Теоретическое обоснование, разработка и исследование оптических методов измерения свойств текстильных материалов

• Автор: Мещерякова, Галина Пантелеевна
• Шифр специальности: 05.19.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 434 с. : ил

1.1. Классификация оптических методов измерений.

1.2. Интерференционные и дифракционные методы.

1.3. Оптические методы, основанные на измерении рассеянного

света.

1.4. Другие оптические методы.

1.5. Не оптические методы измерения, используемые в текстильном материаловедении.

1.9. Выводы и постановка задач.

Глава 2. Основные образцы, лабораторные установки, методики проведения измерений, алгоритмы.

2.1. Основные характеристики исследуемых материалов

2.2. Лабораторная установка и методика проведения дифракционных измерений

2.3. Лабораторные установки и методика применения метода индикатрис к тканям, трикотажным полотнам и светоотражающим материалам
2.4.0бработка результатов измерений.
2.5. Алгоритмы и программы обработки и моделирования
дифракционных изображений.
Глава 3. Сравнительный анализ и усовершенствование существующих методов и методик измерения диаметра волокон и
3.1. Сравнительный анализ методов измерения поперечников волокон и нитей.
3.2. Методы измерения поперечников крученых нитей и внешних диаметров полых трубчатых мононитей.
3.3.Выводы и рекомендации.
Глава Усовершенствование и исследование дифракционного метода измерения диаметра волокон и нитей
4.1 Дифракционная установка для измерения диаметров волокон и нитей, методика измерений, математические модели
4.2. Исследование возможности применения дифракционного метода для волокон больших диаметров. Определение верхней границы применимости дифракционного метода
4.3. Исследование влияние вытяжки и термообработки волокна на вид дифракционной картины. Разработка интерференционного метода исследования оптических свойств волокна.
4.4 Исследование дифракционного метода измерения диаметра для полых трубчатых волокон.
4.5. Выводы
4.6 Приложение. Оптические свойства прозрачных химических волокон и нитей. Анализ интерференционного метода исследования внутренней структуры мононитей.
Глава 5. Разработка и исследование дифракционного метода измерения крутки нитей
5.1. Оптические методы измерения крутки, лабораторная установка, математические модели
5.2 Математическая модель проекции поверхности нити и
дифракционной картины от крученой нити
5.3. Сравнительный анализ дифракционного метода определения 7 крутки нити.
5.4. Выводы.
5.5. Вывод уравнения ограничивающей проекцию линии Глава 6. Разработка и исследование дифракционного метода
измерения структурных характеристик тканей
6.1 Оптические методы измерения параметров строения и
структуры ткани.
6.2. Ткань как периодическая система дифракционных отверстий.
6.3. Влияние коэффициента поверхностного заполнения на вид дифракционной картины для тканей
6.4. Дифракционная картина при наличии уточного перекоса.
6.5. Выводы.
Глава 7. Применение метода индикатрис к тканям, пластиковым светоотражающим материалам и трикотажным полотнам
7.1 Рассеяние света на тканях и светоотражающих материалах.
7.2. Применение метода индикатрис к трикотажным полотнам
7.3. Методика определения экспериментального закона 3 распределения.
7.4. Выводы. 8 Глава 8. Обобщения и рекомендации.по применению разработанных
и исследованных методов измерений
8.1. Методы измерения диаметров поперечников волокон и нитей.
8.2. Методы измерения распрямленности волокон
8.3. Методы измерения крутки
8.4. Методы определения пераметров строения и структуры тканей
8.5. Визуальные наблюдения
8.6. Общие рекомендации по применению оптических методов
Выводы
Библиографический список
Приложение 1. Экспериментальные таблицы
Приложение 2. Приложение к главе 2. Математические модели,
описывающие дифракцию электромагнитной волны на
цилиндрическом моноволокне и проволоке
Приложение 3. Приложение к главе 2. Дифракция электромагнитной волны на крученых нитях и тканях
Приложение 4.Приложение к главе 5. Общий метод доказательства существования двух типов дифракционных картин для крученых нитей
Приложение 5. Приложение к главе 5. математическая модель, описывающая дифракцию света на крученой нити Приложение 6. Приложение к главе 7. Математическая модель, описывающая рассеяние света одним цилиндрическим волокном Приложение 7. Программа моделирования дифракционной картины от текстильных материалов по заданным параметрам математической модели, определяемыми технологическими параметрами
Приложение 8. Программа, предназначенная для обработки дифракционных картин полученных от крученых нитей и тканей Приложение 9. Методика дифракционных измерений поперечников волокон и нитей
Приложение . Методика дифракционных измерений крутки нити Приложение . Методика дифракционных измерений угла кручения нити
Приложение . Методика дифракционных измерений структурных
характеристик тканей
Приложение . Методика определения углового распределения для трикотажной петли
Приложение . Техническое задание на разработку прибора для определения вторичной крутки нити.
Приложение . Техническое задание на разработку прибора для определения структурных характеристик тканей дифракционным методом.
Приложение . Техническое задание на разработку автоматизированной установки для определения анизотропии рассеяния света на основе измерения индикатрис рассеяния Приложение . Акты внедрения и отзывы.
Введение


