粗紗伸長率在線測試儀的研究

　　粗紗卷繞過程中的伸長率是粗紗生產中控制的重要指標之一。粗紗伸長率對產品質量有著重要的影響。為及時客觀地反映粗紗伸長率的變化，我們從實際生產出發，提出了在粗紗機運行時直接連續測量粗紗伸長率的新方法，并據此研制出REM—I型粗紗伸長率在線測試儀

一、研制粗紗伸長率測試儀的思路
粗紗伸長率為一定時間內筒管上卷繞的粗紗長度與前羅拉輸出須條的計算長度之差對前羅拉輸出計算長度之比的百分率。計算公式為： 理論上只要能測出一定的前羅拉輸出長度LF，即一定的前羅拉輸出轉數NF和卷繞到筒管上的粗紗長度，即可算出粗紗伸長率。因此，粗紗伸長率則試儀由前羅拉轉數測量、卷繞長度測量和數據處理及顯示三個基本部分組成。前羅拉轉數測量部分按設定的轉數產生定時，數據處理及顯示部分則對定時內卷繞長度測量部分測得的結果進行處理，顯示出伸長率。

二、卷繞長度測量
1、卷繞信號采集的原理和方法在前羅拉輸出轉數一定的情況下，只要知道粗紗繞上卷裝的線速度即卷繞速度，就能確定卷繞長度。粗紗的卷速度由下式給出： 計算卷繞速度最簡單的方法是分別測出r、ωb、ωf然而在運轉過程中，這是難以辦到的。為了測量卷繞速度，我們對錠翼進行了改裝，將測量羅拉裝在壓掌頭端，測量羅拉由輸出須條帶動，在卷裝表面作純滾動。紅外光管與光敏三極管組裝在壓掌上，在測量羅拉上均勻分布4孔，測量羅拉每轉一轉，光敏三極管可以接收到4個信號。經過試驗，我們研制了輕質的測量羅拉裝置，可以不需修正就能做到錠翼的力學特性與普通錠翼相同。
2、卷繞信號的發送與接收錠翼為高速回轉件，從測量羅拉處測得的信號若要通過引線輸送，就必須使用特制的裝置，而且只能在個別的錠位上使用，不能隨意更換，而REM—I型粗紗伸長率在線測試儀采用電磁波傳送卷繞長度信號的非引線傳送方式，信號發送裝置體積較小，它與電源分別固裝在錠翼的兩臂上，對錠翼的運動狀況無明顯影響。這樣卷繞長度測試裝置為一只特殊的錠翼，可以插于同型號粗紗機的任一錠子上，從而可以做到同機型換錠位測試。
由于錠翼特殊的結構與作用條件的限制，信號發射不可能采用較長的天線，因而決定了載波頻率必須高一此，故我們采取甚高頻直接調頻的方法發送信號。當測量羅拉轉動時，測量羅拉傳感器產生電壓信號，使振蕩器產生一定頻偏，已調制波經放大后由天線發送。為保證發送信號中心頻率穩定，盡可能減少干擾，除對振蕩電路參數選擇、元件選用作了一定研究外，還采用了電源穩壓、濾波和良好的接地屏蔽等措施。試驗表明，除因振動使測量羅拉抖動引起的波形抖動外，無較大的干擾波形，中心頻率基本穩定。 發送出的信號由集成調頻接收電路接收，采用70kHz的低中頻集成電路，由于中頻低，再加上電路中特殊的信號處理技術，可采用阻容濾波器，不僅使外圍電路簡單，而且使信號在處理中受干擾少，輸出信號穩定，從而避免由這部分電路產生的信號誤差。

三、前羅拉轉數測量
　　測試粗紗伸長率一般在前羅拉500轉左右輸出長度下進行。在該測試儀上我們為了方便測量，采用反射式紅外探測器，這種探測器將紅外發光管與接收管置于同一方，接收從被測物體上反射回來的紅外光，只要將前羅拉轉數傳感器支架固定在前羅拉支座上，即可進行測試。 采用反射式紅外探測器，主要問題是雜散光可能引起干擾。為消除雜散光的影響，我們采用了脈動調制光測量電路。 經分析試驗表明，在保證足夠的測量精度下，選擇適當的振蕩頻率可獲得較大的抗光干擾能力。

