Устройство для измерения коэффициента затухания акустических волн в движущемся листовом материале

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ к авторскому свидетельству

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 547689 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.11.75 (21) 2189910/12 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.0277 Бюллетень № 7 (4б) Дата опубликования описания 12.07.77 (51) M. Кл.

G 01 N 29/00

Государственный комитет

Совете Министров СССР по делам изаоретений и открытий (53) УДК

534 321 9 (088 8) (72) Авторы изобретения

P. — И. Ю. Кажис и К. — В. Ю. Бернатонис (71) Заявитель Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ЗАТУХАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН В ДВИЖУЩЕМСЯ ЛИСТОВОМ

МАТЕРИАЛЕ

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и предназначено для контроля качества и определения физических свойств листовых материалов (например бумаги, картона, полимерных мягких кож).

Известно устройство для определения и компенсации разности качества затухания звука при УЗ-контроле материалов (1), (2). В этом устройстве одновременно с обнаружением дефектов улавливается и преобразуется в электрические сигналы амплитуда отраженного звукового сигнала, рассеянного веществом. Из полученного электрического сигнала вычитается регулируемый сигнал сравнения. Разность сигналов непосредстве1шо при проведении контроля поступает на прибор индикации или компенсации.

Однако при помощи такого устройства не возможно определить частотную зависимость затухания УЗ-колебаний в материале. Кроме того, оно малоэффективно при контроле полимерных листовых материалов, двГ1жуц1и хся с большой скоростью. Известно также устройство для контроля механических свойств бумажного полотна, в котором измерение скорости распространения ультразвука и его эатуха1ше в бумажном полотне производится лишь в момент, когда концы ко!Гцентраторов излучателя и приемников будут контактировать с бумажным полотном (3).

Однако механический контакт датчиков

УЗ-колебаний с материалом уменьшает точность и надежность измерения затухания УЗ в полотне, создает интенсивные акустические шумы и не позволяет измерять затухание УЗ в листе уже ири

1О скорости движения ленты 0,2 — 0 5 м/с.

Кроме того, данное устройство не позволяет установить частотную зависимость коэффициента зату- хания УЗ колебаний в движущемся материале.

Целью изобретения является повы1пеиис

15 точности измерения частотной зависимое!и коэффициента затухания ультразвука в движущемся ли стов о м матери алс.

Это достигается тем, что блок измерения имеет два фильтра, электрически связанных соОГГ!етс!!!е!120 HO С ПЕРВЫМ И ВТОРЫМ ПРИЕМИИКами ультразвуковых колебаний!, элемент измереиия

ОТНОШЕНИЯ аМПЛИтУД, ВХОДЫ KOTOPOI0 COCLHIICIII С выходами фи льт ров, и самописец, сос LII! Icll III,IIi сВОим В хо;10!.! с Выходом элемент;1 и эмереиия 25 0 ГIIALLIclLIIH;I!111.н!1,.1,:l и хо,!Ом с фи:Iь !р:!" !и

547689

5 !

i5

Ввиду того, что измерение коэффициента затухания акустических колебаний производится бескон тактным методом, точность и надежность измерения не зависит от скорости движения материала. Кроме того, между неподвижной опорой и движущимся листовым материалом существует сухое трение, вследствие чего в полотне генерируются широкополосные ультразвуковые колебания, которые распространяются по плоскости листа и часп чно излучаются в окружающую среду, Производимый листовой материал является практически неограниченной средой (по длине сотни метров) . I По сравнению с длиной УЗ-воля, создаваемых иэ. за сухого трения, обладает значительным поглощением УЗ, поэтому отраженными сигналами можно пренебречь. В связи с этим, можно установить частотную зависимость коэффициента затухания УЗ колебаний в движущемся листовом материале. Ha фиг.1 показана функцйонапьная схема устройства; на фиг. 2 представлена частотная характеристика спектральной плотности S/ц шумового сигнала, генерируемого из- за сухого трения между движущимся бумажным полотном 25 (скорость V= 5 м/сек) и неподвижной опорой (точечное шарообразное тело диаметром 22 мм ) .

Устройство содержит неподвижную опору 1, которая нахощпся в непосредственном акустичес. ком контакте с листовым материалом 2, С верхней 30 стороны материала на некотором расстоянии от него последовательно в направлении движения листа установлены первый 3 и второй 4 приемники акустических колебаний, Схема измерения содержит два синхронно перестраиваемых фильт- 85 ра 5 и 6, измеритель отношения амплитуд 7 и самописец 8, причем выход синхросигнала самописца 8 параллельно соединен с управляющими входами обоих фильтров 5 и 6, первый вход измерителя отношения амплитуд7 через первый 40 фильтр 5 подключен к выходу первого приемника 3, а второй вход при помощи фильтра 6 подключен к выходу второго приемника 4, а выход измерителя отношения амплитуд 7 последовательно соединен с входом самописца 8. 45

Устройство работает следующим образом.

