CN1010427B - 玻璃自动应力仪 - Google Patents

Abstract

本仪器是安装于玻璃生产线上，对玻璃的应力进行连续自动测量的仪器。

本仪器采用双光路提取信号。利用微分电路将信号波形变换后输入相位计，相位计将应力的模拟电压输入记录仪和数字电压表显示。

测量头和光源通过首尾相连的钢丝绳连接，用电机牵引，在玻璃带上方和下方的导轨上沿横向同步扫描，应力曲线由记录仪描绘在记录纸上。

本仪器精度高，结构简单，用应力曲线可指导调节玻璃的退火参数，提高切裁率。

Description

本仪器是安装于浮法玻璃生产线上，（也可安装在平拉和连续压延玻璃生产线上），对玻璃的应力进行连续自动测量的仪器。

据报导苏联研制成功了AnC-2型自动偏振计（стеклоикерамика1974、No、9、p17-18），该偏振计是借助于引入光路中的石英楔自动补偿的方法自动测量应力的，误差＜2%，扫描速度1米/分，测量范围约±150°应力角，由其技术指标可知，该仪器测量范围较宽，但精度和扫描速度均不够高。

美国也有用于浮法玻璃生产线上的自动应力仪，（ISA    Transact-ions    1978、No、2、p3-8），该仪器的基本原理是利用Senarmont法测应力。其具体方法是在测量头内放一个与轴位译码器同步迅速旋转的检偏镜，每旋转一周产生两次消光，这种瞬时消光到达位于检偏镜后面的光电管，触发轴位译码器，发出数字信号，相当于透过浮法玻璃的偏振面旋转角，这一旋转量即“应力角”。该仪器误差±0.1°，扫描速度0.6-9米/分，测量范围±90°应力角。由其技术性能指标可知，该仪器精度较高，扫描速度快，测量范围适中，但结构较复杂。

我国于1981年9月已有PBY-I型平板玻璃应力测定仪问世。（《玻璃》1981.NO4.P14-21）。该仪器在结构上采用单光路，用法拉第线圈对光线进行调制，由光电倍增管接收，经放大电路将信号放大推动由伺服电机，蜗轮，蜗杆，角位移传感器组成的机械系统，角位移传感器输出与应力值成正比的电压信号供记录仪记录。该仪器测量范围±50度应力角，精度±1度，扫描速度0.2米/分，由技术指标可知，该仪器测量范围较窄，扫描速度较低。

本发明的目的是提供直观的应力曲线。定性的反映退火窑中横向温度的相对分布，反映生产过程中玻璃带的退火质量，可对生产的趋势提出予告性的信息。利用本仪器提供的应力曲线指导退火参数的调节，可减少或消除生产中的炸裂，使玻璃带具有良好的切裁性能，并可使玻璃在运输、储存 、加工和使用过程中减少破损。

本发明的基本原理是利用Senarmont法测量应力，即测定穿过玻璃厚度的单色光束偏振面的旋转角。

本仪器用双光路提取信号，通过测量光路提取测量信号，通过参考光路提取参考信号，二信号同频，利用微分电路将二信号波形变换后输入相位计，相位计将应力的模拟电压输入记录仪和数字电压表显示。

测量头和光源通过首尾相连的钢丝绳连结，用电机牵引，分别在玻璃带上方和下方的导轨上同步扫描。测量头和光源沿玻璃带全宽度扫描，应力的大小和性质由记录仪以曲线的形式记录在记录纸上。

下面结合附图来说明本发明的构造，本仪器由光路、测量、显示和同步传动四部分组成：

1.光路部分，如图1所示，它是包括测量光路和参考光路。

测量光路由灯泡（1）发出的光束，经过透镜（2）后，通过偏振镜（3）变成平面偏振光。该光束透过待测样品（4）（平板玻璃）进入测量头，通过1/4入波片（5），滤色片（6），和高速旋转的检偏镜（7），经透镜（8）会聚射入光电管（9），光电管输出一直流脉动信号，其波形如图2中的u₁（t）所示，该信号即为测量信号。

偏振镜（3）其偏振方向与玻璃带运行方向成45°，1/4入波片（5）其快（或慢）轴同偏振镜（3）的偏振方向平行。

参考光路由灯泡（11）发出的光束，经透镜（12）和偏振镜（13）变成平面偏振光，然后通过由同步电机（10）带动高速旋转的检偏镜（7），经透镜（14）会聚射入光电管（15），光电管输出一直流脉动信号，其波形如图2中的u₂（t）所示。

偏振镜（13）的偏振方向可调，在无待测样品时，调节偏振镜（13）的偏振方向，使应力仪指示为零。

信号u₁（t），u₂（t）频率相同，但有相位差△Φ，（见图2），将二信号u₁（t）和u₂（t）输给测量部分。

2.测量部分，如图3所示，它是由测量通道电路（16）和参考通道电路（17）和相位计（18）组成。

对图2所示的直流脉动信号（波形）u₁（t）和u₂（t），相位计无法鉴相，故必须将此波形变成交流波形，微分电路可将直流脉动波形变成交流波形，如图2中u₁（t）和u₂（t）所示。将微分电路处理后的波形u₁（t）和u₂（t）同时输入相位计便可测量了。微分电路可设在相位计的机箱外或机箱内。

