Метод ультразвукового контроля параметров сельскохозяйственного волоконного сырья

• Автор: Костюков, Анатолий Федорович
• Шифр специальности: 05.20.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 141 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1.Технико-экономические аспекты использования сельскохозяйственного волоконного сырья растительного происхождения для перерабатывающей и текстильной промышленности
1.2. Особенности строения растительных волокон, их физико-механические и
технологические свойства
1.3 Классификация и анализ применяемых методов контроля параметров волоконного сырья
1.4. Цель и задачи исследования
1.5. Выводы
ГЛАВА 2. ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРОХОЖДЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА ЧЕРЕЗ ВОЛОКОННУЮ МАССУ
2.1. Физическая модель волоконной массы
2.2. Математическая модель взаимодействия акустической волны с единичным волокном
2.3. Математическая модель взаимодействия акустической волны с волоконной массой (множеством волокон)
2.4. Взаимодействие фронта акустической волны с многослойной упорядоченной волоконной массой
2.5. Вероятностная модель прохождения сигнала через волоконную массу произвольного состава и объёма
2.6. Выводы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРНО-АППАРАТУРНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО
ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЛОКОННЫХ МАСС
3.1. Основные требования к образцам волоконного материала

3.2. Анализ способов подготовки образцов волокна для контроля
3.3 Структурно-функциональная схема лабораторно-аппаратурного комплекса
3.3.1. Блок амплитудного контроля
3.3.2. Блок фазового контроля
3.3.3. Блок амплитудно-фазового контроля с подстройкой частоты
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВОЛОКОННЫХ МАСС
4.1. Экпериментальное исследование взаимодействия ультразвуковых колебаний с растительными волоконными массами
4.2. Разработка устройства ультразвукового контроля волоконУЗКВ
4.3. Анализ результатов экспериментальных исследований устройства УЗКВ
4.4. Технико-экономическая оценка устройства УЗКВ при контроле параметров и составлении сортировок волоконного сырья
4.5. Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Приложение 1 Справка о производственных испытаниях устройства
УЗКВ
Приложение 11 Научно-методические и практические рекомендации «Ультразвуковой контроль качества сельскохозяйственного волокна льна-долгунца»

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Одной из важнейших задач сельскохозяйственного производства является обеспечение текстильной промышленности отечественной сырьевой базой, ликвидация зависимости от хлопкосеющих стран. Наиболее перспективным в этом направлении представляется использование волоконного сырья - льна-долгунца, ненаркотической конопли и т.д. Целевой программой МСХ РФ «Развитие льняного комплекса России на 2008-2010 годы» [111] предусматривается существенное увеличение валового сбора льноволокна и обеспечение его урожайности до 9,2ц/га.
Повышение эффективности производства льнопродукции и снижение её себестоимости можно достичь не только с помощью модернизации уборочного цикла и применения современных технических средств, но и путем совершенствования системы контроля качества растительного сырья.
В настоящее время качество продукции текстильных предприятий формируется на основе сортировок сырья, когда в исходное волокно, например, отборного или первого промышленного сорта добавляется строго дозированное количество волокна более низких сортов [39,101]. Использование такой технологии переработки волоконного сырья предполагает наличие эффективного способа контроля качества продукции.
Однако, существующие методы оценки и контроля физикомеханических и метрологических параметров исходного сырья не позволяют с необходимой точностью формировать требуемые сортировки и, на этой основе, оптимизировать выпускаемый продукт по стоимости и потребительским свойствам (прочности, растяжимости, проницаемости, сминаемости, окрашиваемости и т.д.).
Представляется наиболее перспективным применение известной технологии неразрушающего контроля качества материалов [6] и адаптации

- отсутствие требований по мерам предосторожности, связанным со здоровьем.
Основным препятствием использования УЗ-колебаний для контроля свойств волоконных масс является широко распространенное убеждение о невозможности такого контроля, вследствие очень высокой поглощающей способности волоконными массами акустических колебаний. Однако, высокая поглощающая способность материала предопределяет высокую разрешающую способность контроля, при условии использования образцов с поверхностной плотностью, обеспечивающей прохождение уровня сигнала, достаточного для регистрации.
Одним из первых проникающие УЗ-колебания для исследования параметров волоконных масс использовал П.Н. Бобров [7]. В своих работах он применял УЗ-излучение для весоизмерения волоконных масс. Однако, это возможно только при использовании мощного низкочастотного ультразвука (на пределе разрушающего эффекта) и волокон с уже известными метрологическими параметрами, т.к. при контроле массы волокон различной зрелости равного веса, величина УЗ-сигнала будет различной.
Тем не менее, сама идея использования акустических (ультразвуковых) колебаний для цели контроля метрологических параметров волокон в массе представляется продуктивной. Проникающий ультразвук малой мощности дает возможность исследовать внутреннюю структуру волоконной массы, не воздействуя на нее активно и не разрушая целостность волокон. Следовательно, при использовании неразрушающего проникающего излучения появляется возможность оценить внутренний состав волоконной массы и, в частности, количественный, что позволяет определить средний вес единичных волокон.
Таким образом, наиболее приемлемым по степени воздействия на объект контроля, оперативности, информативности, безопасности и мобильности является метод высокочастотного маломощного акустического (ультразвукового) прозвучивания