Из-за сухого трения между неподвижной опорой 1 и движущимся листовым материалом 2 в последнем генерируются интенсивные широко-по1 лосные ультразвуковые колебания (см, фиг. 2), 50 которые распространяются по плоскости листа.

Эти УЗ-колебания в окружающей среде создают акустическую волну, которая применяется первым 3 и вторым 4 приемниками. Так как приемники установлены последовательно от излучателя иа расстоянии один от другого, поэтому второй пр1: мник принимает акустические сигналы, прошедшие дополнительный путь по плоскости листа, относительно акустических сигналов, при|ымаемых первым приемником, Следовательно, 80

4 второй приемник принимает акустические сигналы меньшими по амплитуде. разница по амплитуде зависит от физических свойств исследуемого материала поглощать акустические колебания.

Принятые сигналы подаются на выходы синхронно перестраиваемых - фильтров 5 и 6, которые одновременно управляются синхросигналом самописца 8, Поэтому на первый и второй входы измерителя отношения амплитуд 7 подаются сигналы определенной одинаковой частоты соответственно от первого 3 и второго 4 приемников. Электрический сигнал, пропорциональный отношению А,/А с выхода измерителя отношения 7 в виде постоянного напряжения подается на самописец 8, где AI и А> амплитуды акустических сигналов, соответственно принятых первым 3 и вторым 4 приемниками. Коэффициент затухания а определяют по формуле.

ZOeg — „Е 5 — „

Ят Ат

ОС -"

ЬРгардР ЛЕРНЕР L /,1

ht — расстояние между приемниками г. выдерживается постоянным; поэтому, непрерывно регистрируемое значение А, /А „на ленте с логарифмической шкалой самописца определяет однозначно а. Шкала самописца градуируется в единицах затухания (g Б/м) .

Фильтры, управляемые самописцем, последовательно перекрывают широкий частотньп диапазон.

Поэтому данное устройство автоматически определяет частотную зависимость коэффициента затухания УЗ-колебаний а в движущемся листовом материале. При измерении на других расстояниях это учитывается калибровкой самописца 8.

Величинаа связана с молекулярной структурой, состоянием материала и в большинстве случаев не может быть вычислена теоретически. Поэтому уделяется большое внимание экспериментальному определению а.

Необходимо отметить, что частотная зависимость а дает значительную информацию о структуре поли мерных материалов, в частности бумаги, картона, искусственных кож и т.д.

Испытания показали надежность и большую точность устройства при определении зависимости коэффициента затухания УЗ- колебаний а в листовых материалах, движущихся со скоростью до

20 м/сек. Поэтому внедрение предлагаемого устройства позволит контролировать механические свойства полимерных листовых материалов во время их изготовления, что до минимума сократит время испытании и регулирования технологического оборудования, создает возможность автоматического управления технологическим процессом.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения коэффициента затухания акустических волн в движущемся

547689 листовом материале, содержащее излучатель, первый и второй приемники ультразвуковых колебаний, и блок измерения, отлича ющ ее си тем, что, с целью повышения точности, блок измерения имеет два фильтра, электрически связанных соответственно с первым и вторым приемниками ультразвуковых колебаний, элемент измерения отношения амплитуд, входы которого соединены с выходаьы фильтров, и саьюписец, соединенный своим входом с выходом элемента измерения отношения амплитуд, а входом с фильтрами.

2.устройство поп1, отличающееся тем, что излучатель ультразвуковых колебаний

,в ыполнен в виде неподвижной опоры, установленной с возможностъю взаимодействия с движущимся листовым материалом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР У 169903Ä

М.Кл G01 и 29/00, 1963 г.

2. Патент Франции М" 2195351, М.Кл.т 6 01 )Nт

29/04, 1974 r.

3. Авторское свидетельство СССР и 323738

М.Кл G 01 N ЗЗ/34, 1972 г.

547689

Составитель Г. Карташев

1 г брсд А. Богдан

I«ë»» îð А. Б«р

Корректор I,. (кучка

Заксi 874/98 р»раж 1101 Полли«нос

ПНИИПИ Государственного комитета (овсга Мини«гров СССР по делам изобретении и открыл ий!! 3035, Москва, Ж -35, Раугнская наб., л. 4/5

Филиал ППП "Патсн1", г. Ужворол, ул, Проектная, 4

_#_D 1000 2000 000 10000 20000 ЯЮ //0000 f, Гц

Фиг. Р