相位计要选用动态相位计，如px-ic型，本发明是自己设计的相位计。

3.显示部分，是将相位计的模拟电压输出到快速记录仪和数字电压表的输入端，便可记录和显示了。

4.同步传动部分，如图4所示，它是横跨输送辊道两侧（跨度即玻璃宽度）的基座（19），支撑横跨生产线的导轨。导轨分上导轨（20）和下导轨（21），玻璃带（22）由上下导轨中间通过。导轨上有小滑车，下导轨小滑车（23）载有光源，上导轨小滑车（24）载有测量头。二小滑车由钢丝绳（25）通过滑轮（26），（27），（28），（29），（30），（31），（32）连接，由电机（33）牵引作同步运动。

本发明的优点是：1.扫描速度快，它是使检偏镜高速旋转，其消光位置在“飞轨”上测得故仪器反应速度特别快，因而可用较快的速度扫描，其扫描速度比苏联的AIIC-2型高数倍，而与美国的应力仪相当2    2.测量范围适中，本仪器与美国的应力仪都是采用Senarmont法，故测量范围均为±90°应力角，对平板玻璃已经够用了。

3.线性刻度，本仪器提供给记录仪和数字电压表的模拟电压与应力值成线性关系，因此曲线不失真，便于观察。

4.能远距离控制，操作方便，应力仪的同步传动部分测量头及光源安装在退火窑的尾端，而控制、测量和显示部分则安装在退火窑仪表室，两地相距80多米，测量不需取样，仪器无移动部分，操作方便。

5.精度高，本仪器除采用曲线显示外，还采用了数字显示，其精度与美 国的应力仪相同，都是±0.1°应力角，而高于苏联的AIIC-2型。

6.结构简单。就测量头而言，本仪器的测量光路与美国的相同，而参考光路的结构要比美国相应的数字轴位译码器简单的多。就同步传动而言，本仪器采用匀速扫描，自动平衡记录仪记录，而美国采用变速运动，用位移传感器发送位置信号、X-Y函数记录仪记录，而这一套同步传动和位置发讯系统要比本仪器复杂的多，投资也多。

本仪器已用于浮法玻璃生产，利用应力曲线调节退火参数，一般40分钟到1.5小时后，便可使炸裂减少或消除，切裁率提高，生产稳定。

实施例：由现场测得的一条应力分布不对称的曲线，如图5所示，两边压应力区较大，中部张应力值较大，此时生产不正常，切裁困难，边部掉角，掰不成片。

根据图5的曲线，将退火窑420-540℃区段的中部温度降低约27℃，减小了玻璃带中部与两边的温差，从而使中部的张应力下降，两边压应力区减小，约1.5小时后，得到如图6所示的较理想的应力分布曲线，这时切裁性能大大改善，成品率提高了。

附图说明：

图1为本仪器的光路图

1-灯泡    2-透镜    3-偏振镜    4-待测样品

5-1/4入波片    6-滤色镜    7-旋转检偏镜    8-透镜

9-光电管    10-同步电机    11-灯泡    12-透镜

13-偏振镜    14-透镜    15-光电管

图2为波形图

图3为测量部分框图

16-测量通道电路    17-参考通道电路    18-相位计

图4为同步传动示意图

19-基座    20-上导轨    21-下导轨    22-玻璃带

23，24-小滑车    25-钢丝绳    26，27，28，29，30，31，32-滑轮

    33-电机

图5为调节前应力曲线

图6为调节后应力曲线

Claims (1)

1、用于玻璃生产线上，对玻璃的应力进行连续自动测量的玻璃自动应力仪，它是利用Senarmont法测量应力，该玻璃自动应力仪包括有：

a、双光路系统：依次由灯泡(1)、透镜(2)、偏振镜(3)、待测样品(4)、1/4入波片(5)、滤色镜(6)、旋转检偏镜(7)、透镜(8)、光电管(9)构成的测量光路。它可从光电管(9)获得测量信号。依次由灯泡(11)、透镜(12)、偏振镜(13)、旋转检偏镜(7)、透镜(14)、光电管(15)、构成参考光路。它可用来从光电管(15)获得参考信号。

b：测量系统：由测量通道微分电路(1)和参考通道微分电路(2)和相位计(3)组成，微分电路可设在相位计的机箱外或机箱内。

c、显示系统：是将相位计的模拟电压输出接到快速平衡记录仪和数字电压表的输入端，便可记录和显示了。

d、同步传动系统：由基座(19)、上导轨(20)、下导轨(21)，下导轨小滑车(23)、上导轨小滑车(24)、钢丝绳(25)、滑轮(26)、(27)、(28)、(29)、(30)、(31)、(32)连结由电机(33)牵引作同步运动。

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