Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЗРАЧНОСТИ ПЛОСКИХ СВЕТОПРОПУСКАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЗРАЧНОСТИ ПЛОСКИХ СВЕТОПРОПУСКАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЗРАЧНОСТИ ПЛОСКИХ СВЕТОПРОПУСКАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в способах измерения прозрачности плоских светопропускащих материалов, например бумаги, пригодных для непрерывного неразрушающего контроля прозрачности этих материалов непосредственно в ходе их производства. Сущность изобретения: исследуемый материал освещают двумя одинаковыми паралельными световыми пучками нормально к его поверхности последовательно по ходу протяжки материала в процессе его производства, причем под одним из освещаемых участков с противоположной стороны из материала помещают плоскую белую непрозрачную подложку, а под другим - черную, регистрируют световые потоки φw и φo, рассеянные соответственно тем и другим участками материала в обратном направлении в одинаковых малых телесных углах Ω , ориентированных под одинаковыми углами v к каждому из падающих пучков, о прозрачности исследуемого материала судят по величине dc = φo,эw,эow, где φw,э и φo,э - аналогично измеренные световые потоки для эталонного образца того же материала известной прозрачности. 6 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2035721
Класс(ы) патента: G01N21/85
Номер заявки: 5042287/25
Дата подачи заявки: 15.05.1992
Дата публикации: 20.05.1995
Заявитель(и): Шляхтенко Павел Грч
Автор(ы): Шляхтенко П.Г.; Суриков О.М.; Сергеев А.В.
Патентообладатель(и): Шляхтенко Павел Григорьевич
Описание изобретения: Изобретение относится к способам контроля физических параметров плоских светопропускающих материалов, например бумаги, и может быть использовано для непрерывного контроля качества бумажного полотна непосредственно в ходе технологического процесса его производства.
Наиболее близким к заявляемому способу является принятый в отечественной бумажной промышленности стандартный метод измерения прозрачности, ГОСТ 8874-72, в соответствии с которым исследуемый образец бумаги освещают параллельным световым пучком нормально к его поверхности, последовательно измеряют световые потоки, рассеянные образцом в обратном направлении в случаях, когда с противоположной стороны от образца помещают либо плоскую непрозрачную белую, либо черную подложку, и по величине этих потоков по известной формуле рассчитывают прозрачность образца.
К недостаткам метода следует отнести выборочность, необходимость вырезания образцов, т.е. разрушения готовой продукции, длительность порядка 5 мин на одно измерение и, как следствие, невозможность применения метода для непрерывного контроля качества бумажного полотна непосредственно в ходе его производства для оперативного вмешательства в технологический процесс, тем более для целей его автоматизации.
Изобретение позволяет повысить скорость измерений и создать способ, пригодный для непрерывного неразрушающего контроля качества бумажного полотна непосредственно в ходе технологического процесса производства светопропускающих материалов.
Это достигается тем, что исследуемый материал освещают двумя одинаковыми параллельными световыми пучками нормально к его поверхности последовательно по ходу протяжки материала в процессе его производства, причем под одним из освещаемых участков с противоположной стороны от материала помещают плоскую белую непрозрачную подложку, а под другим черную, регистрируют световые потоки Φω и Φo, рассеянные соответственно тем и другим участками материала в обратном направлении в одинаковых малых телесных углах Ω ориентированных под одинаковыми углами ϕ к каждому из падающих пучков, а о прозрачности исследуемого материала судят по величине разности
δχ где Φω,э и Φ о, э аналогично измеренные световые потоки для эталонного образца того же материала известной прозрач- ности.
На фиг. 1 представлена схема для контролля прозрачности плоских светопропускающих материалов; на фиг.2 представлен разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 изображена лабораторная установка для осуществления предложенного способа; на фиг.5 показан график для определения прозрачности образца; на фиг.6 изображено устройство для контроля прозрачности образца, установленного непосредственно на выходе бумагоделательной машины.