Перечислим те структурные характеристики тканей, которые могут быть измерены методом микроскопии и дифракционным методом 3,5 плотность ткани по основе П0, плотность ткани по утку Пу, линейное заполнение ткани по основе Е0, линейное заполнение ткани по утку Еу, размеры сквозных пор в ткани, поверхностное заполнение Е5, поверхностная пористость А5 . Выводы и постановка задач. Проведенный обзор литературы показывает на наличие целого ряда существенных проблем возникающих при использовании в текстильном материаловедении оптических методов измерений. Мало изучены возможности использования на практике очень перспективного дифракционного метода измерений. Спецификой метода является то, что измерения проводятся с использованием в качестве источников света лазеров. На настоящее время не исследовано влияние внутренней структуры прозрачных химических волокон на вид дифрактограммы, что определяет точность дифракционного метода измерения поперечника волокон. Не просто отсутствует но, более того, никогда даже не предпринимались попытки создать теорию дифракционного метода измерения крутки, без чего невозможно разработать универсальные методики измерений, разработать алгоритмы обработки дифрактограмм от крученых нитей, автоматизировать процесс измерений. Отсутствует системный подход при дифракционных измерениях структурных характеристик тканей разных видов переплетения. Нет общей теории метода, нет алгоритмов и программ, позволяющих автоматизировать процесс обработки дифрактограмм для измерения структурных характеристик тканей. Метод индикатрис часто применялся для исследования тканей, но не изучена возможность применения этого метода к другим текстильным материалам, в частности, к трикотажным полотнам. Нет теории метода, позволяющей выбирать оптимальные параметры измерительных установок. Кроме того, многие из вышеперечисленных оптических методов измерений, несмотря на их широкое распространение, изучены именно как методы, недостаточно. С нашей точки зрения это связано с недостаточным вниманием к такому разделу текстильного материаловедения, как метрология, в частности к методологии измерений. Очень часто методологию измерений сводят к методам анализа и обработки результатов измерений 6. На самом деле, методология также включает разработку и стандартизацию методик измерений сравнительный анализ разных методов и методик измерения одних и тех же свойств текстильных материалов с указанием границ применимости методов исследование причин появления систематических ошибок в измерениях определение новых объектов, для которых разработанные методы могут быть использованы в дальнейшем. Поэтому необходимо с единой точки зрения провести системный анализ многочисленных оптических методов и методик измерений, и этот анализ должен лечь в основу базы данных по методам и методикам измерений. Глава 2. Основные образцы, лабораторные установки, методики проведения измерений, алгоритмы. Дифракционные измерения в основном проводились на окрашенных и прозрачных поликапроамидных ПКА, полиэтилентерефталатных ПЭТФ и полипропиленовых ПП волокнах и нитях разной формы, а также на тканях и сетках полотняного и саржевого переплетения. Измерения индикатрис рассеяния проводились на тканях и светоотражающих материалах. Основные характеристики выбранных образцов приведены в таблицах . Таблица 1. ПП ,2 ,6 0. ПП 7 ,7 0. Ткань сетка приготовлена из волокон, отмеченных в таблице 1. Кроме перечисленных образцов, для конкретных измерений дополнительно использовались и другие образцы, в частности полые нити, волокна льна и шерсти, ПГМАА комплексная нить анид, в ряде измерений использовались также и ткани других видов переплетения. Принципиальная схема лабораторной установки, на которой проводились все дифракционные измерения, приведена на рис. Рис. Принципиальная схема измерительной дифракционной установки. Не лазер ОКТ с длиной волны X 0. Я расстояние от образца до приемника света, ф угол дифракции. Волокна, нити и ткани имеют сложную форму поверхности. Поэтому параметры установки выбирались так, чтобы реализовался случай дифракции Фраунгофера, для возникновения которой на исследуемый образец, вопервых, должна падать плоская световая волна см. Я должно удовлетворять условию 3. ЛЯ 2.