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波谱图显示基本原理初探

发布时间: 2005-02-02 来源: 作者:
   波谱图是电容式条干仪分析疵点的一种重要工具,在分析疵点的波长时,具有直接、准确的特点,只有了解了其显示的基本原理才能更加正确、合理的使用波谱图。

1  波谱图的基本原理

1.1  频道的含义
纱的检测信号经A/D转换后,送至波谱仪的微机处理板中,由各个微机处理板分别进行处理,最后将处理的结果送到积分组合中的打印处理系统,形成波谱图。在波谱仪的工作过程中,最重要的分析机构是微机处理板,在微机处理板中一般有几十个带通滤波器,每一个滤波器都有自己的固定频率,因此也称为频道。

1.2  波谱图的形态与频道的关系
波长谱在理论上是一条连续的曲线,这就要求频道与频道之间频率是连续的,但从技术上讲,要研究每一个单独的频率耗费很大,因此在实际中,根据需要仅研究少量的频率范围,因此频道与频道的频率是不连续的,呈等比级数排列,比例常数为1: 。
每一个频道形成波谱图的一部分,因此我们看到的波谱图是阶梯状的。当某一疵点的出现频率不足频道的中心频率,而是处于一频道的覆盖率时(介于两频道的两个中心频率之间)这时该疵点的波谱将在两个频道上同时显示,疵点的频率越接近那个频道的中心频率,在那个频道上的振幅就越高成正比例关系。

1.3  频道与波长的关系
相互连接的两个频道的频率存在如下关系:



Fn — 表示第n个频道的中心频率
Fn-1 — 表示第n-1个频道的中心频率
n — 表示频道的个数
从上式可以看出,频道频率的覆盖范围取决于波谱仪的微机处理板中频道的个数,频道的个数越多,频率的范围越广,以YG131和YG135为例:
型号     频道的个数      各个频道的中心频率范围          频道的覆盖频率范围
YG131C     60个        0.0725HZ(F60)~259.1994HZ(F1)          0.0677~277
YG135C     85个        0.0022HZ(F85)~259.1994HZ(F1)          0.00211~277
当一个波的频率略大于或略小于某一频道的中心频率时,该波仍会显示在该频道上,所以频道的频率覆盖范围大于频道的中心频率范围。
在人们的习惯中,人们比较容易接受波长这一概念,因此在波谱图中将频率转化为波长,频率与波长存在着如下关系:
  
λ—— 波长(m)
f —— 频率(Hz)
V —— 纱线检测速度(m/s)
在上式中,由于各个频道是固定装于仪器内部的,因此频率F是固定不变的,如果某一频道能够被激活,则该频道在波谱图中的波长取决于纱线检测速度v。

2  频道被激活的条件
波谱图的某一位置是否有振幅,取决于该位置所对应的频道是否被激活。频道能否被激活取决于两个条件:纱线的检测速度和被检测纱线的长度。

2.1  当纱线的检测速度较低时,频率较高的频道将被抑制,例如:YG131C型条干仪中,当试样的检测速度为25m/min时,最短的波长为0.6cm,该波长对应的频道频率为69.4Hz,而频道的最大频率为259.199Hz,通过计算看出1至10频道被抑制,而在400m/min检测速度时,1至10频道将被激活,也就是说该频道所对应的波谱中有波显示。

2.2  当被检测纱线的长度较短时,频率较低的频道将被抑制。例如在YG135G中,检测速度400m/min,测试时间为1分钟,波谱图如图1所示:

从波谱图中可以看出:2.5cm~48m之间在波谱图中有振幅,而从48m~2935m(0.1388HZ~0.00227HZ)之间在波谱图中没有振幅。通过计算,从56频道至85频道(0.1388HZ~0.0027HZ)之间的30个频道被抑制。通过大量的实际波谱图可看出:只有当被检测纱线的长度大于或等于8.33倍的某一波长时,该波长所对应的频道在波谱上才有振幅。从数理统计的角度讲,为了使波谱图的分析建立在可靠的基础上,一般认为试样的长度应至少包括30个周期性波长,该波长才有足够的可信度,因此在新一代的条干仪上(如YG135条干仪),在波谱图中,在小于 30处,波的振幅是实图;在大于纱线检测长度 小于纱线检测长度 之间的波谱图是虚的,从纱线检测长度 至 之间有一条红线。例如在上面的波谱图中只有从2.5cm至13.3m之间的波谱才有可信度。13.3m至48m所形成的波不可信,在该段如有机械波,应加大试样的检测长度。从48m至2935m之间的红线表示只要有足够的测试长度,该波段才有振幅。

3  结论
由于测试速度决定波谱中的最大波长、最短波长(在仪器速度档范围以内)随着速度降低,最短波长越来越短。但速度小到一定程度后,波长不再变短,这是由于频率较高的频道将被抑制。最大波长随着速度的增大,最大波长越长,只有疵点的波长在最大波长范围内,才可能显示,否则需更换测试速度或通过曲线图来求波的长度,测试速度确定以后,再确定合理的测试时间,只有足够的测试长度(时间×速度)波长才能显示,才能有可信度。
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参考文献:
①YG-131条干均匀度仪工作原理及使用维护
②乌斯特:条干均匀度仪使用手册