RU1794247C - Способ определени стандартизированных показателей неоднородности просвета бумаги - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : движущийс  образец бумаги просвечивают узким световым пучком. Прошедший лист бумаги световой поток преобразуетс  фотоприемником в электрический сигнал, переменна  и посто нна  составл ющие которого измер ютс  двум  различными вольтметрами. Один из вольтметров измер ет среднеквадратичное значение переменной составл ющей V , а второй - посто нную составл ющую напр жени  U-, Коэффициент вариации U определ ют как отношение /U-и выражают в процентах. С выхода внутреннего усилител  вольтметра переменного напр жени  усиленный сигнал подаетс  на счетчик числа импульсов, Средний линейный размер оптической макроструктурной неоднородности определ ют как отношение длины линии сканировани  световым пучком, пройденной за определенный промежуток времени, к числу импульсов переменной составл ющей напр жени  за тот же интервал времени. 1 ил. ел с

Description

Изобретение относитс  к способам неразрушающего контрол  светопроницаемых материалов, например бумаги.

Известен способ, предназначенный дл  -автоматического контрол  просвета бумаги в процессе ее выработки. Измер ютс  посто нна  и переменна  составл ющие сигнала фотоумножител . Стрелочный индикатор непрерывно показывает контрастность неоднородностей бумаги безотносительно к их размерам, а самописец регистрирует эту величину.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ определени  характера просвета бумаги, использованный в работе. Узкий пучок света пр моугольного сечени  1,0 X

0,66 мм2 просвечивает испытуемый образец бумаги, зажатый между двум  стекл нными Чр дисками и вращающийс  с посто нной ско- -Р ростью. Образец перемещаетс  так, что он Ю может просвечиватьс  по 15 окружност м разного радиуса. Предусмотрена стабили- заци  переменного напр жени  питани  осветител  и посто нного напр жени  w питани  фотоэлемента и усилител  фотото- г ка. Вакуумный фотоэлемент включен в схе- Ј му лампового усилител -анализатора. Фототок через катодный повторитель подаетс  на вход усилител . Посто нна  составл юща  контролируетс  милливольтметром, включенным в катодный мост собранный на двух пентодах. Переменна  составл юща 

через переходный конденсатор подаетс  на промежуточный усилитель и далее на двойной триод в качестве анодной нагрузки которого включена выпр мительна  мостова  схема с LC-фильтром и милливольтметром в одной из диагоналей. Показани  этого милливольтметра принимаютс  в качестве ве- личины переменной составл ющей. Описанна  схема позвол ет производить запись фототоков на кинопленку шлёйфо- вым осциллографом. За характеристику неоднородности просвета принимаетс  величина переменной составл ющей при поддержании посто нной составл ющей на неизменном уровне. Последнее достигает- с  регулировкой светового патока с помощью серого клина микрофотометра.

Недостатком способа  вл етс :

Питание осветител  переменным, хот  и стабилизированным напр жением вно- сит в сигнал фотоэлемента переменную составл ющую, котора  складываетс  с переменной составл ющей вызванной неоднородностью просвета и может заметно исказить результат дл  образцов бумаги с достаточно равномерным-просеетом. Кроме того требуетс  также посто нный контроль за коэффициентом усилени  электронной схемы и показателем неоднородности  вл етс  (при условии неизменности величины посто нной составл ющей дл  разных образцов ) величина среднего отклонени  от среднего, а не коэффициент вариации. Способ также не предусматриваетопределени  среднего размера неоднородности или дру- гой линейной или поверхностной характеристики бумаги.: .

Целью изобретени   вл етс  повышение объективности оценки неоднородности просвета бумаги и экспрессное определе- ние стандартизованных показателей неоднородности просвета.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе определени  стандартизованных показателей неоднородности просвета бу- маги - коэффициента вариации прошедшего через образец световогопотока и среднего линейного размера оптической мэкроструктурной неоднородности бумаги путем просвечивани  движущегос  образца коллимиррванным лучом света, преобразовани  светового сигнала, прошедшего через образец, в электрический с помощью фотоприемника, разделенного измерени  переменной и посто нной составл ющий сигнала, отличающийс  тем, что, с целью повышени  объективности оценки неоднородности просвета бумаги и экспрессного определени  стандартизованных показателей неоднородности просвета измер ют

среднеквадратичное значение переменной составл ющей и число импульсов переменной составл ющей электрического сигнала, после чего одновременно вычисл ют коэффициент вариации по формуле

и.

