- Sản lượng cụngđoạn cuộn cú
ω1 =2 là tần số cơ bản.Hàm số f(t) hoàn toàn được xỏc định theo tập hợp giỏ trị ck và k Tập hợp cỏc giỏ trị ck gọi là phổ biờn độ, tập
2.2. Mỏy đo độ khụng đều USTER
Nguyờn lý hoạt động của cỏc thế hệ mỏy đo độ khụng đều USTER dựa trờn sự thay đổi điện dung của tụ điện. Bộ phận đo là một tụ điện, khoảng cỏch giữa hai bản cực khụng đổi và tuỳ theo từng loại vật liệu thử.
Khi được cấp một nguồn điện W, khoảng khụng gian giữa hai bản cực của tụ điện sẽ tạo ra một điện trường. Nếu trong khoảng khụng gian đỳ cỳ vật liệu đi qua với vận tốc v khụng đổi thỡ cường độ dũng điện sẽ bị thay đổi. Sự thay đổi cường độ dũng điện được ghi lại ở điện kế cực nhạy A, tớn hiệu này được khuếch đại và đưa ra nếu như tụ điện đú được đo ở tần số dao động cao.
Hỡnh I.6. Nguyờn lý hoạt động
Nếu tại một thời điểm nào đú, sợi cú độ khụng đều về bề dầy là T thỡ độ khụng đều này sẽ dẫn đến sự thay đổi điện dung C của tụ điện, làm
thay đổi cường độ dũng điện I hoặc thay đổi điện thế V. Sau khi được khuếch đại sự thay đổi điện thế này sẽ được ghi nhận nhờ một thiết bị ghi. Ở đõy tồn tại một mối quan hệ tuyến tớnh giữa T và V.
V = k.Tvới k = const với k = const
k là hệ số chuyển đổi giữa tớn hiệu điện và tớn hiệu điện và tớn hiệu bề dầy thõn sợi.
Như vậy đo được V tức là ta đó đo được T.
Để cú được mối quan hệ tuyến tớnh này thỡ hệ số điền đầy của tụ điện cú khi cú vật liệu đi qua phải là lớn nhất cú thể được.
= Thể tớch của vật liệu đo 1
Thể tớch giữa hai bản cực của tụ điện
Người ta chế tạo nhiều khe đo trờn thiết bị đo độ khụng đều để cú thể sử dụng cho từng loại vật liệu đo như cúi, sợi thụ, sợi con đảm bảo đạt độ chớnh xỏc cao.
Ngoài ra điện dung của tụ điện lại phụ thuộc vào ba yếu tố là khụng khớ, nước, vật liệu dệt. Để cú thể hiệu chỉnh sự biến thiờn của nhiệt độ, độ
ẩm mụi trường trong phũng thớ nghiệm, người ta sử dụng một mạch bự. Nhưng khụng thể hiệu chỉnh sự biến thiờn về điều kiện thớ nghiệm của vật liệu dệt.
Hỡnh I.7. Sơ đồ mạch bự
Trong đú:
C: tụ điện ở đầu đo C’: tụ điện bự trừ Z, Z’: điện trở S: đầu ra của mạch
Một thụng số khỏc rất quan trọng là chiều dài bản cực tụ điện b. Theo nguyờn lý thỡ b càng nhỏ càng tốt để cú thể kiểm tra được độ khụng đều của sợi trờn những đoạn rất ngắn. Nhưng nếu b nhỏ quỏ thỡ điện dung
của tụ điện giảm và tần số dao động của mạch càng nhiều, cú thể gõy nờn hiện tượng nhiễu loạn, kết quả đo kộm chớnh xỏc.
Vậy người ta quy định b = 8cm.
Những bộ phận cơ bản:
B: Mạch đo. Trong mạch đo này cú tụ đo C và sản phẩm dạng sợi chuyển động với vận tốc khụng đổi đi qua tụ đú. Tụ C là một trong những thành phần của mạch dao động. Tần số mạch dao động là:
LC 2 1 f π =
Với C: điện dung tụ điện C: điện dung tụ điện L: Điện cảm cuộn dõy trong mạch dao động Ở đõy dT sẽ được chuyển thành dF
A: mạch bự để bự trừ những sự biến thiờn do điều kiện mụi trường của phũng thớ nghiệm. Mạch A tương tự mạch B nhưng đối xứng. Nghĩa là C = C’ trong trường hợp tụ C rỗng.
D: Bộ trộn tần, tiếp nhận cỏc tần số biến thiờn f và f’ của hai mạch dao động A và B. D cú nhiệm vụ tổng hợp về mặt tần số và hỡnh thành tần số biến thiờn f = f – f’ cú dạng xung. f liờn hệ trực tiếp với T của sợi.
: Bộ phận biến tần số f thành tớn hiệu cường độ dũng điện T hoặc điện tế V.
A1: bộ phận khuếch đại RCD: bộ phận chỉnh lưu
A2: bộ phận khuếch đại tiếp theo.
Tớn hiệu ở đầu ra là một hàm của điện thế V(t), tớn hiệu này được chuyển đến cỏc bộ phận khỏc nhau để xử lý và biểu diễn dưới dạng khỏc nhau đặc trưng cho độ khụng đều của sợi , , , .
