专利名称：动态纤维双折射测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及高分子材料测量领域，特别 涉及一种动态纤维双折射测量仪。
背景技术：
根据国家标准，纺织纤维双折射率有贝克线法、干涉法和补偿法。贝克线法和干涉法测量繁杂，费时，受液体折射率的影响。补偿法分为萨那蒙相位补偿法、固定光程差补偿法和贝瑞克光程差补偿法。国内传统的固定光程差补偿法，是制作多片不同规格的晶体补偿片，使之通过叠加的方式取得最后的光程差补偿。这种制作多种晶体补偿片组合的方法费时重复性差，操作不方便，测量精度和重复性差。国外的研究和相关产品已弃之上述方法，而采用贝瑞克补偿法，用人工连续转动的光程差补偿器代之。虽然操作方便，测量精度也高，但它也只能在静态条件下对纤维双折射率进行观察和测量，无法做到动态测量。现在研制的是自动连续转动有微调功能的直接光程差补偿装置，突破了国外现有的产品，配置纤维牵伸装置和自动控制，能动态测量纤维双折射率，使双折射率的测量技术有了突破性的发展，填补了国内外在该领域动态测量技术和产品的空白。现有技术存在以下缺陷
第一只能在静态条件下对纤维双折射率进行观察和测量，无法做到动态测量；
第二 采用手动调整光程差补偿装置，精度不高，而且比较麻烦；
第三对镜片的调整角度范围不够广，不适用于种类繁多的新材料的补偿。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明公开了一种动态纤维双折射测量仪，其突破传统的有级差的晶体光程差补偿，而使用新颖的无级差光程补偿，由连续转动的含微调功能的晶体补偿装置，产生的光程差相对于转动角度呈现线性关系。相比常规的晶体补偿，范围宽，测量精度高，操作简便。在动、静态下，测定纤维的双折射随拉伸形态过程的连续变化规律。计算机同步获取和处理各种纤维双折射干涉色彩图谱，实现快速专业分析，自动计算双折射率及相应的取向值。本发明的技术方案如下
一种动态纤维双折射测量仪，包括带有起偏器、检偏器、测试架的透反射偏光显微镜、摄像头、计算机、显示器、打印机；摄像头固定在透反射偏光显微镜上；计算机和摄像头电气连接；显示器、打印机分别与计算机连接；还包括测试纤维的动态纤维测试平台；所述测试平台固定于所述偏光显微镜的测试架上；
所述动态纤维测试平台，进一步包括纤维的承载装置、分别设置于承载装置两侧用于导向纤维的两个导丝轮、分别设置于导丝轮外侧的对纤维进行拉伸的两个微型电机；
所述微型电机给纤维施以预张力和牵伸力，使得纤维在承载装置内进行拉伸变形，从而达到动态纤维的测试效果。较佳地，所述的动态纤维双折射测量仪，其承载装置包括一凹槽结构，所述凹槽结构两侧对应各自开有一孔；纤维从一孔穿至另一孔；每一孔外侧对应一导丝轮和一电机。较佳地，所述的动态纤维双折射测量仪，其还包括无级差直接光程补偿装置，其设置于起偏器、检偏器之间；所述无级差直接光程补偿装置，进一步包括 晶体补色部分和微调装置部分，所述晶体补色部分和微调装置部分固定在一起；晶体补色部分至少包括补偿光路的镜片。较佳地，所述的动态纤维双折射测量仪，其晶体补色部分还包括机械长柄，所述机械长柄内设有凹槽；所述镜片设置于凹槽内。较佳地，所述的动态纤维双折射测量仪，其微调装置部分包括步进电机、蜗轮蜗杆和蜗轮轴；所述蜗轮蜗杆包括蜗轮和蜗杆；所述蜗轮和蜗杆为齿轮连接；所述步进电机连接于所述蜗杆；所述蜗轮轴与所述蜗轮固定在一起；所述步进电机的控制端与计算机电气连接。较佳地，所述的动态纤维双折射测量仪，其机械长柄内还设有镜片转轴，所述镜片转轴一端与所述蜗轮轴固定在一起；所述镜片转轴另一端与所述凹槽固定在一起。较佳地，所述的动态纤维双折射测量仪，其承载装置为一方形槽，所述纤维置于所述方形槽中；所述方形槽两端设有小孔；所述纤维穿过小孔绕于所述导丝轮上，所述纤维两端各自接于对应的微型电机上。较佳地，所述的动态纤维双折射测量仪，其镜片为氟化锶晶体材质制成，其为长方形薄片；所述镜片长度为8±0. OOlmm ;宽度为3±0. OOlmm ;厚度为1±0. 001mm。较佳地，所述的动态纤维双折射测量仪，其机械长柄长度为18±0. 1mm;宽度为5±0. Olmm;厚度为3±0. 001mm;所述内部凹槽长度为9±0. Olmm ;凹槽宽度为3. 3±0.Olmm ;凹槽深度为I. 2±0. OOlmm ;所述凹槽顶端与所述机械长柄的顶端相距2±0. 01mm。较佳地，所述的动态纤维双折射测量仪，其方形槽长度为15±0. Imm;宽度为5±0. Olmm;高度为5±0. Olmm ;所述小孔孔径为I. 2±0. Imm ;两侧导丝轮中心距为20±0. 1mm。与现有技术相比，本发明的有益效果如下