Исследуемый материал 1, например движущееся бумажное полотно (бумага), освещают двумя одинаковыми параллельными световыми пучками 2 и 3 нормально к его поверхности последовательно по ходу протяжки материала в процессе его производства. Направление вектора скорости протяжки изображено на фиг.1 стрелкой, а на фиг.2 и 3 символом (от наблюдателя). Под световым пучком 2 с противоположной стороны от материала помещают плоскую белую (рассеивающую) непоглощающую подложку 4 ("белый" участок материала), а под световым пучком 3 такую же черную подложку 5 поглощающую ("черный" участок). Свет, рассеянный "белым" и "черным" участками материала в обратном направлении, регистрируют в пределах одинаковых малых телесных углов 6 и 7 (Ω < < 2 π), при этом каждый из телесных углов ориентирован в плоскости, перпендикулярной к направлению протяжки материала, под одним и тем же углом ϕ к каждому из падающих пучков.
Для проверки работоспособности способа была собрана лабораторная установка (фиг.4), включающая источник 8 излучения, линзу 9, фотоприемник 10, белую подложку 4, черную подложку 5, усилитель 11, аналого-цифровой преобразователь 12, индикаторное табло 13, кожух 14, модулятор 15.
Работает установка следующим образом.
Свет от источника 8 (ИК-светодиод АЛ-107), пройдя через линзу 9, параллельным пучком падает нормально на поверхность исследуемого материла 1, диаметр пятна засветки на бумаге (материале) составлял около 1 см. С противоположной стороны бумаги под пятном помещается либо плоская белая подложка 4 (ватман 5х5 см2), либо черная подложка 5 (черный бархат). Рассеянный бумагой в обратном направлении свет улавливается фотоприемником 10 (фотодиод ФД-256) с диаметром фотоприемной поверхности около 3 мм. Фотоприемник располагается в плоскости, перпендикулярной машинному направлению бумаги, на расстоянии около 5 см от пятна засветки, при этом угол между падающим пучком и направлением на центр фотоприемника составляет ϕ 40о. Фотосигнал I от фотоприемника усиливается усилителем 11, преобразуется в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя 12 и выводится на индикаторное табло 13. Для устранения влияния возможных паразитных засветок фотометрическая часть установки заключена в светопроницаемый зачерненный кожух 14. Кроме того, с этой же целью источник света модулируется модулятором 15, который одновременно управляет усилителем, обеспечивая синхронное детектирование только полезного сигнала.
С помощью описанной установки были проведены измерения на образцах кальки производства ленинградской бумажно-картонной фабрики "Коммунар" различной прозрачности, которая была предварительно измерена в заводской лаборатории качества на лейкометре по методу прототипа, в соответствии с которым она вычислялась по формуле
χпр= 1- где Φ о,пр световой поток, рассеянный калькой в обратном направлении в телесном угле 2 π при черной подложке;
Φ∞,пр аналогичный световой потолок при белой подложке, в качестве которой использовалась непрозрачная (бесконечно толстая) стопа той же кальки.
На установке измерялись фотосигналы Iω и Iо, пропорциональные световым потокам Φω и Φ o, рассеянным калькой в направлении на фотоприемник соответственно при белой и черной подложке. Прозрачность кальки определялась по формуле
χ 1- 1- для разных участков исследованных образцов.
Сравнительные результаты проведенных измерений приведены на фиг.5, где по горизонтали отложены средние значения и доверительные погрешности (р 0,95) прозрачности χпр, образцов, измеренной по методу прототипа, а по вертикали соответствующие значения прозрачности χ тех же образцов, измеренной на лабораторной установке по предлагаемому способу. Из фиг.5 видно, что между обеими прозрачностями существует линейная зависимость, что позволяет судить о прозрачности любой исследуемой бумаги по величине разности δχ χ χэ ее прозрачности χ и прозрачности χэ образца той же бумаги, принятого за эталон, измеренных по заявляемому способу. Видно, что величина указанной разности приводится к следующему виду:
δχ χ-χэ=
Заявляемый способ контроля прозрачности может быть реализован, например, в устройстве для контроля прозрачности кальки, предназначенном для установки непосредственно на выходе бумагодалительной машины (фиг.6). Устройство включает в себя модулятор 15, источник 8 излучения, линзу 9, полупрозрачное зеркало 16, зеркало 17, два идентичных фотоприемника 10, два одинаковых кожуха 14, белую 4 и черную 5 подложки, усилитель 11, аналого-цифровой преобразователь 12, блок 18 обработки, запоминающее устройство 19 и индикаторное табло 13.