: Mỏy ghi biểu đồ để vẽ biểu đồ độ khụng đều của sợi (diagram). : Mỏy tớch phõn để tớch phõn giỏ trị V(t)
Mỏy cho kết quả độ khụng đều dưới dạng số cụ thể là hệ số biến sai CV và độ khụng đều tuyến tớnh U.
: Mỏy đếm khuyết tật xỏc định số điểm dầy (thick), điểm mỏng (thin) và kết tạp (nep) trờn 1000m sợi.
: phổ kế cho phộp thăm dũ khụng đều của sản phẩm dạng sợi bằng cỏch phõn tớch dúy Phuriờ của điện thế biến thiờn ở đầu ra của đầu đo độ khụng đều.
2.3. Phổ kế
Sơ đồ toỏn học của phổ kế USTER như sau:
I II III IV V II III
IV V
Thiết bị này thực hiện năm bước:
Bước I: Thiết bị nhận điện ỏp thay đổi f(t) chuyển đổi từ sự thay đổi bề dày sản phẩm. ) t. sin( ) t ( f ω ) t. cos( ) t ( f ω f(t) ∫ ω = T 0 k f(t)sin( t).dt T 2 a ∫ ω = T 0 k f(t)cos( t).dt T 2 a 2 k 2 k k a b c = + = ∫2 1 t t k k c dt c
Bước II: Súng hài tỏch ra được phừn tớch thành cỏc phương trỡnh sin và cos.
Bước III: Tớch phõn tớn hiệu điện ỏp thay đổi đi vào trong thời gian chu kỳ. Ra khỏi cỏc bộ tớch phõn này là hai điện ỏp tỷ lệ với giỏ trị của hệ số Phuriờ.
Bước IV: Lấy căn bậc hai của tổng cỏc bỡnh phương hệ số Phuriờ. Ra khỏi thiết bị này là điện ỏp thay đổi tỷ lệ với biờn độ của súng hài tương ứng.
Biờn độ là những đại lượng ngẫu nhiờn.
Bước V: Tớch phõn trờn nhiều chu kỳ để xỏc định đại lượng biờn độ trung bỡnh trong khoảng thời gian tương đối lớn bằng 5 10 phút làm việc của mỏy. Nỳ tương ứng với 50 100 chu kỳ của súng hài dài nhất trong những súng phõn tớch.
Giả sử cú tớn hiệu đầu ra của đầu đo độ khụng đều là điện thế biến thiờn f(t), điện thế này dao động tương ứng với sự thay đổi khối lượng của sản phẩm đi qua đầu đo. Nếu trong sản phẩm đo cú độ khụng đều khối
lượng chu kỳ với bước súng thỡ tần số gúc dao động tương ứng của điện thế đầu ra f(t) sẽ là: λ π = ω 2 v Trong đú: : tần số gúc của dao động
v: tốc độ dịch chuyển của sản phẩm đi qua đầu đo : bước súng của độ khụng đều khối lượng chu kỳ
Vậy phụ thuộc vào v và , v khụng đổi và được chọn trước, chỉ phụ thuộc vào . Trờn thực tế độ lớn của bước súng là chưa biết, miền biến thiờn của đi từ 0 đến . Vậy cần phải lựa chọn một miền phõn tớch mà trong đú tồn tại cỏc lỗi mang tớnh chu kỳ với tần số xuất hiện nhiều nhất, nguy hiểm nhất. Miền phõn tớch này của phổ kế trờn cỏc thiết bị đo độ khụng đều cú độ lớn khỏc nhau như sau:
Thiết bị đo độ khụng đều:
Loại GDP: 2,5cm : 2,5cm 20m
USTER TESTER 2: 2,5cm : 2,5cm 40m
USTER TESTER 3: 1cm : 1cm 1240m
Trong miền phõn tớch này tồn tại một số lượng khụng xỏc định cỏc giỏ trị của và . Phải phừn cỏc giỏ trị của thành nhiều lớp, giỏ trị trung tõm của cỏc lớp tuõn theo luật cấp số nhõn. Nếu sử dụng hệ tọa độ logarit, luật cấp số nhõn của cỏc giỏ trị trung tõm sẽ chuyển thành luật cấp số cộng.
Để kiểm tra độ khụng đều chu kỳ, khụng cần phải tớnh toỏn tất cả cỏc thành phần trong dúy Phuriờ, chỉ cần tớnh cỏc hệ số Phuriờ ứng với dúy Phuriờ cơ bản. Hệ số c0 khụng mang ý nghĩa vỡ nỳ phụ thuộc việc điều chỉnh ban đầu. Sau khi tớnh toỏn cỏc hệ số ck = ghi nhận cỏc hệ số ck ứng với từng kờnh phõn tớch để vẽ nờn phổ độ khụng đều chu kỳ.
Nếu chỉ cú độ khụng đều ngẫu nhiờn, phổ tương đối trơn, dao động súng nhỏ. Hỡnh dạng của phổ phụ thuộc vào sự phõn bố chiều dài xơ.
2k k 2 k b a +
Nếu cú độ khụng đều chu kỳ với bước súng 0, hệ số ck của chuỗi Phuriờ sẽ cú giỏ trị rất cao, trờn biểu đồ phổ xuất hiện một điểm nhảy vọt tại vị trớ 0. Nhỡn vào biểu đồ phổ sẽ xỏc định lỗi chu kỳ này. Để đảm bảo độ chớnh xỏc cần thiết, tiến hành lặp đi lặp lại nhiều lần cỏc phộp đo cho từng kờnh.