Дослідження відбиття ультразвукових хвиль від одношарових текстильних полотен та двошарових текстильних пакетів із різним розміром пор

Abstract

Мета роботи – дослідити вплив структури одношарових текстильних полотен та двошарових текстильних пакетів на параметри ультразвукових хвиль, які взаємодіють з ними. Зокрема, дослідити залежність комплексного коефіцієнта відбиття ультразвукових хвиль від загальної товщини та поверхневої густини текстильного матеріалу. Аналітична частина дослідження полягала в отриманні виразу для комплексного коефіцієнта відбиття ультразвукових хвиль і в моделюванні його залежності від товщини та поверхневої густини різних текстильних матеріалів. Запропонований метод контролю цих технологічних параметрів полягає в опроміненні текстильних матеріалів ультразвуковими хвилями з подальшим прийомом відбитих від текстильного матеріалу хвиль, їх оцифровуванням та проведенням комп’ютерного аналізу отриманих результатів. Отримані аналітичні вирази, які пов’язують між собою товщину та поверхневу густину одношарових полотен, двошарових текстильних пакетів із складною просторовою структурою, з одного боку, і коефіцієнт відбиття ультразвукових хвиль від таких матеріалів, з іншого боку. Зроблені аналітичні розрахунки та проведене математичне моделювання за результатами теоретичних досліджень. У результаті проведених теоретичних досліджень визначено, яким чином впливають на відбиття ультразвукових хвиль товщини і властивості кожного з двох шарів пористих текстильних матеріалів. Це дає змогу на основі ультразвукових вимірювань визначати як загальну товщину текстильних матеріалів, так і їх поверхневу густину з точністю, необхідною при їх виробництві. Отримані аналітичні залежності є ще одним кроком до створення контрольно-вимірювального обладнання для визначення властивостей одношарових текстильних полотен та двошарових пористих текстильних пакетів. Це допоможе у визначенні загальної товщини та поверхневої густини матеріалів із складною просторовою структурою.

Цель работы – исследовать влияние однослойных текстильных полотен и двухслойных текстильных пакетов на параметры ультразвуковых волн, которые взаимодействуют с ними. В частности, исследовать зависимость комплексного коэффициента отражения ультразвуковых волн от общей толщины и поверхностной плотности текстильного материала. Аналитическая часть исследования заключалась в получении выражения для комплексного коэффициента отражения ультразвуковых волн и в моделировании его зависимости от толщины и поверхностной плотности различных текстильных материалов. Предложенный метод контроля этих технологических параметров заключается в облучении текстильных материалов ультразвуковыми волнами с последующим приемом отраженных от текстильного материала волн, их оцифровкой и проведением компьютерного анализа полученных результатов. Получены аналитические выражения, связывающие между собой толщину и поверхностную плотность однослойных полотен, двухслойных текстильных пакетов со сложной пространственной структурой, с одной стороны, и коэффициент отражения ультразвуковых волн от таких материалов, с другой стороны. Сделанные аналитические расчеты и проведено математическое моделирование с результатами теоретических исследований. В результате проведенных теоретических исследований определено, каким образом влияют на отражение ультразвуковых волн толщины и свойства каждого из двух слоев пористых текстильных материалов. Это позволяет на основе ультразвуковых измерений определять как общую толщину текстильных материалов, так и их поверхностную плотность с точностью, необходимой при их производстве. Полученные аналитические зависимости являются еще одним шагом к созданию контрольно-измерительного оборудования для определения свойств однослойных текстильных полотен и двухслойных пористых текстильных пакетов. Это поможет в определении общей толщины и поверхностной плотности материалов со сложной пространственной структурой.

Investigate the influence of single-layer textile fabrics and two-layer textile bags on the parameters of ultrasonic waves that interact with them. In particular, to investigate the dependence of the complex reflection coefficient of ultrasonic waves on the total thickness and basis weight of textile material. The analytical part of the study consisted in obtaining an expression for the complex reflection coefficient of ultrasonic waves and in modeling its dependence on the thickness and basis weight of different textile materials. The proposed method of control of these technological parameters consists in irradiation of textile materials with ultrasonic waves with the subsequent reception of the waves reflected from textile material, their digitization and carrying out the computer analysis of the received results. Analytical expressions are obtained that relate the thickness and basis weight of singlelayer canvases, two-layer textile bags with a complex spatial structure, on the one hand, and the reflection coefficient of ultrasonic waves from such materials, on the other hand. Analytical calculations were made and mathematical modeling was performed based on the results of theoretical research. As a result of theoretical studies, it is determined how the thickness and properties of each of the two layers of porous textile materials affect the reflection of ultrasonic waves. This makes it possible on the basis of ultrasonic measurements to determine both the total thickness of textile materials and their basis weight with the accuracy required for their production. The obtained analytical dependences are another step towards the creation of control and measuring equipment to determine the properties of single-layer textile fabrics and two-layer porous textile bags. This will help determine the overall thickness and basis weight of materials with a complex spatial structure.