Способ контроля влажности плоских волокносодержащих светопропускающих материалов

(51)5 0 01 гг 21/86, 21/59 ЗОВ 063 НЦВИРТВ- ТВЕЧЕРО ,: Б,ИО ГЕг 1 А ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ иалов в ходе их качества таких конт соде производства,11 слью изобрет шецце точности кция является повынтроля влажности алонепр ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпО изОБРетениям и ОткРытиямПРИ ГКНТ СССР(71) Ленинградский институт текстильной и легкой промышленностиим. С.М.Кирова(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВЛАЖНОСТИ ПЛОСКИХ ВОЛОКНОСОДЕРЛАЕ 1 ИХ СВЕТОПРОПУСКАИЩИХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение решает задачунеразрушающего контроля влажностиплоских эолокцосодержащих снетопропускающих материалов, например конденсаторные бумаги, в процессе ихпроизводства при возможных измененияхих толщины. Цель изобретения - повышение точности контроля (измерения)влажности, Исследуемый материал освещают двумя световыми пучками нормально к его поверхности и регистриИзобретение относится к способа оля влажности плоских волокноащих светопропускающих материможет быть использовано для ывного церазруьчающего коцтрол 2руют световые потоки Р ц Р про 2шедшие сквозь исследуемый материал соответственно в двух телесных углах 2, : 2и( 2, причем спектратьцый состав первого светового пучка выбирают в области прозрачности воды, а о влажности судят либо по известным экспериментальным номограммам зависимости Р от влажцости при различных значениях толщины , ;оторую рассчитывают по формуле- (1/К,) (1 п о 1 п "г ), где Кв коэффициент поглоще;цгч света г.рвого пучка исследуемым материалом, Ро, - световой поток, попадающий ца фотоприемцик в отсутствие исследуемого материала, либо по известной экспериментальной зависимости от влажности коэффициента рассеяния К который вычисляют по формуле: Кг = = К(1 п Рд - 1 п Р )/(1 п Р 0, - 1 п Р )- 1, где Ро - световой поток, попалдающий ца фотоприемник в отсутствие исследуемого материала. Способ позволяет компенсировать погрешности, связанные с неконтролируемыми изменениями толщины измеряемого материала и из-за возможного частичного перекрытия полос поглощения измеряемого материала и воды. 4 ил. глоских голокносодержащцх светопроокающих материалов в процессе их проеезшчства п,и возможном измененииих толщепк ,На фпг.1 представлена принципиальная схема установки, осуществляющаяспособ; на Фцг,2 - зависимость логарифма напряжения П, пропорционального световому потоку Ъ, от толпдшые контролируемого материала при различных зцачегиях влажности Я; цаФцг,.3 - номограммы для определениявлажности по и звестным величинамгеапряжееееея У, пропг рциоцальцого Фи толщины с 1 геатерцазеа, построенныепо данным ца Фцг,2; ца феег.ч - зависимость коэффициента рассеяния К,ажцости Я.Способ ос)цествляетсе 1 с помощьюустановки (фцг.1) следующим образом, 2 ОСвет от Не-е 1 е-лазера 1 модулируетсядиском с отверстиями, приводимым вовращенеее двпд ателем 2, и через телес ко печеский объектив 3 и диафрагмупарацлельным пучком падает нормаееь це ца поверхность образца еессзеедуемого материала 5 (конденсаторная бумага ГЮ 2-8 гесг:ду днумя цлоскопараеелелыеью.е стееоеами специального держатееея), 1 азгяер светового пятна цацссл.дуемой бугеаге выбирается иногоболыие велегееець допустимых оптически:. неоднородностей, определяемых т еометриеее волокон так, что освещается цостаточцое их количество (более 1 П волокон). Прощедший сквозь бумагу сееет реги трцрустся Фотоприемнцкоы (ФЭУ), ко 1 орый может быть придвинут вплотную к бумаге (цопоекение 6) илц цаходеется ца расстоянии от цее 40 (положецие 7). В первом случае течес/цый угол й., 2 2 (, во втором случае тслесееыш угол 7 Я. В положееееее Г ь)у геоеяет церемедцаться ь направлении ( в пределах + 1 О относительно оптической осц прибора, т.