100%,

где U - среднеквадратичное значение переменной составл ющей электрического сигнала независимо от его формы;

и--посто нна  составл юща  электрического сигнала,

и средний линейный размер оптической макроструктурной неоднородности бумаги как отношение длины линии сканировани , пройденной за определенный промежуток времени к числу импульсов переменной составл ющей напр жени  за то же врем .

Способ осуществл етс  следующим образом: движущийс  образец бумаги просвечивают узким световым пучком; прошедший лист бумаги световой поток преобразуетс  фотоприемником в электрический сигнал, переменна  и посто нна  составл ющие которого измер ютс  двум  различными вольтметрами. Один из вольтметров измер ет среднеквадратичное значение переменной составл ющей U , а второй -т посто нную составл ющую напр жени  U-. Коэффициент вариации U определ ют как отношение

U

IU

и выражают в процентах, с выхода внутреннего .усилител  вольтметра переменного напр жени  усиленный сигнал подаетс  на счетчик числа импульсов. Средний линейный размер оптической макроструктурной неоднородности определ ют как отношение длины линии сканировани  световым пучком,.пройденной за определенный промежуток времени к числу импульсов переменной составл ющей напр жени  за тот же интервал времени.

. Измерени  занимают по времени до 5 мин за образец, включа  и врем  обсчета, а врем  визуальной оценки качества бумаги, требующее сравнительного анализа не поддаетс  определению, т.к. зависит 6т числа экспертов и образцов, представленных дл  сравнени . При ручном способе фотометри- роеани  образцов на измерени  и обработку результатов требуетс  не менее часа при длине дорожки сканировани  100 мм.

Изобретение иллюстрируетс  чертежом .

Установка дл  реализации способа состоит из источника 1 света, стабилизирован- ного выпр мител  2, диафрагмы 3, движущегос  образца 4 бумаги, двух стекл нных дисков 5, электромотора 6, автотрансформатора 7, коллиматора 8, фотодиода 9, милливольтметра 10, вольтметра 11, усилител  12, частотомера 13, вогнутого зеркала 14.

Установка работает следующим образом .

Луч света от источника 1, который питаетс  от стабилизированного выпр мител  2, пройд  через диафрагму 3 фокусируетс  на исследуемый образец 4, зажатый между двум  стекл нными дисками 5. Диски привод тс  во вращение электродвигателем 6, который питаетс  от сети через автотрансформатор 7. Свет, прошедший бумажный лист через коллиматор 8, попадает на фотодиод 9. С нагрузочного сопротивлени  фотодиода напр жение подаетс  на вход милливольтметра 10, измер ющего среднеквадратичное значение переменной составл ющей сигнала U и через интегрирующую RC-цепочку на вход вольтметра 11, измер ющего посто нную составл ющую сигнала. С выхода внутреннего усилител  вольтметра 10 переменное напр жение, пропорциональное входному сигналу, подаетс  на усилитель 12, нагруженный на потенциометр . Сигнал с подвижного контакта потенциометра подаетс  на вход частотомера 13. При установившейс  скорости вращени  образца расчеты производ т по формулам

и -fji юо%

(D

где U - коэффициент вариации;

U - показани  по шкале милливольтметра 10;

U - показани  на табло вольтметра 12 в мВ.

2лР Ј.

(2)

где I - средний размер неоднородности;

R - радиус дорожки сканировани  (рассто ние от центра светового пучка до оси вращени  образца), мм;

fo - частота вращени  образца, Гц;

f - показани  частотомера 13, Гц.

В качестве осветител  в установке используетс  переделанна  осветительна  система микрофотометра. В ней усилен световой поток в сторону образца за счет замены задней и боковой линз осветител 

вогнутыми зеркалами 14, а на станине микрофотометра укреплена подвижна  каретка с электродвигателем 6, позвол юща  перемещать электродвигатель с укрепленным на

его оси образцом и таким образом устанавливать желаемый радиус окружности, по которой проводитс  сканирование световым пучком.

Частоту вращени  образца можно измер ть двум  способами:

1. Измер   частоту светового сигнала от зеркальца, укрепленного на оси электродвигател  с помощью вспомогательного источника света и фотоприемника. В этом случае частотомер позвол ет сразу получить отношение f0/f.

2. Регистриру  свет проход щий через узкий ( 3 мм) вырез на периферии образца с помощью фотодиода 9 и цепочки 10-12-13

с переключением шкалы милливольтметра. Хот  в этом случае измерение f0 и f разнесены во времени, предварительные измерени  показали, что при фиксированном значении напр жени  питани  скорость

вращени  электромотора остаетс  посто нной в пределах ± 1% от среднего, что существенно ниже экспериментального разброса I, измеренных по разным дорожкам сканировани  дл  одного и того же

образца.

