Устройство для контроля физических параметров движущихся плоских волокнистых светопропускающих материалов

 

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<SB POS="POST">о</SB> - S<SB POS="POST">фп</SB>, где S<SB POS="POST">о</SB> - сечение пучка излучения на материале, S<SB POS="POST">фп</SB> - площадь площадки фотоприемника. Величина S<SB POS="POST">фп</SB> должна удовлетворять неравенству S<SB POS="POST">фп</SB> ≥ λ<SP POS="POST">2</SP>/ E<SB POS="POST">макс</SB>, где λ - средний размер допустимых оптических неоднородностей в эталонном образце, E<SB POS="POST">макс</SB> - максимально допустимая погрешность измерения. При этом в качестве эталонного образца используют образец материала того же состава стандартной толщины D<SB POS="POST">O</SB>. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5в 4 G 01 Н 21/86

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСИОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4158226/28-25 (22) 05.12.86 (46) 30.05.89. Бюл. У 20 (71) Ленинградский институт текстильной и легкой промышленности им. С. N. Кирова (72) П. Г. Шляхтенко, О. М. Суриков, Н. H. Труевцев, Ю. Н. Ветрова и Д. Н. Локай (53) 535.24(088.8) (56) Biddies В. I., Lobb D. R. Optical methods of Shick ness measurement — PRP 2 Automation. 2-nd International Conference on Instrumentation and Automation, in the Paper, Rubber and Plastics Industry. Brussels. 24-28 Мау, 1971, paper 13. l.

Иванов В, Ф., Куликов А. Y.. Фотоэлектрические методы контроля в трикотажной промышленности. Yi Легпромбытиздат, 1985, с. 88. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРО В ДВИЖУЩИХСЯ ПЛОСКИХ

ВОЛОКНИСТЫХ СВЕТОПРОПУСКАИЩИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение решает задачу непреИзобретение относится к устройствам и методам измерения толщины и массы плоских светопропускающих волокнистых материалов и может быть использовано для непрерывного неразрушающего контроля качества таких материалов в ходе их производства.

Целью изобретения является повышение точности измерений контролируемых параметров.

„„SU„„1483344 A i

2 рывного 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 одинаковьии параллельньии световыми пучками нормально к их поверхности и регистрируют с помощью одинаковых фотоприемников, расположенных на расстоянии 8 от плоскости материала (или эталона), причем он), 3 — а, где о ра

S, — сечение пучка излучения на материале; Я вЂ” площадь площадки фотоприемника. Величина S „ должна удовлетворять неравенству S„ „) Ф/Е,„ Макс ) где 3 — средний размер допустимых оптических неоднородностей в эталонном образце; F. — максимально домакс пустимая пог решмность измерения. При этом в качестве эталонного образца используют образец материала того же состава стандартной толщины и . 2 ил.

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

1483344

° 4 образец 4, микроамперметр 5 и фото 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- 10 билизированного источника .питания, параллельными пучками падает на контролируемый материал 3 (полотно бумаги) и образец 4, являющийся эталоном дпя данного типа бумаги, нормаль- 15 но к их поверхности. Прошедший сквозь бумагу свет улавливается двумя одинаковьии фотоприемниками 6 и 7, выполненными в виде плоских фотодиодных матриц, каждая из которых пред- 2р ставляет собой шесть одинаковых солнечных батарей типа СБ-4/2П, соединенных параллельно. Фотоприемники включены по дифференциальной схеме и работают в вентипьном режиме в усло- 25 виях выполнения линейности люкс-амперной характеристики, т.е. при достаточно малой освещенности, которая может регулироваться путем ус танов ки соответствующего напряжения на источ- 30 нике постоянного напряжения. Полезный сигнал I, пропорциональный ь 11, свидетельствующий об отклонении толщины исследуемой бумаги от толщины эталона, снимается с цифрового микроампермента 5, включенного, как показано на фиг. 1 ° Полярность измеряемого тока в дифференциальной схеме указывает на знак отклонения толщины от эталона.

1 аждая из солнечных батарей состоит иэ расположенных рядом и соединеH ных последовательно пяти одинаковых кремниевых фотоднодов. Фотоприемники (фотодиодные матрицы) расположены 45 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 Я = 2S „, где S+„- площадь приемной поверхности фотоприемника, Такое расположение фотоприемника .относительно светового

55 пятна гарантирует для исследуемой тонкой конденсаторной бумаги регистрацию всего потока, испускаемого еди ницей поверхности освещеннога 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 % для всех типов исследуемых конденсаторных бумаг не превышает 4 мм, что установлено путем просмотра образцов этих бумаг на проекционном трихинеллоскопе.

В соответствии с формулой.для выбора площади фотоприемной поверхносÿ2 ти S в)/ где F. — макси мсьс

"ма с мально допустимая погрешность, для получения максимальной допустимой относительной погрешности измерения фототоков в измерительном канале

Е = 0,005 величину S „ при укама ис 2 занном,3 выбирают равной 40 см, при этом площадь светового пятна S

2 о

= 80 см

Экспериментальные кривые (фиг. 2) зависимости тока в дифференциальной схеме Т (ad) 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 1 мкм от эталона толщиной 4 = 10 мкм составляла в схеме (фиг. 1) 5Х.

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

Ю

Формула изобретения

Устройство для контроля физических параметров движущихся плоских волок- нистых светопропускающих материалов, содержащее первый источник излучения, оптически связанный с первым фотоприемником через контролируемый матери-

44 я срп мс кс

1«

25 где Я

Sgn

5 ) 4833 ал, второй источник излучения, оптически связанный с вторым фотоприемником через неподвижный эталон, а также регистрирующее устройство, соединенное с обоими фотоприемниками, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений контролируемых параметров, фотоприемники соединены с регистрирующим устройством по мостовой схеме и установлены соосно с соответствующими источниками излучения, плоскость чувствительной площадки первого фотоприемника параллельна плоскости поверхности контролируемого материала, а второго — плоскости поверхности эталона, при этом расстояние 8 между соответствующими плоскостями поверхностей и плоскостями чувствительных площадок фотоприемников удовлетворяет неравенству сечение пучка излучения на контролируемом материале; площадь чувствительной площадки фотоприемника, при- 30 чем величину S „выбирают из условия где Я вЂ” средний размер допустимых оптических неоднородностей в эталоне;

E« — максимально допустимая макс погрешность измерений, в качестве эталона используют образец контролируемого материала стандартной толцины d причем толщина контролируемого материала соответствует величине,разности gR световых потоков, испускаемых единицей освещенной поверхности контролируемого материала и эталона, а масса М проконтролированного эа время ? материала определяется из выражения

l а

И = у 1d (vent + р 1K j v R4t, о о где у и 1 — объемная плотность и ширина контролируемого материала;

v — скорость движения мате. риала; .К вЂ” экспериментально опреде ляемый коэффициент пропорциональности между изменением толщины и величиной dR.

1483344

Составитель В, Калечиц

Редак тор А, Лежнина - Техред Л. Олийнык КорректорЛ ° Пилипенко

Зак аз 2821/41 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101