![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
ИК ОЭП линейной плотности ленты
Сущность работы оптоэлектронных преобразователей линейной плотности (ОЭП ЛП) волокнистых текстильных материалов заключается в ослаблении проходящего через него светового потока с длиной волны 0, 8 – 0, 9 мкм в зависимости от его плотности. С учетом временной нестабильности, влияния температуры и других факторов на пару «светодиод-фотодиод» применяются различные способы коррекции режимов его работы. Функциональная схема ИК ОЭП ЛП ленты или пряжи со структурной коррекцией приведена на рис. 2.67. Устройство работает в двух режимах [16]: контроля и измерения. В режиме измерения выполняются следующие операции: 1) формирование прямоугольных импульсов длительностью порядка 10 мкс с частотой 1 кГц и амплитудой 0, 3 – 0, 5 В (блок 1); 2) формирование импульсов тока величиной 3 – 4 А с указанной частотой и длительностью (блок 2); 3) усиление импульсов фотосигнала с k у = 10000 (блок 5); 4) синхронное на частоте 1 кГц пропускание импульсных сигналов с сохранением их импульсной и амплитудной модуляции (блок 6); 5) пропускание импульсных измерительных сигналов (блок 7); Рис. 2.67. Функциональная схема ОЭП ЛП 6) детектирование и сглаживание измерительных импульсов (блок 8); 7) фильтрация низкочастотной составляющей измерительного сигнала (блок 9); 8) выполнение аналогового вычитания амплитуды измерительного сигнала из единичного опорного U о (блок 10); 9) логарифмирование разностного аналогового сигнала 10) ввод прологарифмированного аналогового сигнала в ЭВМ (блок 12); 11) регистрация и индикация выходного сигнала (блоки 13 и 14). - в режиме контроля: 1) формирование прямоугольных импульсов длительностью порядка 10 мкс с частотой 1 кГц и амплитудой 0, 3 – 0, 5 В 2) формирование импульсов тока величиной 3 – 4 А с указанной частотой и длительностью (блок 2); 3) усиление импульсов фотосигнала с k у = 10000 (блок 5); 4) синхронное на частоте 1 кГц пропускание импульсных сигналов с сохранением их импульсной и амплитудной модуляции (блок 6); 5) формирование управляющего сигнала при рассогласовании между контрольным сигналом и заданным значением U с (блок 15); 6) детектирование и сглаживание контрольных импульсов (блок 16); 7) фильтрация низкочастотной составляющей контрольного сигнала (блок 17); 8) инверсия контрольного сигнала по уровню (блок 18); 9) отработка логической операции «И» по инвертированному и контрольному сигналам (блок 19); 10) формирование сигнала запроса прохождения контрольного сигнала на детектирование и сглаживание измерительных импульсов (блоки 19 и 7); 11) пропускание контрольных импульсов (блок 20); 12) детектирование и сглаживание контрольных импульсов (блок 21); 13) фильтрация низкочастотной составляющей контрольного сигнала (блок 22); 14) сравнение значений заданного U з и контрольного сигналов (блок 23); 15) изменение токовых режимов светодиода до сведения сигнала рассогласования между амплитудой контрольного сигнала с выхода фотодиода и заданным U з значением до нуля. С целью уменьшения влияния влажности волокнистого материала измерения ЛП производятся на двух длинах волн в ИК диапазоне излучения. Схема двухволнового микропроцессорного ИК ОЭП ЛП представлена на рис. 2.68. Принцип работы схемы двухволнового ОЭП ЛП заключается в следующем. На первом этапе МПУ 23 вырабатывает управляющее воздействие в виде цифрового двоичного кода Z 1, который преобразуется с помощью цифро-аналогового преобразователя
Рис. 2.68. Функциональная схема двухволнового ОЭП ЛП Второй этап работы аналогичен первому. Однако при этом происходит переключение коммутаторов 20 и 21. Светопоток Ф2 светодиода 14 (максимум спектра излучения соответствует l2 – длине волны при которой, преимущественно, выделяется сигнал о количестве воды в волокнистом материале) пропорционален цифровому коду Z 2. Светопоток Ф2, пройдя через световолокно 7 и 3, волокнистый материал 1, ослабляется в соответствии с влагосодержанием волокнистого материала до значения Ф21 и через световолокно 2 и 5 поступает на фотодиод 12. Сигнал Z 21 на входе МПУ пропорционален значению светопотока Ф21. На третьем и четвертом этапах происходит коррекция светопотоков Ф12 и Ф22 (при опущенной заслонке со светоотражающей поверхностью 9) таким образом, что в течение длительного времени Ф12 = сonst и Ф22 = const. Действительное значение ЛП для вторичной обработки (определение градиента неровноты, корреляционной функции, статистических показателей) в виде двоичного кода поступает с МПУ на персональную ЭВМ (ПЭВМ). Если контролируемый материал облучать ИК-потоком на длине волны l1, соответствующей поглощению преимущественно волокнистым материалом, и на длине волны l2, соответствующей поглощению преимущественно молекулами воды, то прошедшие через объект потоки будут равны:
где k1 и k3 – коэффициенты поглощения излучения молекулами волокон для рабочих длин волн l1 и l2 соответственно; k2 и k4 – коэффициенты поглощения излучения молекулами воды для рабочих длин волн l1 и l2 соответственно; m 1, m 2 – массы волокна и воды соответственно. В цифровом коде выражения (2.49) и (2.50) можно представить как
где k1, k2 – конструктивные коэффициенты передачи оптоэлектронных каналов. Для выделения сигнала, пропорционального ЛП, необходимо решить систему уравнений полученную из выражений (2.51) и (2.52):
Тогда значение ЛП можно определить как
Основной задачей при разработке двухволновых ОЭП ЛП является правильный выбор рабочих длин волн l1 и l2. Как правило, подобная задача решается экспериментально при помощи метода спектрофотометрии. Наиболее целесообразным для практического применения является длина волны ближнего ИК диапазона 1, 94 мкм, так как поглощение ИК излучения водой в этом диапазоне носит характер индуцированной атомной поляризации, сопутствующей колебаниям атомов. Однако использование l2 = 1, 94 мкм может быть затруднено в силу скудности номенклатуры ИК-свето- и фотодиодов отечественного производства. Поэтому выходом из данной ситуации может являться использование спектра поглощения воды в области высших гармоник и комбинационных составляющих стандартных колебаний, таких как 0, 97 мкм, 1, 19 мкм и 1, 45 мкм, либо использование свето- и фотодиодов зарубежного производства со сложной гетероструктурой, полученной методом жидкофазной эпитаксии. Выбор длины волны l1 осуществляется в ИК-области, где поглощение излучения молекулами воды минимально, например l1 = 0, 82 мкм.
|