Сопротивление RI 62 КОм подобрано экспериментально из услови , чтобы диод работал в линейной части характеристики во всем примен емом диапазоне изменени  светового потока. Посто нна  НС-цепочки , равна  1 с (R 1 МОм, С 1 мкФ) на пор док больше времени одного оборота образца. Кроме того, RC-цепочка отфильтровывает наводку 50 Гц. 0,5 мВ, котора  в

ее отсутствие идет от входа вольтметра 1 . Милливольтметр 10 имеет выход широкополосного усилител  с амплитудой на выходе до 100 мВ (при отклонении стрелки на конечную отметку шкалы независимо от поддиапазона измерений). Так как порог срабатывани  частотомера 13 составл ет 0.3 В, требуетс  ввести усилитель 12 с коэффициентом усилени  10 и максимальной амплитудой выходного сигнала 10 В. При

этом на выходе усилител  все входные сигналы с амплитудой выше 10 мВ дают пр моугольные импульсы с амплитудой 10 В. Делитель на потенциометре R позвол ет выбрать такое положение, когда импульсы, вызванные усилением шума вольтметра и собственным шумом усилител  частотомером не считаютс , а все импульсы сигнала с фотодиода, с амплитудой большей чем 0,003 от максимальной считаютс  независимо от

их амплитуды. Полоса пропускани  усилител  100 Гц -20 кГц.

При мер. Исследовалось качество просвета офсетной бумаги при различных отношени х скорости машины DM и скорости сетки Uc.

Измерени  производились следующим образом.

Электронные приборы прогревались в течение времени, указанного в прилагаемых к ним-инструкци х. Из исследуемого листа бумаги вырезалс  круглый образец диаметром 200 мм с центральным отверстием 10 мм. На его периферии вырезалась щель шириной 3 мм и длиной 5 мм. Образец зажималс  между стекл нными дисками. При неподвижном образце провер лось отсутствие наводок (нулевые показаний милливольтметра переменного напр жени  и частотомера) при световом пучке перекрытом образцом и показании вольтметра посто нного тока около 100 мВ. Посто нна  составл юща  регулировалась напр жением накала осветител . Затем мотор с закрепленным на нем образцом перемещалс  так, чтобы при вращении образца луч света мог проходить через вырез на периферии и подавалось напр жение питани  на мотор

(50 Гц) - 100 В. При этом вход милливольтметра 10 переключалс  на наиболее грубую шкалу, т.к. освещенность фотодиода через бумагу в дес тки раз меньше, чем через стекло. После того как показани  частотомера стабилизировались делалс  отсчет показаний fo (врем  отсчета 10 с). Мотор передвигалс  в положение, соответствующее радиусу сканировани  90 мм (в р де случаев начальный радиус меньше, т.к.

часть образца зан та маркировкой). После стабилизации показаний частотомера снимались показани  f, U- и U соответственно с частотомера, вольтметров посто нного и переменного напр жений. Образец пе

реводилс  в положение соответствующее следующему радиусу сканировани  и процедура повтор лась. В конце измерений повтор лось измерение fo. После чего выключалось питание электродвигател  и

производилась смена образца.

Формул аизобретени   Способ определени  стандартизованных показателей неоднородности просвета бумаги-коэффициента вариации прошедшего через образец светового потока и среднего линейного размера оптической макроструктурной неоднородности бумаги путем просвечивани  движущегос  образца кол имированным лучом света, преобразовани  светового сигнала, прошедшего через образец, в электрический с помощью фотоприемника, раздельного измерени  переменной и посто нной составл ющих сигнала, о т л и чаю щи и с   тем, что, с целью повышени  объективности оценки неоднородности просвета бумаги и экспрессного определени  стандартизованных показателей неоднородности просвета , измер ют среднеквадратичное значение переменной составл ющей и чис

ло импульсов переменной составл ющей электрического сигнала, после чего одновременно вычисл ют коэффициент вариации по формуле,

и -100%,

где U - среднеквадратичное значение пе- ременной составл ющей электрического сигнала независимо от его формы;

U- - посто нна  составл юща  электрического сигнала и средний линейный размер оптической макроструктурной нео- днородности бумаги, как отношение дли- ны линии сканировани , пройденной за определенный промежуток времени, к числу импульсов переменной составл ющей напр жени  за то же врем .

р

ж

Л

//

С