измеритель поперечных размеров частиц типа волокон
Классы МПК: | G01B21/08 для измерения толщины |
Автор(ы): | Красильникова Л.И., Розов Б.С., Шуренков А.А. |
Патентообладатель(и): | Государственная академия сферы быта и услуг |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-07-23 публикация патента:
27.07.1996 |
Использование в измерительной технике, в частности оптические средства измерения толщины объектов небольшого поперечного размера (толщин порядка 5 - 1000 мкм), например, отрезки волокон. Сущность изобретения: с целью повышения производительности измерений и упрощения конструкции измерителя, устройство содержит расположенные на общей оптической оси электростатическую электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) с блоком развертки, носитель объектов, окуляр и фотоприемник, а также цифровой шифратор и две пары цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП), причем управляющие входы опорного напряжения первой пары преобразователей соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, управляющие входы опорного напряжения второй пары преобразователей соединены блоком развертки, выход вычислительного устройства соединен с входом шифратора, каждый из выходов которого соединен с одним из цифро-аналоговых преобразователей каждой пары, а выходы сумматора соединены с отклоняющими пластинами ЭЛТ, при этом выходы каждого из ЦАП и выход генератора пилообразного напряжения соединены с одним из входов сумматора. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Устройство для измерения поперечных размеров частиц типа волокон, содержащее расположенные на общей оптической оси электростатическую электроннолучевую трубку с блоком развертки, выполненным в виде ждущего генератора пилообразного напряжения с соединенными между собой счетчиком и цифроаналоговым преобразователем, носитель объектов, окуляр и фотоприемник, который электрически связан с измерителем длительности импульсов, а выход последнего соединен с вычислительным устройством, связанным с входом ждущего генератора пилообразного напряжения и входом счетчика, отличающееся тем, что устройство снабжено сумматором, цифровым шифратором и двумя парами дополнительных цифроаналоговых преобразователей, причем управляющие входы опорного напряжения первой пары преобразователей соединены с выходом цифроаналогового преобразователя блока развертки, выход вычислительного устройства соединен с входом цифрового шифратора, каждый из выходов которого соединен с одним из входов цифроаналогового преобразователя каждой пары, а выходы сумматора соединены с отклоняющими пластинами электроннолучевой трубки, при этом выходы каждого из цифроаналоговых преобразователей и выход генератора пилообразного напряжения соединены с одним из входов сумматора.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к оптическим средствам измерения толщины объектов небольшого поперечного размера (толщин порядка 5 1000 мкм). Такими объектами могут быть отрезки волокон, в которых линейная протяженность в несколько раз повышает поперечные размеры, например, капроновые нити и т.п. по распределению поперечных размеров которых можно судить о качестве продукции. Известна измерительная головка фотоэлектронного прибора для автоматического бесконтактного контроля размера сечения стекловолокна (авт. св. СССР N 551501, кл. G 01 B 11/02), предназначенная для единичных замеров сечений стекловолокна, нити, проволоки и обладает сложной оптической схемой и низкой производительностью измерений. Известное устройство измерения линейных размеров изделий (авт. св. СССР N 832325, кл. G 01 B 11/02) содержит источник светового монохроматического излучения, оптическую схему, фотоэлектронное считывающее устройство, которое позволяет по характерным точкам полученной и считанной дифракционной картины судить о структуре мелких частиц, но позволяет измерять только средние размеры частиц и характеризуется невысокой точностью измерения. Наиболее близким по технической сущности устройством (прототипом) является измеритель поперечных размеров частиц типа волокон (Розов Б.С. Шуренков А.А. Измеритель поперечных размеров частиц типа волокон. Решение выдаче патента N 1809304, кл. G 01 B 21/08, 1993). Этот измеритель предназначен для определения тонины объектов волокон шерсти в овцеводческих хозяйствах при бонитировке и классировке шерсти. Устройство прототип содержат расположенные на общей оптической оси электостатическую электроннолучевую трубку (ЭЛТ) с блоком развертки, выполненным в виде жгущего генератора пилообразного напряжения с соединенными между собой счетчиком и цифро-аналоговым преобразователем, носитель объектов, окуляр и фотоприемник, который электрически связан с измерителем длительности импульсов, а выход последнего соединен с вычислительным устройством, связанным со входом ждущего генератора пилообразного напряжения и входом счетчика, шаговый двигатель, механически связанный с носителем объектов, электрический вход двигателя соединен с выходом вычислительного устройства, а выходы ждущего генератора пилообразного напряжения и цифро-аналогового преобразователя соединены с отклоняющими пластинами ЭЛТ. Недостатком прототипа является сложность конструкции и длительность измерений вследствие механической угловой развертки носителя объектов, сообщаемой шаговым двигателем. Целью предлагаемого технического решения является повышение производительности измерений и упрощение конструкции измерителя. Эта цель достигается тем, что устройство содержит сумматор, шифратор и две пары дополнительных цифро-аналоговых преобразователей, причем управляющие входы опорного напряжения первой пары преобразователей соединены с выходом ждущего генератора пилообразного напряжения, управляющие входы опорного напряжения второй пары преобразователей соединены с выходом. цифро-аналогового преобразователя блока развертки, выход вычислительного устройства