способ определения тонины волокон

Формула изобретения

Способ определения тонины волокон, заключающийся в том, что подвергают образец из волокон сжимающей нагрузке, прозвучивают его, измеряют амплитуду прошедших акустических колебаний и учитывают ее при расчете тонины волокон, отличающийся тем, что сжимающей нагрузке образец подвергают перед прозвучиванием, а затем помещают в акустически-прозрачный держатель, выдерживают до полной релаксации упругой составляющей, помещают в канал датчика и последовательно прозвучивают с четырех продольных граней образца перпендикулярно сжатию, при этом тонину рассчитывают как среднее арифметическое амплитуд прошедших акустических колебаний по четырем граням образца.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля волокнистых материалов и может быть использовано при анализе их параметров в процессах заготовки и переработки.

Известен способ определения тонины волокон овечьей шерсти (ГОСТ 17514-93), по которому из основных частей руна случайным образом отбирают точечные штапельные пробы и формируют контрольную пробу из 10 точечных проб, промывают, прочесывают и нарезают контрольные волокна длиной не более 2 мм и массой 0,2 г. Нарезанные волокна помещают в бюксу, добавляют несколько капель глицерина и на предметное стекло наносят 1-2 капли смеси, устанавливают на предметном столике микроскопа либо ланометра и измеряют тонину в мкм не менее 300 отрезков волокон, разделяют на классы тонины и общую тонину определяют как среднее арифметическое всех результатов измерений. Способ очень длителен, трудоемок, кропотлив и принципиально не может быть применен к оперативному контролю и оценке свойств волокон больших объемов в процессах заготовки и переработки волокон.

Известен способ определения тонины волокон шерсти, заключающийся в том, что разрыхленную массу волокон контрольной пробы помещают в цилиндрический стакан, продувают воздухом и измеряют перепад давления в четырех повторностях трех или четырех проб, среднее арифметическое показаний переводят в микрометры в соответствии с калибровочной таблицей прибора с учетом поправки на температуру и влажность воздуха в помещении [Хлопок сырец. Методы определения сорта. Гост 9679, 3-71].

Недостатком этого технического решения является низкая точность контроля, вызванная изменением объемной плотности волокнистой массы от активного воздействия на нее проходящего воздуха.

Наиболее близким по механической сущности к изобретению является способ определения зрелости (тонины) хлопковых волокон (а.с. № 1013842), заключающийся в том, что подвергают образец из хлопковых волокон сжимающей нагрузке, прозвучивают его, измеряют амплитуду прошедших колебаний и учитывают ее при расчете зрелости хлопковых волокон. Нагрузку прикладывают вдоль направления прозвучивания, а зрелость волокон определяют из отношения излученного и принятого акустических сигналов. [2].

Недостатком известного способа является то, что различная средняя длина и тонина волокон, вызванная различием климатическим и биолого-почвенным, обуславливают низкую точность контроля.

Технической сущностью настоящего изобретения является повышение точности измерения за счет прозвучивания образца с четырех сторон.

Эта сущность достигается тем, что в способе определения тонины волокон, заключающемся в том, что подвергают образец из волокон сжимающей нагрузке, прозвучивают его, измеряют амплитуду прошедших акустических колебаний и учитывают ее при расчете тонины волокон, сжимающей нагрузке образец подвергают перед прозвучиванием, а затем помещают в акустически-прозрачный держатель, выдерживают до полной релаксации упругой составляющей, помещают в канал датчика и последовательно прозвучивают с четырех продольных граней образца перпендикулярно сжатию, при этом тонину рассчитывают как среднее арифметическое амплитуд прошедших акустических колебаний по четырем граням образца.

На фиг.1 - блок-схема устройства, реализующего способ.

На фиг.2 - схема держателя волокон.

Устройство для определения тонины (фиг.1) содержит корпус 1, измерительный датчик 2, вид сбоку вдоль формирующего канала, с держателем испытуемого материала.

Соосно установленные на противоположных сторонах канала модуль пьезоизлучателя 3 и модуль пьезоприемника 4. К пьезоэлементу излучателя подключен генератор электрических колебаний 5 и к пьезоэлементу 4 - измеритель акустического сигнала 6.

Держатель волокон показан на фиг.2 и представляет собой сварную клетку из упругих стержней.

Способ реализуется следующим образом.

Образец волокон заданной массы порядка 0,2 г, предварительно сжимают и устанавливают в держатель волокно, выдерживают до релаксации, затем помещают в канал датчика и подвергают прозвучиванию, прошедший акустический сигнал фиксируют, держатель волокон с образцом извлекают из канала, последовательно поворачивают и прозвучивают четыре грани держателя волокон, фиксируя прошедшие акустические колебания при постоянном уровне сигнала излучателя, а среднюю тонину рассчитывают как среднеарифметическое от прошедших колебаний.

Таблица 1
Данные измерений при прозвучивании тонкорунной шерсти
Номер опыта	Показания	Среднее значение	Лабораторное значение	% отклонение величин
1 грань	ср. знач.
1	20,473	19,396	20,833	19,396	20,025	19,745	3,687	1,416
2	18,335	19,276	22,473	19,276	19,840	7,141	0,481
3	20,855	19,037	18,354	19,516	19,441	5,622	1,542
4	19,995	19,276	20,593	19,396	19,815	1,266	0,355
5	19,995	19,396	20,473	19,156	19,755	1,266	0,051

Таблица 2
Данные измерений при прозвучивании полутонкорунной шерсти
Номер опыта	Показания	Среднее значение	Лабораторное значение	% отклонение величин
1 грань	ср. знач.
1	40,652	38,512	41,365	38,512	39,760	39,245	1,407	1,313
2	40,988	38,275	40,652	38,275	39,547	1,743	0,770
3	42,266	37,799	40,414	38,750	39,807	3,021	1,433
4	44,001	38,275	38,000	38,512	39,697	4,755	1,151
5	46,001	38,512	36,000	38,037	39,637	6,755	1,000

Опытные измерения показали, что одностороннее прозвучивание образца дает погрешность до 8-9%, а среднеарифметическое от прозвучивания этих же образцов в четырех плоскостях дает погрешность измерения не более 2%, что удовлетворяет требованиям точности промышленного контроля.