13.1.2. Вживання оптичних методів для контролю різних параметрів текстильних виробів

Серед неруйнівних методів контролю параметрів текстильних виробів виділяється група оптичних методів, що дозволяють контролювати такі показники як подовження при розтягуванні, поверхневу щільність, товщину і масу плоских волокнистих матеріалів.

Ця група методів заснована на оптичних властивостях текстильних виробів, що проявляються при опроміненні різними джерелами світла.

Так наприклад, відомо, що при розтягуванні волокнистих матеріалів відбувається орієнтація переважного розташовування волокон вздовж напряму витягування. Ця залежність дозволяє створити експрес-метод контролю ступеню паралелізації волокон у волокновмісному матеріалі. При цьому визначається коефіцієнт оптичної анізотропії і коефіцієнт випрямлення волокон в бавовняних стрічках.

Існує також оптичний пристрій для контролю фізичних параметрів плоских волокнистих світлопропускних матеріалів, що рухаються. Схему пристрою представлено на рис. 13.1. Пристрій містить перше джерело випромінювання, оптично пов'язане з першим фотоприймачем через контрольований матеріал; друге джерело випромінювання, оптично пов'язане з другим фотоприймачем через нерухомий еталон, а також реєструючий пристрій, сполучений з обома фотоприймачами.

Відстань між відповідними площинами поверхонь і площинами чутливих майданчиків фотоприймачів задовольняє нерівності:

(13.1)

де S_о - перетин пучка випромінювання на контрольованому матеріалі;

S_ФП - площа чутливого майданчика фотоприймача, причому величину S_ФП вибирають з умови:

(13.2)

де - середній розмір допустимих оптичних неоднорідностей в еталонному зразку;

Е_max - максимально допустима погрішність вимірювання.

Рис.13.1. Схема пристрою для контролю фізичних параметрів волокнистих матеріалів:

1,2 - ідентичні джерела випромінювання; 3 - контрольований матеріал; 4 - еталонний зразок; 5 - мікроамперметр; 6,7 – фотоприймачі.

Як еталон використовується зразок контрольованого матеріалу стандартної товщини d₀, причому товщина контрольованого матеріалу відповідає величині різниці Δr світлових потоків, що випускаються одиницею освітленої поверхні контрольованого матеріалу і еталона, а маса М проконтрольованого за час τ матеріалу визначається за формолую:

(13.1)

де  і l – об'ємна густина і ширина контрольованого матеріалу;

V – швидкість руху матеріалу;

К – коефіцієнт пропорційності між вимірюванням товщини і величиною ΔR, який визначається експериментально.

Дана установка рекомендується і для оцінки вмісту лляних волокон в прочісі з бавовною.

В даній лабораторній роботі визначення параметрів якості модифікованого лляного волокна, таких як: вміст костри і смітних домішок, розщепленність, лінійна щільність, процентний вміст льону в суміші з бавовною проводиться за допомогою розробленого на кафедрі ТСС неруйнівного оптичного методу і лабораторної установки.

Функціональну електричну схему приладу представлено на рис. 13.2 і складається з двох незалежно працюючих блоків:

1. блок випромінювача з системою стабілізації інтенсивності потужності випромінювання випромінювача;

2. блок фотоприймача, що перетворює випромінювання в цифровий код.

Р ис.13.2. Функціональна електрична схема приладу з контролю якості короткого лляного волокна поглибленої переробки

Хід проміння в даній оптичній системі наступний: випромінюючий світловід випромінює пучок інфрачервоного випромінювання, яке розходиться та потрапляє на ділильний елемент – напівпрозоре дзеркало.

В дослідному зразку приладу як світлоділильне дзеркало використовується звичайне плоске скло, при цьому виходить, що 7 % потужності відображається від його поверхні, що цілком достатньо для роботи системи стабілізації потужності випромінювання.

Решта енергії, не змінюючи свого шляху, потрапляє на лінзу проекційного об'єктиву, де з потоку, що розходиться, виходить паралельний пучок світла, направлений на досліджуваний зразок. Паралельність проміння, освітлюючого матеріал, обумовлена тим, що положення зразка в проміжку між лінзами не завжди постійне. Це пов'язано з тим, що досліджуваний матеріал має не однакову «пухнастість», і при паралельному світловому потоці виникла б ситуація, коли один і той же потік перекривається в різних перетинах різною кількістю досліджуваного матеріалу, що викликало б значні погрішності вимірювання. Далі по ходу проміння, частина яких поглинається досліджуваним матеріалом, знаходиться збираюча лінза об'єктиву основного фотоприймача, яка фокусує на ньому випромінювання, що пройшло через досліджуваний матеріал.

Знаючи, що геометричні розміри всіх зразків так само, як і їх маса - однакові, відповідно фотострум, що виникає в приймальному фотодіоді, пропорційний поглинаючій здатності матеріалу або частинам його складових.

Таким чином, при різних поглинаючих здібностях компонентів можна дізнатися процентний вміст одного в іншому.

Аналогічно одержуємо залежність вимірюваного сигналу від інших якісних показників модифікованого лляного волокна: розщепленості, лінійної щільності і вмісту костри і смітних домішок.

Використовуючи розроблені програми для обробки результатів визначення розщепленості (У₁), вміст костри (У₂), процентного вмісту лляного компоненту в суміші (У₃) і лінійній щільності (У₄), одержали залежності, які дозволяють по величині вимірюваної напруги фотоструму (x) визначити параметри, які досліджуються:

У₁ = 493,7-0,6x; У₂ = 421,1-59,6x.

У₃ = 65,6+4,4x; У₄ = 469,2-313,6x