CC BY
5
УДК 677.057.002.56:(687.03:677.027)
РАЗРАБОТКА ПРИБОРА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ БЕЛИЗНЫ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
М.А.Шайдоров, В.Л.Шушкевич
Для текстильных материалов понятие «белизна» часто заменяется понятием «светлота». В понятия «белизна», «светлота», «белый материал» вкладывается представление о поверхности, хорошо рассеивающей световой поток, имеющий малую степень избирательного поглощения. Белизну текстильных материалов повышают путем химического и физического воздействия (беление чистка мытье) подцветкой синими красителями и пигментами. Белизна является одной из важнейших характеристик качества неокрашенных текстильных материалов.
Между светлотой и белизной на практике нет четкого оазличия. Под светлотой чаще всего понимается оценка яркости, а под белизной - коэффициент яркости. Белизна используется для оценки степени загрязненных и отстиранных материалов, которая оценивается двумя показателями, коэффициентом яркости г, измеренным при длине волны светового потока 540 нм и коэффициентом подцветки Р рассчитанным как отношение коэффициентов яркости, измеренных при длине волн 540 нм и 410 нм, то есть
Р =
Г
410
Г
540
оценивать
по
Кроме того белизну текстильных материалов можно отражательной способности их поверхности со:
О» =100 Or Pro,
где ио - Оелизна материала, %;
Рг- коэффициент отражения образца материала;
рго - коэффициент отражения эталонной белой пластины
Оптические свойства имеют существенное значение при оценке внешнего вида эстетическом восприятии швейного изделия. Они позволяют выявлять подчеркивать или, наоборот, скоывать Фактуру материала, силуэт конструктивные особенности изделия объем фигуры человека [1].
Световой поток проходящий через материал изменяется качественно и количественно. Прохождение светового потока Р через материал поясняется схемой (рис.1.).
Измерительное устройство в разрабатываемом приборе может быть построено на оптико-электрических преобразователях.
Рисунок 1 - Схема прохождения светового потока через материал:
Вестник УОВГТУ
77
Р - падающий световой поток; Рр - отраженный световой поток; Рр' - диффузно рассеянный световой поток, Рр" - поглощенный световой поток- Р7 - поопущенный световой поток
Для описания оптических явлений применяют гри системы величин: энергетическую, световую (фотометрическую) и квантовую Основной величиной энергетической и фотометрической систем является поток излучения Ф определяемый в системе световых величин в люменах Световые величины используются для оценки изучения по производимому им световому ощущению, то есть по реакции глаз, и связь между энергетическими и световыми величинами устанавливают через спектральную чувствительность глаза.
Если известна функция распределения мощности Р^ по длинам волн и спектральная чувствительность глаза КА ^о видимый световой поток Ф [21'
0,8
Ф = 683 \кл Р -¿А
3 л ' , лм
0,4
Для нормального человеческого глаза КА = 1 при А = 0,555 мкм.
Тогда световой поток в один люмен в области максимальной чувствительности глаза эквивалентен энергетическому потоку и равен 683лм/Вг.
Однако, если для характеристики оптических явлений нет необходимости в указании конкретных единиц, то часто пользуются общим понятием «интенсивность света», под которым по барам может подразумеваться поток света, сила света яркость и т.д. А интенсивность света оптико-электрическими преобразователями может быть преобразована в электрические величины (ток, напряжение) которые и будут однозначно характеризовать фотометрические величины.
В качестве источника светового потока может быть использована светимость нагретого гела. Связь между излучением абсолютно черного тела (АЧТ) и его температурой определяется основными законами (законы Стефана-Больцмана, Планка, Голицына-Вина). Закон Стефана-Больцмана опоеделяет связь между энергетической светимостью Я? и его температурой Т
где т = 56697 1С \ Вт/м К" - постоянная Стефана-Больцмана.
Закон Планка дает качественную характеристику пучистого потока, указывая как распределяется энергия излучения АЧТ по длинам волн:
Я л ( Я , 7" ) = с, ■ Л ~' {ехр [с , / Т Л ] - 1 } ,
где с, = 3 7415 Ю"'6, Вт/м2; с2= 1,4388 1СГ2, м? К.