第一能在动态条件下对纤维双折射率进行观察和测量
第二本发明的与光程直接补偿装置配合使用的微型步进控制器，可对镜片的转动进行微调，调节精度更高。第三本发明的光程直接补偿装置所用的镜片其材料特殊结构特殊。
图I为本发明具体实施例动态纤维双折射测量仪的工作原理 图2为本发明具体实施例光程补偿装置的内部剖面 图3为本发明具体实施例光程补偿装置的结构示意图；图4为本发明具体实施例牵伸装置的俯视结构示意 图5为本发明具体实施例牵伸装置的侧视结构示意图。
具体实施方式
实施例如图1，一种动态纤维双折射测量仪，包括带有起偏器6、检偏器2、测试架和无级差直接光程补偿装置4的透反射偏光显微镜3、摄像头7、计算机13、显示器12、打印机14 ；摄像头固定在透反射偏光显微镜上；计算机和摄像头电气连接；显示器、打印机分别与计算机连接。如图I和图4 (或图5)，还包括测试纤维的动态纤维测试平台5 ;所述测试平台 5固定于所述偏光显微镜的测试架上；所述动态纤维测试平台，进一步包括纤维的承载装置201，承载装置为一方形槽，所述纤维置于所述方形槽中；所述方形槽两端设有小孔202和203、分别设置于承载装置两侧用于导向纤维的两个导丝轮204和205、分别设置于导丝轮外侧的对纤维进行拉伸的两个微型电机206和207 ;纤维208穿过小孔202和203绕于所述导丝轮204和205上，所述纤维两端各自接于对应的微型电机206和207上；所述微型电机给纤维施以预张力和牵引力，使得纤维在承载装置内进行拉伸变形，从而达到动态纤维的测试效果；所述方形槽长度为15±0. Imm;宽度为5±0. Olmm ;高度为5±0. Olmm ；所述小孔孔径为I. 2±0. Imm ;两侧导丝轮中心距为20±0. 1mm。如图I和图2，所述的无级差直接光程补偿装置4，其设置于起偏器6、检偏器2之间；所述无级差直接光程补偿装置，进一步包括晶体补色部分和微调装置部分，所述晶体补色部分和微调装置部分固定在一起；晶体补色部分至少包括补偿光路的镜片105 ；所述镜片为氟化锶晶体材质制成，其为长方形薄片；所述镜片长度为8±0. OOlmm ;宽度为3±0. OOlmm ;厚度为 1±0. 001_。如图2，所述晶体补色部分还包括机械长柄106，所述机械长柄内设有凹槽107 ；所述镜片105设置于凹槽107内；所述机械长柄长度为18±0. Imm ;宽度为5±0. Olmm ；厚度为3±0.001mm;所述凹槽长度为9±0. Olmm ;凹槽宽度为3. 3±0. Olmm ;凹槽深度为I. 2±0. OOlmm ;所述凹槽顶端与所述机械长柄的顶端相距2±0. 01mm。如图2和如图3，所述微调装置部分包括步进电机108、蜗轮蜗杆和蜗轮轴102 ;所述蜗轮蜗杆包括蜗轮103和蜗杆101 ;所述蜗轮103和蜗杆101为齿轮连接；所述步进电机108连接于所述蜗杆101 ;所述蜗轮轴与所述蜗轮固定在一起；所述步进电机的控制端与计算机电气连接。如图2，所述机械长柄106内还设有镜片转轴104，所述镜片转轴一端与所述蜗轮轴102固定在一起；所述镜片转轴另一端与所述凹槽107固定在一起；步进电机微调转动带动蜗轮蜗杆转动，由于蜗轮轴固定于蜗轮蜗杆上，蜗轮轴也随之转动，从而带动镜片转轴也随之转动，而凹槽与镜片转轴也是固定于一起，所以联动地带动镜片一起转动；所述的整个过程就是步进电机的转动带动镜片的角度微调，由于步进电机的控制端由计算机来控制，所以其转动的角度可以达到非常高的精度，所以镜片的角度微调也可以达到高精度，本实施例中，由于蜗轮设备的特殊制造，其微调角度可以达到正负45度。
下面简述本发明具体实施例一种动态纤维双折射测量仪的工作原理
进行测试的时候，将所述动态纤维测试平台固定于所述透反射偏光显微镜的测试架上；动态运行的纤维，如图4或图5，使其伸直平行置于动态纤维测试平台中，其中所述承载装置中装有湿润纤维的水；所述动态纤维测试平台中的微型电机由计算机控制，微型电机精确地控制被测纤维的预张力，同时将被测纤维准确送入测量光路中的预定位置，在被测纤维上盖在载玻片，调节偏振光显微镜，首先使起偏器和检偏器正交，视野全暗。计算机控制步进电机的运转，当补偿光镜片产生与被测纤维试样的双折射率相吻合的光程差时，就可以完成在动态下测定纤维双折射随牵伸形态过程中的连续变化规律；同时在摄像头的同步拍摄下，通过图像采集接口送入计算机，计算机获取和处理各种纤维双折射干涉彩色图谱，再通过计算机中的专业分析软件实现快速专业分析，自动计算纤维双折射率及相应的取向值，并通过打印机最终将测试结构打印出来。 本实施例中，计算机上载有用于控制摄像头拍摄显微镜图像的图像采集软件，用于对采集到的图像进行分析的专业分析软件以及控制步进电机和微型电机运转的软件。本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式