е. может изменяться угол Ч направления приема светового потока в угле 2относительно оптической оси. Переменное напряжение 1;1 (илц П.), пропорциональное световому ееоеоку Ф(илц Ф), измеряется вольтметром 8, Питание ФЭУ осуществляется от -.т- билцзироваццого выпрямителя 9. П нлажееостц судят лцбо по известинец экспе -55римснтальным цомог аммам зависимости Ф от влажности при различных эначенееях толщины материала с 1, которую рассчитывают по формуле где Кге - коэффициент поглощения света первого пучка (т.е, в положении 6) исследуемым материалом, Фо 1 - световой поток, попадающий на фотоприемник при отсутствии исследуемого материала, либо по известной экспериментальной зависимости от влажности коэффициента рассеяния К который вычисляют по Формуле1 п Ро 2 - 1 пУар Кп 1 п 9-1 по,где Ф - световой поток, попадающий на Фотоприемник в отсутствие исследуемого материала.Спектральный состав первого светового пучка выбирается в области длин волн, где вода прозрачна: в этом случае зависимость Ро, от Й может быть аппроксимирована формулойР,= Д", (3)воЕсли вода в исследуемом материале не связывается химически, то коэффициент поглощения материала К не долженг 1суцественеео зависеть от его влажности, т.к. спектральный состав света перього пучка выбран в области прозрачности воды; в этом случае, как следует из формулы (3), можно по величине потока Р, независимо от влажности исследуемого образца судить о его толщине, рассчитывая его по Формуле (1),Достаточш.еге критерием применимости Формулы (1) может служить линейный вцд экспериментальной зависимости 1 п Р, (Й), построенной по контрольным образцам исследуемого материала различной толщины.Если спектральный состав обоих пуков света одинаков и зависимость РИ) для исследуемого материала может быль в допустимых пределах изменения Л аппроксимирована Функцией3 Р = Р е (4)- 1гъ+р) где К г - коэффициент ра с с ея ния света исследуемым материалом, то в этом случае о влажности можно судить по значению Кео, рассчитанному по Формулс (2) и известной экспериментальееой20 35 16580 зависимости К ст влажности, построенной по измерениям на контрольных образцах исследуемого материала и.- вестной влажности. Формула (2) получается из формулы (4) подстановкой в нее значения Й из (1),На фиг.2 приведены зависимости 1 п 11 (Й) для различных значений влажности Й, полученные дпя случая, когда ФЭУ находился в положении 7, а его оптическая ось совпадала с оптической осью установки. Влажность образцов имела следующие значения: М, - 0,6 Е; (г,5"; Из 143; (О 4213; Я32 Е. Она определялась весовым методом на аналитических весах по Формуле где а - масса сухой бумаги; ш - масса того же образца увлажненной бумаги.Из данных фиг.2 можно сделать вывод о том, что в общем случае для конденсаторной бумаги КОН 2-8 закон Ламберта-Бугера для Н л,Р не выполняется. Это объясняется тем, что данная бумага содержит макроскопические целлюлозные волокна, толщина кото рых соизмерима с толщиной бумаги и которые являются оптическими неоднородностями, рассеивающими свет не так, как пространство между ними, заполненное мелкодисперсной целлюлозой.На пиг.З приведены номограммы 1 п О(Я) для различных д, построенные по данным фиг.2. Такие кривые 40 могут быть построены для любых значений Й в интересующей области. Определение влажности по номограммам такого типа происходит следующим образом: по формуле (1) определяется 45 неизвестная толщина бумаги Й; затем по номограмме, соответствующей этой толщине, и измеренному для исследуемого материала. значению 11 определяют искомую влажность Я. 50 4/6изобрлжена зависимость от влажностиэффипиента ра;сеяния Кр(Я), построенная по значениям Б о а)о, 111 (Й)н 13,(Й,) для с, = 8 мкм Расчет Кпроиодился по формуле (2) с учетом0 Р, что для использованного ФЭУвсегда выполняется,В этом случае искомая влажностьбумаги определяется иэ графикафиг.4 по рассчитанному на базе измеренных 11 и 11 значению К . Очевидно, что в этом случае для запоминанияФормулы (2) и одной кривой потребуется значительно меньший объем памяти ЭВИ.