Устройство работает следующим образом.
Источник 8 излучения (ИК-светодиод, например, типа АЛ-107) питается от модулятора 15 импульсным током частоты fо, стабилизированным по амплитуде. Модулированный свет от источника 8, пройдя линзу 9, образует параллельный пучок, который падает на полупрозрачное зеркало 16, при этом половина излучения проходит через зеркало 16 и падает на обычное зеркало 17. Отраженные от обоих зеркал параллельные световые пучки 2 и 3 нормально падают на поверхность движущегося исследуемого материала (бумажного полотна), вектор скорости протяжки полотна изображен на фиг.6 стрелкой. С противоположной стороны кальки под пучком 2 находится плоская непрозрачная белая подложка 4, а под пучком 3 черная подложка 5. Рассеянный бумагой в обратном направлении свет улавливается двумя идентичными фотоприемниками 10 (например, фотодиодами ФД-256), которые расположены в плоскости, перпендикулярной к направлению протяжки бумаги, при этом угол ϕ между осью падающего пучка и направлением из центра пятна засветки на центр фотоприемной поверхности того и другого фотоприемника один и тот же. Для устранения возможных паразитных засветок фотометрические части обоих измерительных каналов заключены в непрозрачные зачерненные кожухи 14. Фотосигналы с обоих фотоприемников поступают на два идентичных усилителя 11, каждый из которых включает в себя преобразователь фототока, узкополосный фильтр с частотой fo и синхронный детектор, управляемый от модулятора 15. Усиленные сигналы поступают на аналого-цифровой преобразователь 12, где происходит преобразование аналоговых фотосигналов в цифровые коды, и затем в блок 18 обработки. Последний работает следующим образом.
В режиме "эталон" (т.е. при перемещении в измерительном зазоре образца аналогичной кальки, принятой за эталон) осуществляется отсчет n значений сигналов Iω,э и Iо, э с обоих усилителей, затем происходит их усреднение и вычисляется значение прозрачности эталона χэ= 1- которое заносится в запоминающее устройство 19. При желании это значение может быть выдано на индикаторное табло 13. В режиме "измерение" (т.е. при протягивании в измерительном зазоре полотна измеряемой кальки) происходит отсчет n значений сигналов Iω и Iо, усреднение этих значений и вычисление прозрачности исследуемой кальки
χ 1-
По желанию оператора на индикаторное цифровое табло может выводиться либо χ либо δχ χ χэ Через определенное время t происходит новое накопление отсчетов Iω и Io и процесс обработки повторяется.
Время измерения величины прозрачности исследуемой бумаги определяется временем достаточного усреднения фотосигналов Iω и Iо и при существующих скоростях протяжки бумажного полотна не превышает секунд, что значительно меньше времени измерения по методу-прототипу.
Формула изобретения: СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЗРАЧНОСТИ ПЛОСКИХ СВЕТОПРОПУСКАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ, при осуществлении которого под исследуемым материалом помещают плоские белую и черную подложки, освещают исследуемый материал световым потоком нормально к его поверхности, регистрируют световой поток, рассеянный исследуемым материалом и одной из подложек в направлении, обратном падению света на исследуемый материал, отличающийся тем, что исследуемый материал в области расположения второй подложки освещают дополнительным световым потоком, направленным нормально к его поверхности, регистрируют световой поток, рассеянный исследуемым материалом и этой подложкой в направлении, обратном падению света на исследуемый материал, и по величине этих потоков судят о прозрачности исследуемого материала, при этом световые потоки регистрируют в одинаковых телесных углах, ориентированных под одинаковыми углами к каждому из падающих на исследуемый материал световых потоков.