纺织浆液浓度超声波在线检测系统的研制.pdf
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1、第2 8 卷第4 期 2 0 0 7 年4 月 纺织学报 J o u m a l0 fT e x m eR e s e a r c h V 0 1 2 8N o 4 A p r 姗 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 7 ) 0 4 0 1 0 4 0 4 纺织浆液浓度超声波在线检测系统的研制 郭子山,郭建生 ( 东华大学纺织学院,上海2 0 1 6 2 0 ) 摘要介绍了一种纺织浆液浓度的超声波在线检测方法。根据超声波检测原理,在线检测系统由超声波测量装 置、接口单元和计算机组成。由超声波测量装置产生检测信号,并通过接口单元输送到计算机,使用m V I E w 虚拟 仪
2、器并应用软件进行处理,依据浆液声时与浓度的关系曲线。实时计算得出浆液的浓度并显示在界面上。通过与 烘箱烘干法的比较实验证明,研制的纺织浆液浓度超声波在线检测系统的误差小于0 5 。 关键词超声波;浆液浓度;在线检测;声时;h b V I E w 中图分类号:J I S l 0 1 9文献标识码:B D e V e l o p m e n to fo n - H I 炝m e 嬲u r e m e n ts y s t e mf o rs i z ec o 眦e n t r a t i o n b yl l l t r 嬲O I l i ct e c l l l m l o g y G U OZ
3、 i s h a n ,G U OJ i a n s h e n g ( 凸沈萨矽砌泷,D o 啦m 踟赴掷毋,踟,动反2 0 1 6 2 0 ,强i 船) A b s t r a c tA no n 1 i n em e a s u r e m e n ts y s t e mf o r s i z ec o n c e n t r a t i o nb yu l t r a s o n i ct e c h n o l o g yi si m m d u c e d A c c o r d i n gt ot h ep r i n c i p l eo fu l t r a s o n i
4、 cm e a s u r e m e n t , t h es y s t e mi sm a d eo fu l t r 船o n i cm e a s u r e r n e n td e V i c e , i n t e d a c eu n i ta n dc o m p u t e r T h es i g n a lo ft r a n s i tt i n l e ,w h i c hi sd e t e c t e db yu l t r a s o n i cm e a s u r e m e n td e v i c e ,i s i n p u t t e di n
5、t ot l l ec o m p u t e r t h I D u g ht h ei n t e 如c eu n i t ,a n di sp r o c e s s e db yt l l e 【丑b V I E W 印p l i c a t i o ns o f t w a r e A tt h es a m et i m e ,i tm a k e su s eo ff u n c t i o nr e l a t i o n s h i p ,w h i c hd e s c r i b e st h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ns
6、i z e c o n c e n t r a t i o na n dt 枷s “t i m eo fu l t m s o n i c ,g e t st h er e a l t i r n es i z ec o n c e n t r a t i o nb yc a l c u I a t i o n ,a n dd i s p I a y si t o nt h es c r e e no ft h ec o m p u t e r I ti sp r o v e db yc o m p a r i s o n 诵t l lt h eo v e nd r ym e t l l o
7、dt h a tt h ee n D ro ft h e s i z e c o n c e n t r a t i o nd e t e c t e db yt h i so n 1 i n em e a s u r e m e n ts y s t e mu s i n gu l t m s o n i ct e c h n o l o 鼢ri s1 0 w e rt h a n0 5 K e yw D r d su l t m s o n i c ;s i z ec o n c e n t r a t i o n ;o n l i n em e a s u r e I n e n t ;
8、t r 龃s i tt i m eo fu l t r a s o n i c ;L a b V I E W 浆纱是机织物生产过程中的关键工序,它的目 的是为了赋予经纱抵御织造负荷的能力,提高经纱 的可织性,保证织造过程的顺利进行。在实际生产 中,由于浆槽中浆液条件( 温度、浓度) 的变化影响了 上浆效果,也只能在上机织造后才知道,无法防止由 于浆液浓度波动带来的不利影响。要实现对上浆率 的在线控制,必须实时在线检测浆液浓度值,因此, 本文研制了一种浆槽中浆液浓度的在线检测系统, 对上浆过程进行连续的检测。 1 超声波在线测量的基本原理 纺织浆液浓度超声波在线检测是利用超声波声 速随介质浓度的
9、变化而变化的物理原理。 对于不同浓度的纺织浆液,其浓度表达式为 形= 厂( C ,r ,尸) ( 1 ) 式中:形为浆液浓度;c 为超声波在浆液中的声速; r 为浆液的温度;P 为浆液的压力。在恒压条件下, 式( 1 ) 可简化为 形= 厂( C ,丁) ( 2 ) 但是在实际应用中,由于声速是通过测量超声 波在固定声程上的传播时间( 即声时) 来计算 的,所以 C = L ( 3 ) 为了测量方便,本文不是直接利用在一定温度 下声速与浓度之间的关系来测量纺织浆液的浓度, 收稿日期:2 0 0 6 一0 7 2 l修回日期:2 0 0 6 一0 8 1 1 作者简介:郭子山( 1 9 8 卜)
10、 ,男,硕士生。主要研究方向为浆纱在线检测技术。郭建生,通讯作者,E m a i l :j S g u o d h u e d u c n 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第4 期郭子山等:纺织浆液浓度超声波在线检测系统的研制 。1 Q 5 。 而是根据在一定温度下浓度与声时之间的关系,预 先通过实验测量得到浓度与声时之间的关系曲线: 形= ,( t ) ( 4 ) 把这个关系曲线方程存入计算机中,在实际测 量时,计算机根据实测的温度和声时,计
11、算出实际浓 度,即可实现浆液浓度的在线检测。 2 系统的硬件与软件设计 2 1 系统的硬件设计 2 1 1 测量结构框图 纺织浆液浓度超声波在线检测系统主要由超声 波测量装置( 包括超声波的发射、接收换能器,放大 器,过零电平检测电路,计时电路等) 、接口单元及计 算机( P C 机) 三大部分组成。在P c 机设计的界面 上,键入发送的命令,通过R s 2 3 2 串行接口输送给接 口单元,由接口单元控制超声波换能器和计数器的 工作状态,并读出测试结果,再通过串口R s 2 3 2 输送 到P C 机。在P C 机上,使用L a b v I E w 虚拟仪器应用 软件对接口单元输送的数据进行
12、接收、处理、显示。 检测系统原理结构框图如图1 所示。 2 1 2 测量电路原理 浆液浓度超声波在线测量系统中,声时的测量 采用脉冲方法心1 ,首先由接口单元触发发射电路,使 超声波发射换能器发出一超声脉冲,超声脉冲信号 经对面的接收换能器接收后通过放大器放大,再由 过零电平检测电路检测出接收信号前沿到达的瞬 间,然后送入计时电路,由计数器计出从超声波发射 到接收时间间隔内高频时标脉冲的个数,从而计算 得到所需测量的声时。 图l纺织浆液浓度超声波在线检测系统结构框图 F i g 1D i a g r a mo fo n - l i n em e a s u r e m e n ts y s t
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