Для проверки предлагаемого способа на собранной установке были проведены измерения значений О, и 11для образца исследуемой бумаги неизвестной толщины и влажности. Получены следующие величины: 11 165,7 мВ;П = 11,6 мВ, По формуле (1) длятолщины этого образца получена величина д = 9 мкм. По номограммам нафиг.З и значению 11 для этой толщиныЙ получено искомое значение влажности (Д = 113. Значение влажности этогообразца, определенное весовым методом, оказалось равным 10,87. (относительная ошибка около 2 У),По этим же значениям Н , 11- и-(Кп = 225 см для этого же образцабумагп проведен расчет коэффициентапо формуле (2). Получено значениеК = 3434 см . Иэ графика на фиг,4для этого значения К получается исРкомое значение влажности 103. Болеенизкое значение по сравнению с полученным весовым методом естественно,т.к. из графика фиг.4 видно, чтонеобходимое условие правомочностииспользования формулы (2) для оценкивлажности, а именно выполнение экспоненциальной зависимости (4), в данном случае нарушается (зависимость1 п Н И) нелинейна), что и должноприводить к некоторому занижению результата.Формула изобретенияНомограммы, изображенные на фиг.З, могут быть введены в память вычислительной машины.Оценка влажности по значениям О 1 и Оп значительно упрощается, если зависимость Н(д) может быть с достаточной точностью аппроксимирована экспонентой (4). На фиг,4 Способ контроля влажности плоских волокносодержащих светопропускающих. материалов, преимущественно конденсаторной бумаги, заключающийся в том, что освещают исследуемый мате" риал первым и вторым пучками света нормально к его поверхности, регистрируют с помощью фотоприемника про 1 6580( 7шедшие сквозь материал световые потоки Р и Р соответственно и по ука 2,занным %личинам судят о влажностиматериала, причем спектральный составпервого светового пучка выбирают вобласти прозрачности воды, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности контроля влажностиисследуемого материала в процессе его 10производства при возможном измененииего толщины, измерения первого и второго световых потоков Фи Ф, прошедших сквозь исследуемый материал,производят в телесных углах й,е 2 п и 15Я2 соответственно, выводят иэсветовых потоков исследуемый материал, измеряют при неизменной геометрии световой поток Фпадающий нафотоприемник от первого светового 20потока при отсутствии исследуемогоматериала, и световой поток Ф , падающий на фотоприемник от второго светового потока при отсутствии исследуемого материала, а о влажности судят по известным экспериментальным номограммам зависимости светового потока Ф от влажности, построенным по измерениям на контрольных образцах исспедуемого материала известной толщины и влажности, причем толщину контролируемого материала определяют из выраженияЙ = -"- (1 п Р - 1 п Р )1Кпгде К - коэффициент поглощения свепта первого пучка исследуемым материалом, или по известной экспериментальной зависимости от влажности коэффициента рассеяния К, который вычисляют по формуле1 п Ро 2 1 п РкК =К ( - - --- 1),1 пЮ п 41658047 Ф,фй Редактор Е.Полионова Закаэ 2431 Тираа 426 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Пронэводственно-издательскиЯ комбинат "Патент", г. Увгород, ул. Гагарина, 101 Ир(10 сРв Составитель В.КалечицТехред Л.СердюковаКоРРектоР С,Шекмар