SU922633A1 - Phtoelectric device for measuring textile material density - Google Patents

Description

Изобретение относится к трикотажному и текстильному производст ву и может быть использовано для контроля плотности волокнистых материалов.The invention relates to knitwear and textile manufacturing and can be used to control the density of fibrous materials.

•5•5

Известное фотоэлектрическое устройство для непрерывного контроля веса единицы длины волокнистой ленты имеет источник инфракрасного (ИК) излуг чения , уплотнитель, через который протягивается волокнистая лента, оптический клин, фотодатчик уставкй, измерительный фотодатчик, два логарифмических» усилителя , сумматор и электронную схему обработки сигналов, поступающих от фотодатчиков. Источник ИК-излучения, измерительный фотодатчик и логарифмический усилитель образуют измерительный канал, а контрольный канал состоит из источника излучения, фотодатчика, уставки, оптического клина и второго логарифмического усилителя [1].The known photovoltaic device for continuous control of the weight of a unit length of a fiber tape has an infrared (IR) source, a seal through which the fiber tape is drawn, an optical wedge, a setpoint photosensor, a measuring photosensor, two logarithmic amplifiers, an adder and an electronic signal processing circuitry from photosensors. The IR radiation source, a measuring photosensor and a logarithmic amplifier form a measuring channel, and the control channel consists of a radiation source, a photosensor, a set point, an optical wedge, and a second logarithmic amplifier [1].

Световой поток, пропущенный и рассеянный материалом.·; попадает на измерительный фотодатчик. Второй луч от того же источника излучения через оптический клин, служащий задатчиком эталонного значения развеса, попадает на фотодатчик уставки⁰.Таким образом, на выходе фотодатчиков возникают ЭДС, пропорциональные соответственно измеряемому и номинальному (контрольному) значениям развеса исследуемого материала. С выхода сумматора, на который подаются сигналы с логарифмических усилителей измерительного* и контрольного каналов, снижают напряжение и равное¹ разност^ логарифмов этих ЭДС. Этим достигается линейная зависимость от значения поверхностной плотности массы исследуемого материала.The luminous flux transmitted and scattered by the material. ·; hits the measuring photosensor. The second beam from the same radiation source through the optical wedge, which serves as the master of the reference weight value, hits the setpoint photosensor ^0. Thus, at the output of the photosensors emfs are proportional to the measured and nominal (control) values of the studied material weight, respectively. From the output of the adder, which receives signals from the logarithmic amplifiers of the measuring * and control channels, the voltage is reduced and equal to ¹ difference ^ of the logarithms of these EMFs. This achieves a linear dependence on the value of the surface density of the mass of the investigated material.

Для' экспоненциальной кривой поглощения электромагнитного излучения веществом материала прошедший R, и отраженный от него потоки излучения могут быть представлены следующим образом _{F = г} , ^г< о**For an exponential absorption curve of electromagnetic radiation by a material substance, the transmitted R and the radiation flux reflected from it can be represented as follows: _{F = r} , ^r <o **

-(t+Wm (1) (2)- (t + Wm (1) (2)

4= ^Го^е материал поток поглощения;4 = ^G o ^e material absorption flow;

где Fp- падающий на излучения;where Fp is incident on radiation;

к- коэффициент s - коэффициент рассеяния;k - coefficient s - scattering coefficient;

Ц- коэффициент, зависящий от свойств светорассеивающей ; среды;C - coefficient depending on the properties of light-scattering; environment;

m -плотность массы исследуемого материала.m is the mass density of the investigated material.

Тогда в случае линейности световых характеристик фотоэлементов на выходе измерительного фотодатчика имеем (3) где Бф- интегральная чувствительность фотодатчика.Then, in the case of linearity of the light characteristics of the photocells at the output of the measuring photosensor, we have (3) where Bf is the integrated sensitivity of the photosensor.

