УДОСКОНАЛЕННЯ АКУСТИЧНОГО МЕТОДУ ВИЗНАЧЕННЯ ЯКОСТІ ЛУБОВОКНИСТОЇ СИРОВИНИ

Анотація

Стаття присвячена актуальній проблемі розробки ефективних методів контролю якості лубоволокнистої сировини, зокрема конопляного волокна, яке набуває все більшого значення в текстильній промисловості та виробництві композитних матеріалів в умовах розвитку екологічно орієнтованих технологій, реалізації Стратегії розвитку АПК України до 2030 року та європейського Green Deal, що сприяє розширенню використання лубоволокнистих культур як пріоритетного напрямку сталого розвитку сільського господарства. Підкреслюється, що існуючі методи контролю якості конопляного волокна мають суттєві недоліки: традиційні органолептичні методи є суб’єктивними та недостатньо точними для сучасних вимог виробництва, механічні методи – руйнівними та трудомісткими (до 3–8 годин на один зразок), а низькочастотні акустичні методи (500–2000 Гц) неефективні для неоднорідних конопляних волокон через їх структурні особливості та значну варіабельність діаметра (15–50 мкм). У статті детально аналізуються фізичні принципи запропонованого ультразвукового методу, що базуються на явищі дифракції акустичних хвиль на волокнистих структурах, які розглядаються як багатошарова дифракційна решітка. Теоретично обґрунтовано доцільність використання частотного діапазону 1–5 МГц, що забезпечує оптимальні умови дифракції (λ ≈ 0,11 мм при f = 3 МГц) порівняно з існуючими низькочастотними методами (λ = 0,17–0,69 м при 500–2000 Гц). Розроблено математичну модель з коефіцієнтом неоднорідності Kн = 1 + σd/dср, що враховує варіабельність діаметра конопляних волокон і дозволило підвищити точність визначення параметрів волокна з ±15 % до ±2,5 %. Експериментально підтверджено високу кореляцію ультразвукових показників з традиційними характеристиками якості: лінійна густина (r = 0,92), розривна прочність (r = 0,89), ступінь зрілості (r = 0,94). Розроблена експериментальна установка на базі цифрового осцилографа OWON SDS1102 забезпечує відтворюваність результатів з коефіцієнтом варіації CV = 2,1 %. Запропонований метод забезпечує скорочення часу аналізу до 2 хвилин, неруйнівний характер контролю та можливість одночасного визначення 5–6 параметрів якості, що робить його перспективним для впровадження на підприємствах текстильної промисловості.