Закон Голицына-Вина позволяет определить длину волны излучения АЧТ, соответствующую максимуму кривой ^(А, Т):
Атах = 2898/Т, мкм
В измерительных преобразователях в качестве источника света используются лампы накаливания, газоразрядные лампы, светодиоды, лазеры. Основными характеристиками источников излучения являются характер свечения, спектоальный состав мощность излучения и др. Вполне удовлетворитеньные параметры по вышеперечисленным характеристикам и закоиам имеют ряд ламп накаливания. Спектральный состав их излучения согласно закону Стефана-Больцмана можно задавать температурой нити накала, то есть током питания. Для Л = 0 4-0 8 мкм Т = 4000-6000 К Этим значениям удовлетворяют ряд ламп МН 2 50,5 НСМ 9-60-2, СЦ-6" идр
Фотоприемники характеризуются монохроматической чувствительностью
- -
я — 0 , мкм/Вт
78
Вестник У О ВГТУ
Фотоприемники, предназначенные для работы в видимой области спектра характеризуются интегральной световой чувствительностью Э®'
АУ
ф л ^ . мА/лм.
А Ф
Температура окружающей среды влияет на значение флуктуационных помех, которые и создадут погрешность измерения. Но такие помехи частично можно исключить схемным решением или индивидуальной подстройкой перед измерением
Из известных фотоприемников хорошие результаты можно получить с использованием фоторезисторов Так, спектральная характеристика фоторезистора типа ФС-К имеет максимум при \ = 0 6 мкм, то есть перекрывают участок (0,555 мкм) наибольшей чувствительности глаза человека. Вольтамперные и световые характеристики фоторезисторов линейки, постоянные времени ~(10"2 - 105 иС). И хотя характеристики фоторезистооов сильно зависят от темпеоатуоы но для большинства их допустимый температурный диапазон составляет от -60°С до +60°С, что вполне достаточно для работы в лабораторных условиях.
В данной работе предложена экспериментальная измерительная установка (рис.2.), в котооой измерительной цепью фоторезисторов является мостовая цепь. Измерительная устачовка спроектирована на оптико-элек^оических преобоазова гелях.
Основные блоки прибора и принцип его действия состоят в следующем. После заправки исследуемых образцов материалов 4 включаются измерительные мосты 5,9 при выключенной лампе накаливания ? которая питается от автотрансформатора 1. Для уменьшения рассеивания светового потока 11, направленного на исследуемый материал используется тубус 3. После включения лампы накаливания материал размещается под углом 45 к нормали светового потока 11, который частично проходит сквозь материал и падает на фоторезистор Иф. Отраженный поток 11' освещает фоторезистор 8 Две мостовые схемы 5.9 измеряют интенсивность пиошедшего и отраженного потоков. Оба моста имеют переменные резисторы и которые позволяют сбалансиоовать нулевые значения на индикаторах 7,'"О. Обь моста запитаны от блока 6.
Рисунок 2 - Принципиальная схема прибора
В описанной схеме световые потоки 11, 11' преобразуются в электрические сигналы, которые и используются при расчете коэффициентов поохождения К и отражения /(,. Поток 11 за счет оассеивания и отражения уменьшится и создаст ток разбаланса J1' моста 5 Коэффициент прохождения К определяется из соотношений
Вестник У О ВГТУ
79
к = AJ, = «/] - J[
JI
Отраженный поток 11' вызовет ток разбаланса J2' моста 5.
= —~~ AJ, = J 2 — J\
2
Таким образом, спроектированный прибор (установка) позволяет оценивать оптические свойства (белизну светлоту, блеск и др.) текстильных материалов, используемых при производстве одежды.
Список использованных источников 1 Бузов, Б.А. Материаловедение швейного производства / Б.А.Бузов Т.А.Модестова, Н.Д.Апыменкова. -4-е изд перераб.и доп. -М.: Легпромбытиздат 1Э86. -424 с.
2. Ландсберг, Г.С. Оптика: Учебное пособие / Г.С.Ландсберг. -5-е изд. -М. Наука, 1976. -928 с.
SUMMARY
Clause is devoted to the description designed by the autnors of the device for aetinition of a degree Brightnesses of textile materials, including, materials for clothes. The measuring block of the device is constructed on ooncs-electrical transformations of ;ght beams to electrical signals The basic circuit of tne device, description of mainframes and principle of action is given. The device allows to estimate not only Bi.ghtness, but also shine of materials.
80
Вестник У О ВГТУ