На выходе контрольного фотодатчика получаемAt the output of the control photosensor we get

F₀K^, (4) где К^- коэффициент ослабления потока 30 излучения оптическим клином.F ₀ K ^, (4) where K ^ is the attenuation coefficient of the radiation flux 30 by an optical wedge.

Поделив (3) на (4) и беря от обеих частей равенства логарифм, получаем £п U - £п О · = - ^к+( 1-4)51 т+, т.е. с выхода сумматора снимают сигнал, пропорциональный поверхностной плотности исследуемого продукта. ⁴⁰ Dividing (3) by (4) and taking the logarithm from both sides of the equality, we get £ n U - £ n О + = - ^ к + (1-4) 51 т +, i.e. a signal proportional to the surface density of the test product is removed from the output of the adder. ⁴⁰

Недостатком этого устройства является зависимость результата измерения от различных дестабилизирующих факторов, свойственных различным видам текстильного продукта (.цвет, ⁴⁵ сырье .и др.). Это объясняется тем, что из постоянных величин, входящих в формулу (1) (К, S, ч ), наиболее подвержены влиянию этих факторов коэффициенты S и Ч.The disadvantage of this device is the dependence of the measurement result on various destabilizing factors inherent in various types of textile product (. Color, ⁴⁵ raw materials, etc.). This is because of the constant values included in formula (1) (K, S, h), the coefficients S and Ch are most affected by these factors.

Цель изобретения - повышение точности измерения.The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurement.

Указанная цель достигается тем, что фотоэлектрическое устройство для измерения плотности текстильных мате- ^5S риалов содержит источник излучения, фотодатчик уставки, соединенный через логарифмический усилитель с одним из входов сумматора, измерительный фотодатчик,, второй логарифмический усилитель, своим выходом подключенный ко второму входу сумматора, выход которого связан через счетный блок с регистратором, имеет после довательно соединенные фотодатчик·. отраженного от материала потока излучения, нелинейный преобразователь и делительное звено, причем второй вход делительного звена подключен к выходу измерительного фотодатчика, а его выход связан с входом второго логарифмического усилителя.This goal is achieved by the fact that the photovoltaic device for measuring the density of textile materials ^5S contains a radiation source, a photosensor setpoint connected through a logarithmic amplifier to one of the inputs of the adder, a measuring photosensor, a second logarithmic amplifier, connected with its output to the second input of the adder, output which is connected via a counting unit to the recorder, has a photosensor · connected in series. the radiation flux reflected from the material, a non-linear converter and a dividing link, the second input of the dividing link connected to the output of the measuring photosensor, and its output connected to the input of the second logarithmic amplifier.

На чертеже показана электрическая схема предлагаемого устройства.The drawing shows an electrical diagram of the proposed device.

Устройство содержит источник ИКизлучения 1, оптический клин 2, фотодатчик уставки 3, измерительный фотодатчик 4,.фотодатчик отраженного от полотна потока ИК-излучения 5. нели'нейный преобразователь напряжения 6, делительное звено 7, логарифмический усилитель 8,второй логарифмический усилитель 9, сумматор 10, счетный блок 11 и регистратор 12.The device contains a source of IR radiation 1, an optical wedge 2, a photosensor of the setpoint 3, a measuring photosensor 4, a photosensor of the infrared radiation reflected from the web 5. non-linear voltage converter 6, dividing link 7, logarithmic amplifier 8, second logarithmic amplifier 9, adder 10, a counting unit 11 and a recorder 12.

Устройство работает следующим, об!разом.The device works as follows.