。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
权利要求
1.一种动态纤维双折射测量仪，包括带有起偏器、检偏器、测试架的透反射偏光显微镜、摄像头、计算机、显示器、打印机；摄像头固定在透反射偏光显微镜上；计算机和摄像头电气连接；显示器、打印机分别与计算机连接；其特征在于，还包括测试纤维的动态纤维测试平台；所述测试平台固定于所述偏光显微镜的测试架上； 所述动态纤维测试平台，进一步包括 纤维的承载装置、分别设置于承载装置两侧用于导向纤维的两个导丝轮、分别设置于导丝轮外侧的对纤维进行拉伸的两个微型电机； 所述微型电机给纤维施以预张力和牵伸力，使得纤维在承载装置内进行拉伸变形，从而达到动态纤维的测试效果。
2.根据权利要求I所述的一种动态纤维双折射测量仪，其特征在于，所述承载装置包括一凹槽结构，所述凹槽结构两侧对应各自开有一孔；纤维从一孔穿至另一孔；每一孔外侧对应一导丝轮和一电机。
3.根据权利要求I所述的一种动态纤维双折射测量仪，其特征在于，还包括无级差直·接光程补偿装置，其设置于起偏器、检偏器之间；所述无级差直接光程补偿装置，进一步包括 晶体补色部分和微调装置部分，所述晶体补色部分和微调装置部分固定在一起；晶体补色部分至少包括补偿光路的镜片。
4.根据权利要求3所述的一种动态纤维双折射测量仪，其特征在于，所述晶体补色部分还包括机械长柄，所述机械长柄内设有凹槽；所述镜片设置于凹槽内。
5.根据权利要求3或4所述的一种动态纤维双折射测量仪，其特征在于，所述微调装置部分包括步进电机、蜗轮蜗杆和蜗轮轴；所述蜗轮蜗杆包括蜗轮和蜗杆；所述蜗轮和蜗杆为齿轮连接；所述步进电机连接于所述蜗杆；所述蜗轮轴与所述蜗轮固定在一起；所述步进电机的控制端与计算机电气连接。
6.根据权利要求5所述的一种动态纤维双折射测量仪，其特征在于，所述机械长柄内还设有镜片转轴，所述镜片转轴一端与所述蜗轮轴固定在一起；所述镜片转轴另一端与所述凹槽固定在一起。
7.根据权利要求2所述的一种动态纤维双折射测量仪，其特征在于，所述承载装置为一方形槽，所述纤维置于所述方形槽中；所述方形槽两端设有小孔；所述纤维穿过小孔绕于所述导丝轮上，所述纤维两端各自接于对应的微型电机上。
8.根据权利要求3所述的一种动态纤维双折射测量仪，其特征在于， 所述镜片为氟化锶晶体材质制成，其为长方形薄片；所述镜片长度为8±0. OOlmm;宽度为 3±0. OOlmm ;厚度为 1±0. 001_。
9.根据权利要求4所述的一种动态纤维双折射测量仪，其特征在于，所述机械长柄长度为 18±0. Imm ;宽度为 5±0. Olmm ;厚度为 3±0. OOlmm ; 所述内部凹槽长度为9±0. Olmm;凹槽宽度为3. 3±0. Olmm ;凹槽深度为I. 2±0. OOlmm ;所述凹槽顶端与所述机械长柄的顶端相距2±0. 01mm。
10.根据权利要求7所述的双折射测量仪，其特征在于，所述方形槽长度为15±0.Imm;宽度为5±0. Olmm;高度为5±0. Olmm ;所述小孔孔径为I. 2±0. Imm ;两侧导丝轮中心距为2 0±0. I臟。
全文摘要
本发明公开了一种动态纤维双折射测量仪，包括带有起偏器、检偏器、测试架和无级差直接光程补偿装置的透反射偏光显微镜、摄像头、计算机、显示器、打印机；摄像头固定在透反射偏光显微镜上；计算机和摄像头电气连接；显示器、打印机分别与计算机连接；还包括测试纤维的动态纤维测试平台；所述测试平台固定于所述偏光显微镜的测试架上；所述动态纤维测试平台，进一步包括纤维的承载装置、分别设置于承载装置两侧用于导向纤维的两个导丝轮、分别设置于导丝轮外侧的对纤维进行拉伸的两个微型电机；所述微型电机给纤维施以预张力和牵伸力，使得纤维在承载装置内进行拉伸变形，从而达到动态纤维的测试效果。
文档编号G01N21/23GK102749288SQ201210251508
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者杨定海, 杨波, 欧阳红 申请人:上海东华凯利新材料科技有限公司
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