соединен со входом шифратора, каждый из выходов которого соединен с одним из цифро-аналоговых преобразователей каждой пары, а выходы сумматора соединены с отклоняющими пластинами электронно-лучевой трубки, при этом выходы каждого из цифро-аналоговых преобразователей и выход ждущего генератора пилообразного напряжения соединены с одним из входов сумматора. На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения поперечных размеров (толщин)частиц типа волокон. Измеритель для измерения поперечных размеров частиц типа волокон содержит электростатическую ЭЛТ с блоком развертки. Последний выполнен в виде ждущего генератора пилообразного напряжения 2 соединенными между собой счетчиком 3 и цифро-аналоговым преобразователем 4. На общей оптической оси с ЭЛТ расположены носитель объектов 5, окуляр 6 и фотоприемник 7, который электрически связан с измерителем длительности импульсов 8. Выход последнего соединен с вычислительным устройством 9, связанным со входом ждущего генератора пилообразного напряжения 2 и входом счетчика 3. Измеритель содержит также сумматор 10, шифратор 11 и две пары дополнительных цифро-аналоговых преобразователей 12, 13 и 14, 15. Управляющие входы опорного напряжения первой пары преобразователей 12, 13 соединены с выходом ждущего генератора пилообразного напряжения 2. Управляющие входы опорного напряжения второй пары преобразователей 14, 15 соединены с выходом цифро-аналогового преобразователя 4 блока развертки. Выход вычислительного устройства 9 соединен со входом шифратора 11, каждый из выходов которого соединен с одним из цифро-аналоговых преобразователей каждой пары 12, 13 и 14, 15. Выходы сумматора 10 соединены с отклоняющими пластинами ЭЛТ 1. При этом выходы каждого из цифровых преобразователей 4, 12, 13, 14 и 15 и выход ждущего генератора пилообразного напряжения 2 соединены с одним из выходов сумматора 10. Шифратор 11 состоит из последовательно соединенных делителя частоты на 2n, где n число разрядов счетчика 3 и цифро-аналогового преобразователя 4, и счетчика импульсов, двух цифровых шифраторов, входами которых является выход счетчика. Цена одного входного счетного импульса счетчика равна элементарному приращению![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064034/916.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064016/981.gif)
y1= sin
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064016/981.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064016/981.gif)
в диапазоне 0 180o углов
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064016/981.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064661/2064661-2t.gif)
Эти сигналы преобразуются в сумматоре 10 в сигнал горизонтального управляющего входа ЭЛТ 1
X = u2+u3-y3= y3cos
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064016/981.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064016/981.gif)
Y = -u1+u4-y4= -y3sin
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064016/981.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064016/981.gif)
Носитель 5 объектов это неподвижное стекло, на которое можно насыпать хаотически ( в произвольном порядке) измеряемые волокна ( шерстинки) либо положить стандартную амплитудно-пропускающую решетку или уменьшенную фотографию чередования темных и светлых полос. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Измерение распределения поперечных размеров (толщины) частиц типа волокон проводится в два этапа. На первом этапе на носитель 5 объектов помещают стандартную амплитудно-пропускающую дифракционную решетку, запускают в момент времени t0 на счет программу вычислительного устройства (ЭВМ) 9, в соответствии с которой задается начальное значение угла
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064016/981.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064034/916.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064034/916.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064006/183.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064016/981.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064016/981.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064034/916.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064016/981.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064661/2064661-3t.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064661/2064661-4t.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064661/2064661-5t.gif)
d = V
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064015/964.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064016/945.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064016/945.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064661/2064661-6t.gif)
для значения аргумента u и в полуинтервале (0,1), при условии равномерности закона распределения угла
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064016/945.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064661/2064661-7t.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064661/2064661-8t.gif)
где fd1(d) плотность распределения поперечных размеров темных линий дифракционной решетки;
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064062/949.gif)
dmin минимальный поперечный размер темных линий дифракционной решетки и измеряемых частиц типа волокон;
lmax максимальный размер темных линий дифракционной решетки и частиц типа волокон;
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064062/949.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064661/2064661-9t.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064661/2064661-10t.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064661/2064661-11t.gif)
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064661/2064661-12t.gif)
где
![измеритель поперечных размеров частиц типа волокон, патент № 2064661](/images/patents/408/2064661/2064661-13t.gif)
Класс G01B21/08 для измерения толщины