聶志洋

摘 要：航空膠片在處理過程中可能會因為各種處理條件的變化而造成膠片的不干燥和假性干燥現(xiàn)象，在沒有即時發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象的情況下收卷膠片就可能會造成膠片粘連事故，一旦這種不可逆轉(zhuǎn)性事故發(fā)生，就會造成遙感數(shù)據(jù)前期采集工作全部作廢，導(dǎo)致很大的經(jīng)濟(jì)損失。該文通過科學(xué)的方法，經(jīng)過具體檢測和分析，找出可能造成膠片粘連的各種原因，并在不改動原設(shè)備電路和功能的前提下，添加一些檢測手段和采取一些具體的措施并通過發(fā)明制作的一些機(jī)外附加設(shè)備等具體的改造方案并試驗通過，徹底地解決了航空膠片在處理過程中的粘連問題。

關(guān)鍵詞：航空膠片 設(shè)備改造 假性干燥 自動收卷 延時電路

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（b）-0120-03

遙感數(shù)據(jù)采集是多個環(huán)節(jié)組成的，它是通過遙感平臺包括氣球、飛機(jī)、人造衛(wèi)星等安放的遙感儀器裝置，接收和記錄物體輻射、反射、散射的信息，常見的有可見光照相機(jī)、紅外照相機(jī)、紅外掃描儀等多種照相。由于前期的遙感數(shù)據(jù)采集過程中受自然條件的影響，會造成相機(jī)的曝光條件多變，后期處理中為了彌補(bǔ)這些變化造成的影響，航空膠片處理設(shè)備在正式生產(chǎn)之前，要通過測試性處理膠片，然后根據(jù)處理情況綜合給出一些補(bǔ)救措施，包括調(diào)整設(shè)備運(yùn)行速度、溫度、補(bǔ)充率等等。由于設(shè)備處理條件的變化，可能會造成工作過程中會出現(xiàn)因為膠片不干燥或假性干燥而造成膠片的粘連問題，如果在膠片的處理過程中膠片出現(xiàn)了上述不可逆轉(zhuǎn)的問題，那么前期的工作都將作廢，必須重新來過，因此會造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，而且延誤工作時間、加大遙感數(shù)據(jù)采集成本。

1 航空膠片處理設(shè)備烘干部結(jié)構(gòu)和工作原理

此設(shè)備的烘干部結(jié)構(gòu)（見圖1），它是由高溫加熱器、低溫加熱器、烘干風(fēng)機(jī)以及橡膠擠水滾軸和海綿吸水滾軸等部分組成。其中高溫加熱區(qū)包括有烘干加熱器、烘干風(fēng)機(jī)組成，烘干加熱器是由功率為5kW的加熱絲和型號為RF145溫度保險F3組成，該型號的保險溫度是145℃耐壓值是250V、最大電流是20A。而低溫加熱區(qū)與之不同的是有上下兩組加熱絲各為2kW，溫度保險F1和F2選用的是RY128型號的溫度保險，該型號的保險溫度是128℃耐壓值是250V、最大電流是10A，這是為了保護(hù)烘干部的橡膠和海綿傳動滾軸而設(shè)置的烘干加熱器溫度上限，如圖1所示。此類設(shè)備的烘干加熱是脈沖式加熱，加熱效率是可被編程的：當(dāng)設(shè)置熱效率為50%時，即set % Dryer heat = 50%時，它表示在1s之內(nèi)，烘干器加熱0.5s、停止加熱0.5s。如果設(shè)置熱效率為70%，即set % Dryer heat = 70%時，它表示在1s之內(nèi)，烘干器加熱0.7s，然后停止加熱0.3s，周而復(fù)始。工作過程是：當(dāng)膠片在引片的引導(dǎo)下通過穩(wěn)定藥液后進(jìn)入烘干部高溫區(qū)的橡膠擠水滾軸，通過擠水滾軸把附著在膠片表面的水分進(jìn)行擠壓，并使片基與藥膜緊密結(jié)合，再進(jìn)入低溫烘干區(qū)的海綿吸水滾軸。膠片在進(jìn)入烘干區(qū)時高低溫烘干加熱器和烘干風(fēng)機(jī)通過烘干器排出大量高溫氣體（高溫區(qū)溫度最高80℃，而低溫區(qū)最高不能超過60℃）對膠片進(jìn)行干燥處理，膠片干燥后再進(jìn)行收卷。

2 測試過程和原因分析

在航空膠片的處理過程中有時會發(fā)生后半卷膠片不干，造成膠片粘連。從理論上分析膠片不干的原因有烘干溫度過低、烘干部通風(fēng)不暢以及膠片表面附著水太多等多種原因造成的，但是如果烘干部溫度過高不僅會造成假性干燥現(xiàn)象，而且還會造成加熱器溫度保險F1過溫保護(hù)，使部分加熱器停止工作，反而使烘干部溫度變得更低。所以測試的目的是測試出實際烘干部溫度能達(dá)到并保持溫度的上線值。

在測試之前首先要對擠水滾軸、烘干部的各級風(fēng)機(jī)和過濾網(wǎng)進(jìn)行了檢查，確保烘干部通風(fēng)良好和擠水滾軸部分工作正常，然后進(jìn)行一系列的烘干溫度測試。

影響此設(shè)備烘干溫度的因素主要有溫度設(shè)定值和烘干器的加熱效率。以下是采用優(yōu)選法進(jìn)行的烘干部溫度測試。

表1是測試結(jié)果，測試的過程是先把烘干加熱效率設(shè)為65%、溫度設(shè)定值設(shè)從攝氏56℃、60℃、58℃，59℃依次進(jìn)行測試，如果烘干部可持續(xù)工作2h以上，被認(rèn)為通過測試，結(jié)果標(biāo)記為“持續(xù)工作”。如果測試過程中出現(xiàn)烘干部溫度過溫保護(hù)，說明烘干部溫度過高，記錄下從開機(jī)到過溫保護(hù)所用的時間，以分鐘為單位進(jìn)行標(biāo)記。然后再改變加熱效率為70%，進(jìn)行下一輪測試。最后的測試結(jié)果（見表1）。

