[发明专利]基于峰值检测法的单丝取向度测量方法

摘要

本发明提供了一种基于峰值检测法的单丝取向度测量方法，测量方法采用峰值检测法测量单丝取向度，克服了传统方法中反射信号的干扰，使测量的准确性及稳定性明显提高；本发明实现了单丝取向度的无损检测，在一定程度上节约了成本，减少了单丝损耗；此外，本发明提供的基于峰值检测法的单丝取向度测量方法可实现对任何丝状高分子聚合物的取向度的测量。

主权项

1.基于峰值检测法的单丝取向度测量方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、将待测的单丝样品(3)两端栓上重量相同的砝码(1)后，再将待测的单丝样品(3)搭在发送端超声波传感器(2)上和接收端超声波传感器(4)上，用两端的样品固定支架(8)上的消音薄垫(9)将单丝固定，使待测的单丝样品(3)保持自然伸直状态，打开电信号处理装置的电源，选用12V作为供电电压，使系统处于工作状态；步骤二、将发送端超声波传感器支架固定在刻度底座(7)的30cm刻度处，将接收端超声波传感器支架移动到刻度底座7的50cm刻度处(位置1)，使激励电平产生器产生脉宽为12us、幅值为3.3V的单脉冲，进入激励电平处理器后产生脉宽为12us、幅值为5V的单脉冲和脉宽为12us、幅值为‑5V的单脉冲，再分别将这两个单脉冲输出至发送端超声波传感器(2)的两根引线上，发送端超声波传感器支架上的超声波传感器(2)接收单脉冲后产生振动信号在单丝样品(3)中传播；振动信号经单丝样品(3)传播，由接收端超声波传感器支架上的超声波传感器(4)接收并将振动信号转换为电信号，输入至信号处理器，信号处理器将接收到的电信号进行滤波和放大，处理后的电信号记为电信号A，电信号A经信号采集器以500ns为采样间隔进行采集后输入至数据处理器中并存储为数组s[N]，N为数组长度；实际测量中为保证测量精度，通常N不少于1000；步骤三、对采集到的信号组1的数据进行峰值检测；具体方法如下：由于信号开始会有一些干扰，并且信号波峰的幅值都大于2V，波谷的幅值都小于1V，所以首先过滤掉对波峰、波谷查找的干扰，即如果信号幅值大于2V或者小于1V，直接舍弃掉，不进行接下来的比较；s[n]表示数组s[N]内的第n+1个元素，n＝1,2,3,4,……N‑1；从n＝1开始查询直至n＝N‑1，如果s[n]比它左右两侧的值都大的话，即s[n]>＝s[n‑1]且s[n]>＝s[n+1]，那么n+1对应的值即是波峰对应的时间点，同理，s[n]比它左右两侧的值都小的话，即s[n]<＝s[n‑1]且s[n]<＝s[n+1]，那么n+1对应的值即是波谷对应的时间点，将这些时间点存储在数组Q[i]中，i＝0,1,2,3,4,……，即Q[0]存储的是第一个波峰的时间点的值，Q[1]存储的是第一个波谷的时间点的值，Q[2]存储的是第二个波峰的时间点的值，Q[3]存储的是第二个波谷的时间点的值……最后取前四个波峰和前五个波谷对应的时间点求取平均值，存储为a1，a1＝(Q[0]+Q[1]+Q[2]+Q[3]+Q[4]+Q[5]+Q[6]+Q[7]+Q[8])/9；步骤四、将接收端超声波传感器支架移动到刻度底座7的80cm刻度处(位置2)，使激励电平产生器产生脉宽为12us、幅值为3.3V的单脉冲，进入激励电平处理器后产生脉宽为12us、幅值为5V的单脉冲和脉宽为12us、幅值为‑5V的单脉冲，再分别将这两个单脉冲输出至发送端超声波传感器(2)的两根引线上，发送端超声波传感器支架上的超声波传感器(2)接收单脉冲后产生振动信号在单丝样品(3)中传播；振动信号经单丝样品(3)传播，由接收端超声波传感器支架上的超声波传感器(4)接收并将振动信号转换为电信号，输入至信号处理器，信号处理器将接收到的电信号进行滤波和放大，处理后的电信号记为电信号B，电信号B经信号采集器以500ns为采样间隔进行采集后输入至数据处理器中并存储为数组p[M]，M为数组长度，记为信号组2，实际测量中为保证测量精度，通常M不少于1000；步骤五、对采集到的信号组2的数据进行峰值检测；具体方法如下：由于信号开始会有一些干扰，并且信号波峰的幅值都大于2V，波谷的幅值都小于1V，所以首先过滤掉对波峰、波谷查找的干扰，即如果信号幅值大于2V或者小于1V，直接舍弃掉，不进行接下来的比较；p[m]表示数组p[M]内的第m+1个元素，m＝0,1,2,3,4…M‑1；从m＝1开始查询直至m＝M‑1，如果p[m]比它左右两侧的值都大的话，即p[m]>＝p[m‑1]且p[m]>＝p[m+1]，那么m+1对应的值即是波峰对应的时间点，同理，p[m]比它左右两侧的值都小的话，即p[m]<＝p[m‑1]且p[m]<＝p[m+1]，那么m+1对应的值即是波谷对应的时间点，将这些时间点存储在数组Q[i]中，i＝0,1,2,3,4,……，即Q[0]存储的是第一个波峰的时间点的值，Q[1]存储的是第一个波谷的时间点的值，Q[2]存储的是第二个波峰的时间点的值，Q[3]存储的是第二个波谷的时间点的值……最后取前四个波峰和前五个波谷对应的时间点求取平均值，存储为a2，a2＝(Q[0]+Q[1]+Q[2]+Q[3]+Q[4]+Q[5]+Q[6]+Q[7]+Q[8])/9；步骤六、通过公式(1)计算延迟时间Δt，式中T为信号采集器采样间隔500ns；记位置1和位置2之间的传播延时个数为a，a＝a2‑a1；Δt＝a*T          (1)根据公式(2)计算振动信号在单丝样品(3)中的传播声速C_x，式中s为接收端压电陶瓷支架在位置1时与接收端压电陶瓷支架在位置2时的距离，该距离s可以直接通过位置1与位置2在刻度底座(7)上的刻度得到：步骤七、根据公式(3)计算待测的单丝样品(3)的取向度F：式中C_u是单丝样品(3)无取向时的声速值，同一种材料的C_u是固定的常数；步骤八、数据处理器将步骤七中计算得到的取向度F输入至显示器显示。