[實用新型]一種紡絲溶液氣泡實時檢測系統

無效

• 申請號: 201120074920.X
• 申請日: 2011-03-21
• 公開（公告）號: CN202048893U
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 余木火;詹亞歌;藤翠青;韓克清;彭雨晴
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G01B11/08
• 分類號: G01B11/08;G01N21/47;G01N9/00;G01P5/26
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本實用新型涉及纖維材料和精密光學檢測技術領域，特別是涉及基于精密光學檢測技術的一種紡絲溶液氣泡實時檢測系統。

背景技術

復合材料在許多領域被廣泛應用，并有代替傳統材料的明顯趨勢。高性能纖維對于制備復合材料具有重要意義。高性能纖維對力、熱、光、電等物理作用和酸、堿、氧化劑等化學作用具有較強的抵抗能力，并具有高強度、高模量、耐高溫、阻燃、耐腐蝕、防電子束輻射、防γ射線輻射等能力。高性能纖維通常用于制作尖端復合材料、產業用紡織品、特種防護用紡織品等，如制作導彈殼體復合材料的芳綸1414，制作高溫煙塵過濾用無紡布的芳綸1313，制作防彈衣、防彈頭盔的芳族聚酰胺、芳族聚酯纖維、超高分子量聚乙烯纖維等。紡絲法是制備纖維的常用方法，但是紡絲液中的雜質、氣泡等會對纖維的性能產生較大影響，紡絲液中氣泡的實時檢測具有重要意義。傳統的氣泡檢測系統存在難以實時檢測氣泡大小及其運動速度等不足之處。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種彌補現有紡絲液氣泡檢測系統難以實現實時、動態監測的紡絲溶液氣泡實時檢測系統。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種紡絲溶液氣泡實時檢測系統，包括依次擺放的激光器、擴束透鏡、待測樣品池、傅立葉頻譜變換透鏡、成像透鏡、圖像傳感器、圖像采集卡和計算機，所述的激光器的輸出光經擴束透鏡后進入含有紡絲液流入口和流出口的待測樣品池，該光束經待測樣品池中紡絲液的氣泡群散射后，輸出光經傅立葉頻譜變換透鏡進行頻譜變換，變換得到的頻譜圖經成像透鏡成像到圖像傳感器，并經圖像采集卡采集后傳輸給計算機，并在計算機上顯示。

所述的激光器為405nm激光器或可調諧激光器。

所述的擴束透鏡由兩個凸透鏡組成。

所述的激光源的輸出光經擴束透鏡擴束后進入待測紡絲液的樣品池，紡絲液中的氣泡對光束進行散射，由于氣泡直徑與入射光波長相當，因此檢測以前向米散射(Mie?Scattering)光為主的光信號，測量最為準確。米散射光經傅立葉透鏡進行頻譜變換并經成像透鏡，成像于圖像傳感器并被圖像采集卡采集后被計算機處理。通過測量得到氣泡群在不同角度范圍內的散射光強，然后建立氣泡幕散射光強與氣泡直徑和密度的關系，進而通過數學上的反演算法，由測量的散射光強反推出氣泡的直徑和密度分布情況。

所述的激光源的輸出光功率可調，可根據擴束倍數和被測樣品池的長度適當調節激光器的輸出功率。其中可調諧激光器，可以變換輸出光的波長，從而提高各個直徑范圍內氣泡的測量精度。

所述的擴束透鏡由兩個凸透鏡組成，可根據被測紡絲液樣品池的大小調節擴束倍數。

所述的傅立葉頻譜變換透鏡為消象差傅立葉頻譜變換透鏡，以提高系統的整體測量精度。

所述的計算機中設有分析和顯示裝置，用于對所述的圖像采集卡的采集到的數據進行分析、處理和實時顯示。

有益效果

由于采用了上述的技術方案，本實用新型與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果：本實用新型可對紡絲液氣泡的直徑、分布密度、含量和運動速度進行實時檢測。在進行檢測時，只需要根據信號光的頻譜強度圖，就可以推算出氣泡的大小、分布密度和運動速度。

本實用新型只需將激光器的輸出端口對準紡絲液的樣品池，并將樣品池的輸出光對準傅立葉透鏡和圖像傳感器，就可實現對紡絲溶液內部氣泡大小、含量和運動速度的實時監測。利用計算機中預置的反演算法程序，可實現氣泡大小、含量、運動速度的實時顯示。

本實用新型的激光器、透鏡、圖像傳感器和圖像采集卡等元件易于購買或制備，且高輸出光束質量的激光器和高靈敏度的圖像傳感器市場均成熟，性價比高，整個測量系統穩定可靠。系統中其他元器件的工藝水平都已經非常成熟，方便可行，適于用紡絲法制備纖維材料，并可廣泛用于其他領域的氣泡監測。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本實用新型。應理解，這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應理解，在閱讀了本實用新型講授的內容之后，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。