объективности оценки качества текстильного материала, что дает более рациональное использование сырья, снижение процента брака, повышение качества продукции и производительности технологического оборудования.
Формула изобретения
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ ТЕКСТИЛЬНЫХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ, основанный на деформации материала и регистрации электромагнитного излучения, генерируемое материалом в диапазоне радиоволн в виде частоты импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в процессе многоразовых циклических нагрузок определяют амплитудно-временные характеристики, а о динамике и степени разрушения материала судят по величине и скорости нарастания амплитуды во времени.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000
Извещение опубликовано: 27.12.2000