Поток ИК-излучения от источника 1 падает на контролируемый продукт. Прошедший через исследуемый продукт поток излучения попадает на измерительный фотодатчик 4. Возникающее на выходе датчика напряжение пропорционально выходному из полотна потокуThe flux of infrared radiation from source 1 falls on the controlled product. The radiation flux passed through the product under investigation falls on the measuring photosensor 4. The voltage arising at the output of the sensor is proportional to the output from the web

Отраженный от продукта поток F^ попадает на фотодатчик 5. Возникающее на выходе фотодатчика напряжение пропорционально потокуThe flux F ^ reflected from the product enters the photosensor 5. The voltage arising at the output of the photosensor is proportional to the flux

Одновременно поток излучения от источника 1 подается через оптический клин на фотодатчик уставки, с выхода которого он поступает на сумматор 10 через второй логарифмический усилитель 9С выхода фотодатчика 5 напряжение подается на нелинейный преобразователь , осуществляющий преоб разованиеAt the same time, the radiation flux from the source 1 is fed through an optical wedge to the setpoint photosensor, from the output of which it goes to the adder 10 through a second logarithmic amplifier 9C of the output of the photosensor 5, the voltage is supplied to a nonlinear converter that converts

W UbT ’ где U^_b|- преобразованное напряжение на выходе нелинейного преобразователя;W UbT 'where U ^ _{b |} - converted voltage at the output of the nonlinear converter;

.922633 напряжение на входе нелинейного преобразователя; постоянные коэффициенты, образом., с выхода нелинёйМ . Таким_ч ного преобразователя напряжения 6 будет сниматься напряжение Uj , пропорциональное следующему выражению , В схеме делительного звена 7 происходит алгебраическое вычитание степеней и на выходе ее образуется сигнал Оф , пропорциональный следующему выражению *.922633 input voltage of a nonlinear converter; constant coefficients, thus., from the output of non-linear M. Thus _h-frequency voltage converter 6 is removed the voltage Uj, proportional to the following expression, in dividing circuit unit 7 occurs algebraic subtraction degrees and its output signal is formed Of proportional to the following expression *

-[K<W) 5]+[Κ·Ι *S4>to- [K <W) 5] + [Κ · Ι * S4> to

- Это напряжение поступает на измерительный логарифмический усилитель 8 и далее на сумматор 10. При выполнении условия ,- This voltage is supplied to the measuring logarithmic amplifier 8 and then to the adder 10. When the condition is met,

-(ι-Ч) S=S4·-— ♦·, (а это можно осуществить с помощью предварительной настройки устройства на данный вид исследуемого материала) , при котором выражение- (ι-Ч) S = S4 · -— ♦ ·, (and this can be done by pre-setting the device for this type of material under study), in which the expression

-d-fi S +SIf— = О, погрешность от наличия нестабильных коэффициентов S и Ч’ полностью устраняется.-d-fi S + SIf— = О, the error from the presence of unstable coefficients S and P ’is completely eliminated.

Экономическая эффективность от . внедрения предлагаемого устройства достигается за счет повышения точности измерения плотности текстильных материалов, так как использова25 ние дополнительного канала - фотодатчика и схемы обработки отраженного от полотна потока излучения ; уменьшает составляющую погрешности, обусловленную влиянием зависимости прошедшего через исследуемый материал потока излучения от его цветовой окраски и другим дестабилизирующих факторов..Cost effectiveness from. the introduction of the proposed device is achieved by increasing the accuracy of measuring the density of textile materials, since the use of an additional channel — a photosensor and a processing circuit of the radiation flux reflected from the web; reduces the error component due to the influence of the dependence of the radiation flux transmitted through the studied material on its color and other destabilizing factors ..

Claims (1)

