Емкостный способ определения неравномерности линейной плотности продуктов прядения

Изобретение относится к текстильной промышленности и представляет собой емкостный способ определения неравномерности линейной плотности продуктов прядения. Образец пропускают между двумя пластинами конденсатора, измеряют реактивное сопротивление конденсатора, определяют изменение емкости, которое пропорционально изменениям диэлектрической проницаемости образца и регистрируют их как коэффициент вариации по линейной плотности или коэффициент неровноты по линейной плотности. Измерение реактивного сопротивления конденсатора производят в интервале частот от 1 кГц до 10 мГц, рассчитывают массу влаги в образце, а затем массу «сухого» материала в образце. На основании полученных значений массы сухого продукта производят расчет показателей неравномерности по линейной плотности продукта прядения. Способ позволяет ускорить процесс измерения показателей неравномерности по линейной плотности продуктов прядения путем компенсации влияния влажности материала на результат измерения. 3 табл., 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано при определении неравномерности по линейной плотности текстильных материалов в прядении (холста, ленты, ровницы, нити и т.п.).

Известен способ определения показателей неравномерности весовым методом [ГОСТ 6611.1-73 (ИСО 2060-72) Нити текстильные. Метод определения линейной плотности. - Введ. 1976-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1976. - 28 с. - ил.], заключающийся в отматывании нити определенной длины в виде пасмы или отрезка и определении ее массы. Единицы продукции или пучки нитей перед испытанием должны быть освобождены от наружной упаковки и выдержаны в климатических условиях по ГОСТ 10681-75. В этих же условиях должны проводиться испытания. Продолжительность выдерживания в климатических условиях нитей всех видов в единицах продукции (початках, шпулях, катушках, бобинах, куличах, мотках) должна быть не менее 10 ч, кроме льняной пряжи и искусственных комплексных нитей, для которых продолжительность выдерживания устанавливается не менее 24 ч. Для определения неравномерности по линейной плотности нитей применяют пасмы длиной нити 200, 100, 50, 25, 20, 10 и 5 м и отрезки нитей длиной 1 и 0,5 м. Перед определением массы отрезки нитей должны быть дополнительно выдержаны в климатических условиях по ГОСТ 10681-75 не менее 2 ч. Каждую пасму или каждый отрезок в отдельности взвешивают с погрешностью не более 0,5% от взвешиваемой массы. По результатам измерений вычисляют коэффициент вариации.

Недостатком данного способа является большая трудоемкость и длительность испытаний.

За прототип принят способ определения неравномерности емкостным методом [ГОСТ Р ИСО 16549-2008. Материалы текстильные. Метод определения неравномерности продуктов прядения. Емкостный метод. - Введ. 2010-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2010. - 8 с.], заключающийся в пропускании образца между двумя пластинами конденсатора, что вызывает изменение емкости, которая пропорциональна изменениям диэлектрической проницаемости образца. Измеряют реактивное сопротивление конденсатора на определенной частоте, определяют изменения емкости и регистрирует их как коэффициент вариации по линейной плотности или коэффициент неровноты по линейной плотности.

Диэлектрическая постоянная волокна является фактором, определяющим изменение емкости. Пока диэлектрическая постоянная не меняется (идеально равномерное распределение влаги по длине продукта), диэлектрическая постоянная не влияет на показания неравномерности, которые зависят исключительно от изменения массы. Если диэлектрическая постоянная изменяется (при неравномерном распределении влаги), то тогда показания неравномерности превышают их истинные значения. Таким образом, на результат измерения значительное влияние оказывает влажность материала. Для уменьшения этого влияния, а так же для обеспечения равномерного распределения влаги по длине материала, перед началом измерения производят кондиционирование образца в течение не менее 24 часов при нормальных условиях.

Недостатком данного способа является длительность этапа подготовки образца, который, однако, полностью не устраняет влияние влажности материала на результат измерения.

Техническим результатом заявляемого изобретения является ускорение процесса измерения показателей неравномерности по линейной плотности продуктов прядения путем компенсации влияния влажности материала на результат измерения.

Указанный технический результат достигается тем, что в емкостном способе определения неравномерности линейной плотности продуктов прядения, заключающемся в пропускании образца между двумя пластинами конденсатора, измерении реактивного сопротивления конденсатора, определении изменения емкости, которое пропорционально изменениям диэлектрической проницаемости образца и регистрации их как коэффициента вариации по линейной плотности или коэффициента неровноты по линейной плотности, согласно изобретению, измерение реактивного сопротивления конденсатора производят в интервале частот от 1 кГц до 10 мГц, определяют массу влаги в образце по формуле:

$$m_{в}=k_1\frac{{\displaystyle \underset{f_{min}}{\overset{f_{max}}{\int }}\left(\epsilon \left(f\right)-\epsilon \left(f_{max}\right)\right)df}}{f_{max}-f_{min}},г\left(1\right)$$

где k₁ - коэффициент, зависящий от конструкции устройства;

f_max - максимальная частота, на которой производилось измерение, Гц;

f_min - минимальная частота, на которой производилось измерение, Гц;

ε(f) - значение диэлектрической проницаемости на текущей частоте;

ε(f_max) - значение диэлектрической проницаемости на максимальной частоте,

массу «сухого» материала в образце вычисляют по формуле:

$$m_{мат}=k_2\cdot \left(\left(\epsilon \left(f_{max}\right)-1\right)-k_3{m}_{в}\right),г\left(2\right)$$

где k₂ - коэффициент, зависящий от геометрических размеров конденсатора, коэффициента передачи устройства и плотности волокна;

k₃ - коэффициент пропорциональности, зависящий от вида волокна, коэффициента передачи устройства и рассматриваемого диапазона частот,

на основании полученных значений массы сухого продукта производят расчет показателей неравномерности по линейной плотности продукта прядения по известным зависимостям.

