波譜圖顯示基本原理初探
發布時間: 2005-02-02 來源: 作者:
波譜圖是電容式條干儀分析疵點的一種重要工具,在分析疵點的波長時,具有直接、準確的特點,只有了解了其顯示的基本原理才能更加正確、合理的使用波譜圖。
1 波譜圖的基本原理
1.1 頻道的含義
紗的檢測信號經A/D轉換后,送至波譜儀的微機處理板中,由各個微機處理板分別進行處理,最后將處理的結果送到積分組合中的打印處理系統,形成波譜圖。在波譜儀的工作過程中,最重要的分析機構是微機處理板,在微機處理板中一般有幾十個帶通濾波器,每一個濾波器都有自己的固定頻率,因此也稱為頻道。
1.2 波譜圖的形態與頻道的關系
波長譜在理論上是一條連續的曲線,這就要求頻道與頻道之間頻率是連續的,但從技術上講,要研究每一個單獨的頻率耗費很大,因此在實際中,根據需要僅研究少量的頻率范圍,因此頻道與頻道的頻率是不連續的,呈等比級數排列,比例常數為1: 。
每一個頻道形成波譜圖的一部分,因此我們看到的波譜圖是階梯狀的。當某一疵點的出現頻率不足頻道的中心頻率,而是處于一頻道的覆蓋率時(介于兩頻道的兩個中心頻率之間)這時該疵點的波譜將在兩個頻道上同時顯示,疵點的頻率越接近那個頻道的中心頻率,在那個頻道上的振幅就越高成正比例關系。
1.3 頻道與波長的關系
相互連接的兩個頻道的頻率存在如下關系:
Fn — 表示第n個頻道的中心頻率
Fn-1 — 表示第n-1個頻道的中心頻率
n — 表示頻道的個數
從上式可以看出,頻道頻率的覆蓋范圍取決于波譜儀的微機處理板中頻道的個數,頻道的個數越多,頻率的范圍越廣,以YG131和YG135為例:
型號 頻道的個數 各個頻道的中心頻率范圍 頻道的覆蓋頻率范圍
YG131C 60個 0.0725HZ(F60)~259.1994HZ(F1) 0.0677~277
YG135C 85個 0.0022HZ(F85)~259.1994HZ(F1) 0.00211~277
當一個波的頻率略大于或略小于某一頻道的中心頻率時,該波仍會顯示在該頻道上,所以頻道的頻率覆蓋范圍大于頻道的中心頻率范圍。
在人們的習慣中,人們比較容易接受波長這一概念,因此在波譜圖中將頻率轉化為波長,頻率與波長存在著如下關系:
λ—— 波長(m)
f —— 頻率(Hz)
V —— 紗線檢測速度(m/s)
在上式中,由于各個頻道是固定裝于儀器內部的,因此頻率F是固定不變的,如果某一頻道能夠被激活,則該頻道在波譜圖中的波長取決于紗線檢測速度v。
2 頻道被激活的條件
波譜圖的某一位置是否有振幅,取決于該位置所對應的頻道是否被激活。頻道能否被激活取決于兩個條件:紗線的檢測速度和被檢測紗線的長度。
2.1 當紗線的檢測速度較低時,頻率較高的頻道將被抑制,例如:YG131C型條干儀中,當試樣的檢測速度為25m/min時,最短的波長為0.6cm,該波長對應的頻道頻率為69.4Hz,而頻道的最大頻率為259.199Hz,通過計算看出1至10頻道被抑制,而在400m/min檢測速度時,1至10頻道將被激活,也就是說該頻道所對應的波譜中有波顯示。
2.2 當被檢測紗線的長度較短時,頻率較低的頻道將被抑制。例如在YG135G中,檢測速度400m/min,測試時間為1分鐘,波譜圖如圖1所示:
從波譜圖中可以看出:2.5cm~48m之間在波譜圖中有振幅,而從48m~2935m(0.1388HZ~0.00227HZ)之間在波譜圖中沒有振幅。通過計算,從56頻道至85頻道(0.1388HZ~0.0027HZ)之間的30個頻道被抑制。通過大量的實際波譜圖可看出:只有當被檢測紗線的長度大于或等于8.33倍的某一波長時,該波長所對應的頻道在波譜上才有振幅。從數理統計的角度講,為了使波譜圖的分析建立在可靠的基礎上,一般認為試樣的長度應至少包括30個周期性波長,該波長才有足夠的可信度,因此在新一代的條干儀上(如YG135條干儀),在波譜圖中,在小于 30處,波的振幅是實圖;在大于紗線檢測長度 小于紗線檢測長度 之間的波譜圖是虛的,從紗線檢測長度 至 之間有一條紅線。例如在上面的波譜圖中只有從2.5cm至13.3m之間的波譜才有可信度。13.3m至48m所形成的波不可信,在該段如有機械波,應加大試樣的檢測長度。從48m至2935m之間的紅線表示只要有足夠的測試長度,該波段才有振幅。
3 結論
由于測試速度決定波譜中的最大波長、最短波長(在儀器速度檔范圍以內)隨著速度降低,最短波長越來越短。但速度小到一定程度后,波長不再變短,這是由于頻率較高的頻道將被抑制。最大波長隨著速度的增大,最大波長越長,只有疵點的波長在最大波長范圍內,才可能顯示,否則需更換測試速度或通過曲線圖來求波的長度,測試速度確定以后,再確定合理的測試時間,只有足夠的測試長度(時間×速度)波長才能顯示,才能有可信度。
參考文獻:
①YG-131條干均勻度儀工作原理及使用維護
②烏斯特:條干均勻度儀使用手冊