Изобретение относитс  к трикотажному и текстильному производст ву и может быть использовано дл  кон рол  плотности волокнистых материалов . Известное фотоэлектрическое устро ство дл  непрерывного контрол  веса единицы длины волокнистой ленты име .ет источник инфракрасного (ИК) излуг чени  , уплотнитель, через который прот гиваетс  волокниста  лента, опт ческий клин, фотодатчик уставки, изм рительный фотодатчик, два логарифмическихв усилител  , сумматор и электронную схему обработки сигналов, поступающих от фотодатчиков. Источник ИК-излучени , измерительный фотодатчик и логарифмический усилитель обра зуют измерительный канал, а контроль ный канал состоит из источника излучени , фотодатчика, уставкй, оптического клина и второго логари(})Мй еского усилител  П. Световой поток, пропущенный и рассе нный матёриалом.у попадает на измерительный фотодатчик. Второй луч от того же источника излучени  через оптический клин, служащий задатчиком эталонного значени  развеса, попадает на фотодатчик уставки .Таким образом , на вы.ходе фотодатчиков возникают ЭДС, пропорциональные соответственно измер емому и номинальному (контрольному) значени м развеса исследуемого материала. С выхода сумматора, на который подаютс  сигнЬлы с логарифмических усилителей измерительного и контрольного каналов, снижают напр жение и равноб разност11 логарифмов этих ЭДС. Этим достигаетс  линейна  зависимость от значени  поверхностной плотности массы исследуемого материала. Дл  экспоненциальной кривой поглощени  электромагнитного излучени  веществом материала прошедший F;, и отраженный F(j от негр потоки излучени  могут быть представлены следующим образом Р, Г/ (1) -(fc-v5f)m . где Fp- падающий на материал поток излучени ; k- коэффициент поглощени ; S - коэффициент рассе ни ; I/- коэффициент, завис щий от свойств светорассеивеющей : средь m -плотность массы исследуемог материала. Тогда в случае линейности свето вых характеристик фотоэлементов на выходе измерительного фотодатчика имеем tf .,.(-4)SJttj V - где 5ф- интегральна  чувствительность фотодатчика. На выходе контрольного фотодатчи ка получаем У ,К,д, где К,- коэффициент ослаблени  пото излучени  оптическим клином Поделив (3) на (U) и бер  от обе их частей равенства логарифм, получ ем fn f-en U. (Hj5lm+fn-rr Т.е. с выхода сумматора снимают си нал, пропорциональный поверхностной плотности исследуемого продукта . Недостатком этого устройства  в л етс  зависимость результата измерени  от различных дестабилизирующих факторов, свойственных различны видам текстильного продукта (.цвет сырье .и др.). Это объ сн етс  тем, что из посто нных величин, вход щих в формулу (1) (К, S, V ), наиболее подвержены вли нию этих факторов коэффициенты S и . Цель изобретени  - повышение точ ности измерени . Указанна  цель достигаетс  тем, что фотоэлектрическое устройство дл измерени  плотности текстильных мат риалов содержит источник излучени , фотодатчик уставки, соединенны через логарифмический усилитель с ОДНИМ из входов сумматора, измерительный фотодатчик,, второй логарифмический усилитель, своим выходом подключе1:1ный ко второму входу сумматора, выход которого св зан через счетный блок с регистратором, имеет после довательно соединенные фотодатчик-. отраженного от материала потока излучени , нелинейный преобразователь и делительное звено, причем второй вход делительного звена подключен к выходу измерительного фотодатчика, а его выход св зан с входом второго логарифмического усилител . На чертеже показана электрическа  схема предлагаемого устройства. Устройство содержит источник ИКизлучени  1, оптический клин 2, фотодатчик уставки 3) измерительный фотодатчик 4,.фотодатчик отраженного от полотна потока ИК-излучени  5. нелинейный преобразователь напр жени  6, делительное звено 7, логарифмический усилитель 8,второй логарифмический усилитель 9, сумматор 10, счетный блок 11 и регистратор 12. Устройство работает следующим, обjpaaoM . Поток ИК-излучени  от источника 1 падает на контролируемый продукт. Прошедший через исследуемый продукт поток излучени  попадает на измерительный фотодатчик 4, Возникающее на выходе датчика напр жение и пропорционально выходному из полотна потоку F t/..( , Отраженный от продукта поток F, попадает на фотодатчик 5. Возникающее на выходе фотодатчика напр жение L/л пропорционально потоку . -(MS4)m и Одновременно поток излучени  .от источника 1 подаетс  через оптический клин на фотодатчик уставки, с выхода которого он поступает на сумматор 10 через второй логарифмический усилитель 9. С выхода фотодатчика 5 напр жение Un подаетс  на нелинейный преобразователь , осуществл ющий преобразование ... II lAp JRWГ (бХ где LL.