四、信號處理和伸長率的直接顯示
　　前羅拉轉數測量電路測得的前羅拉轉數信號和調頻接收機輸出的卷繞信號，經處理和運算直接將伸長率通過液晶顯示器顯示，電路原理如圖5所示。
　　前羅拉轉數測量電路輸出轉數信號通過500分頻電路變換后，當功能轉換開關設在測伸長率時，前羅拉每500轉向閘門雙穩電路送出一個脈沖，向計數控制門提供定時為前羅拉500轉的控制閘門，并且通過延時電路向計數、寄存、譯碼電路提供鎖存和清零信號。
　　調頻接收機輸出的卷繞長度測量信號幅度較小，另外存在各種干擾波形，因此，我們在使用放大電路的同時，亦在信號處理電路中采取了一些減少干擾影響的措施。經濾波等措施后，在該測試儀上采用了斯密特比較電路，根據實驗與計算選擇了適當的回差值，避免了抖動波形使比較電路動作，只有真正的卷繞長度測量信號才能轉變成矩形脈沖信號。實際上接收機接收到的卷繞長度測量信號是4倍于測量羅拉轉數的信號，如果把比較器輸出的信號直接送計數器計數，那只能得到前羅拉500轉下4倍于測量羅拉轉數的數值。為了使儀器直接顯示出粗紗在前羅拉500轉條件下的伸長率，我們利用了計算電路來對信號進行轉換。計算電路主要包括系數變換電路和十倍頻電路。
　　前羅拉500轉下，如卷繞信號脈沖數Nm=5683，則由式(5)計算得ε=1．48％。當比較整形電路送出的脈沖數Nm=5683，十倍頻電路后Nm=56830，拔盤開關設為17857，即BCD乘法器系數為0．17857，而56830×0．17857=10148．1331，這樣送入計數器的整數值為10148在顯示器中顯示為1．48，此值即為粗紗伸長率值1．48％。 REM—I型粗紗伸長率測試儀除具有自動測量與顯示粗紗卷繞伸長率的功能外，還具有直接測量顯示每分鐘卷繞長度即卷繞速度的功能，測量時只要把功能轉換開關置于測速位置，這時由定時一分鐘的電路提供閘門控制信號和鎖存清零信號，系數變換電路中的系數值由撥盤開關按每分鐘卷繞米數與卷繞信號脈沖數比值設定，這樣顯示器即直接顯示每分鐘卷繞的粗紗長度。

五、REM—I型粗紗伸長率測試儀的使用情況
1、測量錠翼對粗紗質量的影響 REM—I型粗紗伸長率測試儀上的測量卷繞速度裝置是用粗紗機上正常錠翼改造的。在設計制作時盡量使結構簡單，對原錠翼改動較少，因此在粗紗機運行中觀察到的運行情況與正常錠翼基本相同。
為了進一步考察測量錠翼對粗紗質量的影響狀況，我們對同一錠子上分別用測試錠翼和普通錠翼紡出的粗紗的條干不勻率和重量不勻率進行了對比。試驗時為防止時間相差較長致使原料性能波動大，將正常錠翼與測試錠翼交替使用；為防止錠翼的影響，每次使用的錠翼都是隨機取來的。試驗條件：前羅拉230r／min，機械總牽伸5．906倍，粗紗定量5g／10m。該測試儀在實際運行中，對粗紗薩氏條干不勻率和重量不勻率無顯著影響。
2、與傳統測粗紗伸長率方法比較 研制該儀器的目的就是尋找更簡便的測試粗紗伸長率的方法，測試的結果是否比傳統方法準確是至關重要的。我們從理論和實驗兩個方面對兩種方法作了對比。
為客觀地考察兩種測試方法的差異，我們做了這樣的試驗。試驗方法是當機器正常運轉后，在前羅拉輸出處放一記號，待前羅拉500轉后，再在相同位置放上記號，待記號卷繞上筒管后記錄下REM-!型粗紗伸長率儀上的一個新出現的讀數。在小紗、中紗、大紗各按此法做一次。待一落紗做完后退繞，測長計算出伸長率與相應段顯示數值對比，共做30落紗，90組數據。試驗數據分析(表3)表明，兩種方法所測的伸長率平均值比較接近，但REM—I型粗紗伸長率測試儀測得的伸長率離散程度低于傳統方法。

六、REM—I型粗紗伸長率測試儀的特點
REM—I型粗紗伸長率測試儀可用于在粗紗機運行時粗紗伸長率或粗紗卷繞速度的直接測試。它有以下一些特點：
(1)利用在壓掌上配置的測量羅拉等作傳感器，在轉動的錠翼上用無線電傳送卷繞測量信號，是遙測技術在紡織測試中新的嘗試。可對運行中的粗紗機上任意錠位、任一時刻的卷繞伸長率作所需的測量并直接顯示。
(2)在測量傳感器設計、測試電路、電源布置等方面，盡量考慮了測量錠翼與普通錠翼力學性能的一致性，這樣測量錠翼在測試中運行狀況與普通錠翼相同對粗紗質量無明顯影響。
(3)信號接收、處理與顯示電路除考慮到抗干擾因素外，還設置了系數變換電路，既可以根據測試功能進行系數設定，又能通過其修正系數減小系統誤差。
(4)前羅拉轉數利用反射式紅外探測器，利用脈動調制光測量電路進行測量，不但測試方便，而且有較大的抗干擾性。
(5)儀器中主要元件為CMOS集成電路，顯示器為液晶顯示，功耗低，采用干電池供電，儀器體積小，攜帶方便。
(6)采用該儀器測粗紗伸長率，不僅可節省原料，減少停機，減少勞力，而且更重要的是準確及時。
(7)由于該儀器可在一落紗中全程反映粗紗伸長率，這樣一方面可指導人們合理地對粗紗伸長率進行人工調節，另一方面亦為自動調節粗紗伸長率創造了一定的條件。