技术领域
[0001] 本
发明涉及纺织技术，尤其涉及化纤卷绕丝卷丝束线速度检测装置。
背景技术
[0002] 化纤卷绕是化纤生产过程的一个极其重要的环节，化纤卷绕直接决定所产出的化纤的
质量好坏，化纤卷绕过程中的好坏最为关键的是控制技术的恒张
力控制，
张力不稳定会影响丝束的物理性质和均匀率，卷绕丝卷成型的质量。在
角速度恒定的情况下，随着卷绕丝卷直径的增加，丝卷线速度会越来越大，进而与牵引辊形成速度差，产生张力变化。
[0003] 要解决这一问题就是要保证控制牵引辊的速度与卷绕丝卷的线速度相同，恒张力控制就是通过控制系统保证卷绕丝卷的线速度与牵引辊之间保持相同。一般控制系统通过张力测量或者卷绕丝卷的线速度作为反馈实现恒张力控制，采用张力
传感器，测量张力的变化，作为控制系统的反馈输入，但其存在测量
精度低，反映速度慢，控制效果有限的
缺陷，最好的方式是采用丝束的线速度作为控系统反馈输入，但是直接测量丝束的线速度非常困难，目前通用的是根据卷绕角速度，根据丝卷卷绕的厚度，推算出丝束的线速度。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题就是提供一种化纤卷绕丝卷丝束线速度检测装置，可实时监测卷绕丝卷丝束线速度，为控制装置提供更为精确的反馈信息。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种化纤卷绕丝卷丝束线速度检测装置，包括
超声波发射与接收模
块、反射波群带宽计算模块、丝卷丝束线速度计算模块，所述
超声波发射与接收模块向化纤卷绕丝卷丝束发射超声波，同时接收超声回波
信号，所述反射波群带宽计算模块根据接收到的超声回波信号计算得出反射波群带宽，所述丝卷丝束线速度计算模块根据反射波群带宽与丝卷丝束线速度之间的关系计算出化纤卷绕丝卷丝束线速度。
[0006] 优选的，所述反射波群带宽与丝卷丝束线速度之间的关系如下式，[0007]
[0008] 其中Bd为反射波群带宽，λ为入射波
波长，F为圆形超声
探头聚焦深度，W为焦面直径，θ为超声发射波与速度V的角度。
[0009] 优选的，所述超声发射波的入射方向垂直于化纤卷绕丝卷丝束线速度方向。
[0010] 优选的，所述反射波群带宽的计算采用快速
傅立叶变换算法。
[0011] 优选的，通过隔离丝束速度输出模块将丝卷丝束线速度计算模块计算出的化纤卷绕丝卷丝束线速度送至
控制器，所述控制器控制牵引辊的速度与化纤卷绕丝卷丝束线速度相同。
[0012] 本发明根据横向多普勒原理，设计出化纤卷绕丝卷丝束线速度多普勒检测装置，可实时监测卷绕丝卷的表面线速度，进而得出丝束的线速度，为控制装置提供更为精确的反馈信息。
附图说明
[0013] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
[0014] 图1是本发明的结构原理图。
具体实施方式
[0015] 一种化纤卷绕丝卷丝束线速度检测装置，包括超声波发射与接收模块、反射波群带宽计算模块、丝卷丝束线速度计算模块，所述超声波发射与接收模块向化纤卷绕丝卷丝束发射超声波，同时接收超声回波信号，所述反射波群带宽计算模块根据接收到的超声回波信号计算得出反射波群带宽，所述丝卷丝束线速度计算模块根据反射波群带宽与丝卷丝束线速度之间的关系计算出化纤卷绕丝卷丝束线速度。
[0016] 最后，通过隔离丝束速度输出模块将丝卷丝束线速度计算模块计算出的化纤卷绕丝卷丝束的线速度送至控制器，控制器控制牵引辊的速度与化纤卷绕丝卷丝束线速度相同。因此，通过卷绕丝卷丝束的线速度作为反馈实现恒张力控制，实现了丝卷丝束线速度与牵引辊的速度一致，避免了与牵引辊形成速度差。
[0017] 本发明根据横向多普勒原理，设计出上述的化纤卷绕丝卷丝束线速度检测装置，横向多普勒化纤卷绕丝束线速度测试原理如下：
[0018] 在丝卷旋
转轴向的垂直方向，放置一个超声波发射与接收模块，超声的发射波以角度β到达C点时，会发生反射，反射波以一定角度被接收器接收。C点有一个箭头方向所示速度V，当发射波与V垂直时，发射波与反射波之间没有
频率差，但是会有一个一零频率为中心的，一定带宽的反射波群，这个反射波群的带宽与速度V成正比，这就是所谓的横向多普勒。
[0019] 速度V与反射波群带宽之间的关系如式1所示
[0020]
[0021] 其中Bd为反射波群带宽，λ为入射波波长，F为圆形超声探头聚焦深度，W为焦面直径，θ为超声发射波与速度V的角度，当θ＝90°时，入射方向垂直于速度V。化纤卷绕丝卷丝束线速度方向一直是不变的，那么保持超声波发射与接收模块
位置不变，即可使超声发射波的入射方向始终垂直于化纤卷绕丝卷丝束线速度方向，可以保证超声的发射轴线始终指向丝卷的
旋转轴心。
[0022] 入射波波长λ是设计时设定的，F，W，θ是选择超声探头和安装时的技术参数，需要测量计算的是反射波群带宽Bd。Bd是通过超声接受器接收到超声回波信号进行计算得出，带宽的计算就是采用
快速傅立叶变换算法，采用
数字信号处理器实现，具体计算原理如下：
[0023] 反射波群经过低通
滤波器，通常情况下，超声发送的信号频率至少在400K以上，标记为f0，
低通滤波器的作用是滤去超声原始信号频率及以上的信号，那么剩余的信号就是由于横向
多普勒效应，在零频率附近的方式波群信号，计算步骤为：
[0024] 1)经过A/D采集得到的信号序列 0≤n≤N-1。
[0025] 2)则序列x[n]用来计算反射波群的带宽，N为所取序列的长度，根据测量精度和成本综合给出，通常取N＝1024。
采样频率为Fs。
[0026] 3)带宽计算公式为
[0027]
[0028] 4)以X[0]为基准，沿k增加的方向比较X[k]的大小，但X[k]<0.707*X[0]时，记录当前K值，则反射波群带宽为下式
[0029] Bd＝(((2π/N)*k)/2π)*2π*Fs＝(k/N)**2π*F。
[0030] 5)根据式(1)，计算丝卷的丝束线速度。
[0031] 其中超声波发射与接收模块超声波发射与超声回波信号接收共用一个超
声换能器，脉冲发射，通过切换
开关复用换能器。超声波发射与接收模块提供超声激发所需方波信号，并将超声回波信号进行放大，滤去与发射波同频率的高频回波，发到零频率附近的发射波群，送至反射波群带宽计算模块，所述反射波群带宽计算模块根据接收到的超声回波信号计算得出反射波群带宽，所述丝卷丝束线速度计算模块根据反射波群带宽与丝卷丝束线速度之间的关系计算出化纤卷绕丝卷丝束线速度。