- преобразованное напр жение на выходе нелинейного преобразовател ; и...- напр жение на входе нелине ного преобразовател ; d,ft - посто нные коэффициенты, . Таким образом., с выхода нелиней ного преобразовател  напр жени  6 будет сниматьс  напр жение , про порциональное следующему выражению ( ;,-r/ -t:t , в схеме делительного звена 7 происходит алгебраическое вычитание степеней и на выходе ее образуетс  с 1гнал 1/4 пропорциональный следующему выражению -ItiHV)S +U-|+S4-| m. : Это напр жение поступает на изме рительный логарифмический усилител 8 и далее на сумматор 10. При выполнении услови  , .-3 -(1-Ч) . ( а это можно осуществить с помощью предварительной настройки устройст ва на данный вид исследуемого материала ) , при котором выражение -d-fjs+stf. О, погрешность от наличи  нестабильных коэффициентов S и Ч полностью устран етс . Экономическа  эффективность от . внедрени  предлагаемого устройства достигаетс  за счет повышени  точности измерени  плотности,текстильных материалов, так как использова3« ние дополнительного канала - фотодатчика и схемы обработки отраженного от полотна потока излучени  ; уменьшает составл ющую погрешности, обусловленную вли нием зависимости прошедшего через исследуемый материал потока излучени  от его цветовой окраски и других дестабилизирующих факторов.. Формула изобретени  Фотоэлектрическое устройство дл  измерени  плотности текстильных маг териалов, содержащее источник излучени , фотодатчик уставки, соединенный через логарифмический усилитель с одним из входов сумматора, измерительный фотодатчик, второй логарифмический усилитель, своим выходом подключенный к второму входу сумматора , выход которого св зан через счетный блок с регистратором, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , оно имеет последовательно соединенные фотодатчик отраженного от материала потока излучени , нелинейный преобразователь и делительное звено, причем второй вход делительного звена подключен к выходу измерительного фотодатчика, а его выход св зан с входом второго логарифмического усилител . Источники информации, прин тые во внимание пои экспеоти е 1. Авторское свидетельство СССР № 2865А5, кл. D 02 HI 1/00, 1971 (прототип),The invention relates to knitwear and textile production and can be used to control the density of fibrous materials. The known photovoltaic device for continuously controlling the weight of a unit of length of a fibrous tape has an infrared (IR) radiation source, a compactor through which the fibrous tape, an optical wedge, a setpoint photosensor, a measuring photosensor, two logarithmic amplifiers, an adder and an electronic signal processing circuit from photosensors. The infrared radiation source, the measuring photo sensor and the logarithmic amplifier form the measuring channel, and the control channel consists of the radiation source, photo sensor, setpoint, optical wedge and second logar (}) My ray amplifier P. Light flux transmitted and scattered by the material. falls on the measuring photo sensor. The second beam from the same radiation source through the optical wedge, which serves as the unit of the reference weight, hits the photosensor of the setpoint. Thus, at the output of the photosensors, EMFs appear that are proportional to the measured value and the nominal (control) weight of the material under investigation. From the output of the adder, to which the signals from the logarithmic amplifiers of the measuring and control channels are supplied, reduce the voltage and the equal differences of the logarithms of these EMFs. This achieves a linear dependence on the value of the surface mass density of the material under study. For an exponential absorption curve of electromagnetic radiation by a material substance passed by F ;, and reflected by F (j from the negro, radiation fluxes can be represented as follows: P, G / (1) - (fc-v5f) m. Where Fp is the radiation flux incident on the material; k is the absorption coefficient; S is the scattering coefficient; I / is the coefficient depending on the light scattering properties: m is the mass density of the material under study.Then, in the case of linearity of the photocell optical characteristics, we have tf.,. (- 4 ) SJttj V - where 5f is integral h sensitivity of the photo sensor. At the output of the control photo sensor, we obtain Y, K, d, where K, is the attenuation coefficient of the radiation flux by the optical wedge. Dividing (3) by (U) and taking from both their parts the equality of the logarithm, we get fn f – en U. (Hj5lm + fn-rr. That is, a signal proportional to the surface density of the product under test is removed from the output of the adder. A disadvantage of this device is the dependence of the measurement result on various destabilizing factors characteristic of different types of textile product (color of the raw material, etc.). ). This is explained by the fact that among the constant values included in formula (1) (K, S, V), the factors S and are most affected by these factors. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. This goal is achieved by the fact that a photoelectric device for measuring the density of textile materials contains a radiation source, a setpoint photosensor, connected through a logarithmic amplifier to ONE of the adder inputs, a measuring photosensor, the second logarithmic amplifier, its output connected: 1: 1 to the second input of the adder, output which is connected via a counting unit with a recorder, has successively connected photosensors. the reflection of the radiation flux from the material, the nonlinear transducer and the separating link, the second input of the separating link being connected to the output of the measuring photosensor, and its output connected to the input of the second logarithmic amplifier. The drawing shows the electrical circuit of the proposed device. The device contains IR source 1, optical wedge 2, setpoint photosensor 3) measuring photosensor 4, photo sensor of reflected infrared radiation flux from the web 5. nonlinear voltage converter 6, divider link 7, logarithmic amplifier 8, second logarithmic amplifier 9, adder 10 , counting unit 11 and the recorder 12. The device operates as follows, objpaaoM. The flux of infrared radiation from source 1 is incident on the monitored product. The radiation flux that passes through the product under test falls on the measuring photosensor 4, the voltage arising at the sensor output is proportional to the flux F t / .. outgoing from the fabric (, the flux F reflected from the product falls on the photo sensor 5. The voltage L / emerging at the photosensor output l is proportional to the flux. - (MS4) m and Simultaneously the radiation flux from source 1 is fed through an optical wedge to the set point photosensor, from the output of which it goes to the adder 10 through the second logarithmic amplifier 9. From the output of the photosensor 5 Un is supplied to a nonlinear converter that performs a conversion ... II lAp JRWG (bH where LL. is the converted voltage at the output of the nonlinear converter; and ...- voltage at the input of the nonlinear converter; d, ft are constant coefficients Thus. From the output of the nonlinear voltage converter 6, the voltage will be removed proportional to the following expression (;, - r / -t: t, the algebraic subtraction of the degrees takes place in the dividing link circuit 7 and it will form at the output 1/4 proportional to the following is pronounced th -ItiHV) S + U- | + S4- | m. : This voltage is applied to the measuring logarithmic amplifier 8 and further to the adder 10. If the condition is satisfied,.-3 - (1-H). (and this can be done by pre-setting the device for this type of material under study), in which the expression -d-fjs + stf. Oh, the error from the presence of unstable coefficients S and H is completely eliminated. Economic efficiency from. introduction of the proposed device is achieved by increasing the accuracy of density measurement of textile materials, since the use of an additional channel — a photosensor and a circuit for processing the radiation flux reflected from a web; reduces the error component due to the influence of the radiation flux passing through the material under study from its color and other destabilizing factors. Claim of the invention A photoelectric device for measuring the density of textile materials containing a radiation source, a setting photosensor connected through one logarithmic amplifier to one of adder inputs, measuring photo sensor, second logarithmic amplifier, with its output connected to the second adder input, output which is connected through a counting unit with a recorder, characterized in that, in order to improve measurement accuracy, it has a series-connected photosensor of the reflected radiation flux from the material, a nonlinear converter and a separating element, the second input of the separating element being connected to the output of the measuring photosensor the output is connected to the input of the second logarithmic amplifier. Sources of information taken into account poi epoti e 1. USSR author's certificate number 2865A5, cl. D 02 HI 1/00, 1971 (prototype), ДхDx С WITH