Указанный результат достигается за счет использования для расчета неравномерности массы сухого продукта, что устраняет влияние влажности на результат измерения и позволяет исключить этап кондиционирования перед измерением.

На чертеже показаны зависимости диэлектрической проницаемости конденсатора с диэлектриком из влагосодержащего хлопкового волокна от частоты для постоянной массы пробы и различных значений влажности.

Пример практического осуществления способа

Способ был реализован на примере хлопковой нити линейной плотностью 13 текс. Образец исследуемого продукта заправляют между обкладками емкостного датчика. Устанавливают наименьшую частоту генератора из заданной сетки частот и измеряют диэлектрическую проницаемость материала для данной частоты. Измеренное значение сохраняют для последующих вычислений. Затем устанавливают следующую частоту из заданной сетки и вновь измеряют значение диэлектрической проницаемости. В результате перебора большого количества частот получают зависимость диэлектрической проницаемости хлопковой нити от частоты (таблица 1).

Таблица 1
f, кГц	2	3	4	5	6	7	8	9	10	20	30	40
ε	1,126	1,120	1,117	1,115	1,112	1,109	1,109	1,109	1,109	1,102	1,102	1,098
f, кГц	50	60	70	80	90	100	200	300	400	500	600	700
ε	1,098	1,098	1,093	1,095	1,095	1,093	1,088	1,089	1,089	1,087	1,087	1,085
f, кГц	800	900	1000	2000	3000	4000	5000	6000	7000	8000	9000	10000
ε	1,082	1,085	1,083	1,081	1,078	1,078	1,079	1,076	1,074	1,074	1,073	1,073

Зависимости диэлектрической проницаемости конденсатора с диэлектриком из влагосодержащего хлопкового волокна от частоты для постоянной массы пробы и различных значений влажности показаны также на чертеже.

По формуле (1) вычисляют массу влаги, сорбированной нитью, затем по формуле (2) вычисляют массу «сухого» материала, находящегося между пластинами емкостного датчика. Разделив данное значение на длину пластин, получают линейную плотность нити. В таблице 2 приведены сравнительные данные массы сухого материала и влаги, измеренные способами заявляемым и по прототипу (для значений коэффициентов k₁=3,8; k₂=8; k₃=1,1).

Таблица 2
По заявляемому способу	По способу прототипа
Масса воды, mв, г	Масса сухого материала mмат, г	Линейная плотность, г/м2	Масса воды, mв, г	Масса сухого материала, mмат, г	Линейная плотность, г/м2
0,0209	0,339	13,3	0,021	0,4	13

Полученное значение сохраняют для вычисления неравномерности по линейной плотности. Затем нить сдвигают на величину длины пластин и измерения повторяют для следующего участка нити, вычисления производят с использованием средств вычислительной техники.

Сравнение времени проведения испытаний емкостным способом по прототипу и заявляемым способом приведено в таблице 3.

Таблица 3
Время испытаний	По прототипу, часов	По заявляемому способу, часов
Этап кондиционирования	24	0
Этап измерения	0,12	0,3
Суммарное	24,12	0,3

Результаты показывают, что происходит значительное ускорение (почти в 80 раз) процесса измерения показателей неравномерности по линейной плотности продуктов прядения за счет компенсации влияния влажности материала на результат измерения.

Емкостный способ определения неравномерности линейной плотности продуктов прядения, заключающийся в пропускании образца между двумя пластинами конденсатора, измерении реактивного сопротивления конденсатора, определении изменения емкости, которое пропорционально изменениям диэлектрической проницаемости образца и регистрации их как коэффициента вариации по линейной плотности или коэффициента неровноты по линейной плотности, отличающийся тем, что измерение реактивного сопротивления конденсатора производят в интервале частот от 1 КГц до 10 МГц, определяют массу влаги в образце по формуле
$$m_{в}=k_1\frac{{\displaystyle \underset{f_{min}}{\overset{f_{max}}{\int }}\left(\epsilon \left(f\right)-\epsilon \left(f_{max}\right)\right)df}}{f_{max}-f_{min}},г\left(1\right)$$
где k₁ - коэффициент, зависящий от конструкции устройства;
f_max - максимальная частота, на которой производилось измерение, Гц;
f_min - минимальная частота, на которой производилось измерение, Гц;
ε(f) - значение диэлектрической проницаемости на текущей частоте;
ε(f_max) - значение диэлектрической проницаемости на максимальной частоте, массу «сухого» материала в образце вычисляют по формуле
$$m_{мат}=k_2\cdot \left(\left(\epsilon \left(f_{max}\right)-1\right)-k_3{m}_{в}\right),г\left(2\right)$$
где k₂ - коэффициент, зависящий от геометрических размеров конденсатора, коэффициента передачи устройства и плотности волокна;
k₃ - коэффициент пропорциональности, зависящий от вида волокна, коэффициента передачи устройства и рассматриваемого диапазона частот, на основании полученных значений массы сухого продукта производят расчет показателей неравномерности по линейной плотности продукта прядения по известным зависимостям.