從表1中得出的結(jié)論是把溫度設(shè)定為58℃、加熱率設(shè)定為75%是最佳結(jié)果，經(jīng)過長時間測試烘干溫度穩(wěn)定在57℃～58℃左右。但是在隨后的沖洗膠片工作中還是發(fā)現(xiàn)后面超過10m的膠片出現(xiàn)粘連現(xiàn)象。如果再提高烘干溫度，可能造成烘干溫度過高，致使溫度保險F1過溫保護(hù)，烘干溫度會急劇下降，同樣會造成膠片粘連。所以結(jié)論是不能再提升烘干溫度。

綜上所述，在不提升烘干溫度的前提下，現(xiàn)在要解決的問題是以下幾方面。

（1）要及時發(fā)現(xiàn)烘干溫度下降（即因烘干溫度保險過溫保護(hù)而造成的溫度下降），采取必要措施，防止膠片粘連。

（2）怎樣才能及時恢復(fù)烘干部加熱。

（3）在不提高烘干溫度的前提下，怎樣才能使膠片干燥，避免發(fā)生膠片粘連事故。

3 改造要求及目的

在不改動設(shè)備烘干部分加熱系統(tǒng)的電路和功能等的前提下，增加一個獨(dú)立的溫度顯示報警系統(tǒng)，通過它可以及時觀測烘干部溫度，通過它的報警聲可要及時發(fā)現(xiàn)烘干溫度異常；當(dāng)溫度保險過溫保護(hù)時，要及時恢復(fù)烘干部加熱；延長膠片的干燥時間，利用“高溫物體（高于周圍環(huán)境溫度）在降溫過程中會蒸發(fā)水分”的原理，以達(dá)到使膠片干燥的目的；實現(xiàn)膠片自動收卷。

4 改造部分設(shè)計原理

4.1 增加一臺烘干溫度數(shù)字顯示報警儀

設(shè)計制作或購買一臺溫度顯示報警儀，既可以顯示即時溫度又可以設(shè)定顯示溫度的報警溫度值（可以設(shè)置上限溫度和下限溫度報警值），當(dāng)烘干溫度達(dá)到上限或下限時報警儀報警。

4.2 怎樣及時恢復(fù)烘干部加熱

要想及時恢復(fù)烘干部加熱，就必須恢復(fù)烘干加熱器通電，可以通過一個旁路系統(tǒng)給加熱器供電。即通過一個旁路手動開關(guān)（見圖2），當(dāng)烘干溫度低于設(shè)置溫度下限時，這時溫度報警儀報警“溫度低”（即烘干部低溫加熱器溫度保險過溫保護(hù)），打開手動開關(guān)，通過旁路電路系統(tǒng)給加熱器供電（見圖2），即可恢復(fù)烘干加熱器加熱。當(dāng)烘干溫度高于設(shè)置溫度上限時，這時溫度報警器報警“溫度高”，這時一定要斷開旁路手動開關(guān)，加熱器斷電，烘干溫度下降。周而復(fù)始通過手動控制烘干加熱溫度在一定范圍內(nèi)波動，即確保膠片干燥，又防止烘干溫度過高毀壞海綿滾軸。

4.3 如何延長干燥時間

在標(biāo)準(zhǔn)情況下，航空膠片處理設(shè)備的傳動速度是1m/min。原設(shè)計中膠片從烘干部輸出后，只經(jīng)過不到40cm長的距離就進(jìn)入收卷滾軸（見圖1），（T=S/V=40×60 /100=24 s）也就是只經(jīng)過了短短的24s左右的時間，這時膠片還沒有完全冷卻到室溫就進(jìn)入了收卷滾軸。如果膠片是假性干燥可能就會發(fā)生粘連情況，而造成重大事故。利用設(shè)備的高度，在膠片從烘干部分輸出后，不直接進(jìn)入收卷滾軸，而是使膠片自然下垂形成環(huán)路進(jìn)入發(fā)明制作的機(jī)外附加設(shè)備自動收卷控制器，當(dāng)膠片離地面20～40cm時再返回收卷滾軸（見圖1）這樣可以延長膠片運(yùn)行長度2.2～2.4m，延長干燥時間132～144s，干燥時間的延長，使膠片有足夠的時間冷卻到室溫，足以使航空膠片上殘留的水分蒸發(fā)殆盡。這時再進(jìn)行收卷，就不會有膠片粘連的情況發(fā)生。

4.4 怎樣實現(xiàn)膠片自動收卷

利用光電感應(yīng)器的光電效應(yīng)，當(dāng)膠片下垂環(huán)路離地面20～40cm時，會遮擋感應(yīng)器（見圖1），使感應(yīng)器反饋給自動收卷控制電路一個感應(yīng)電信號，再通過延時電路的調(diào)控，給驅(qū)動電路一定時長的驅(qū)動信號，驅(qū)動收卷電機(jī)工作、收卷膠片。

5 改造電路設(shè)計原理和原理圖

5.1 數(shù)字式溫度報警儀

通過網(wǎng)上調(diào)研查詢最后購買一臺高精度數(shù)字式溫度報警儀，采用獨(dú)立的電源，電源電壓為220V，顯示方式為4位LED紅色發(fā)光管，測量范圍-50℃～+120℃，分辨率為 0.1℃，誤差值上下2℃?？梢栽O(shè)定上限報警溫度和下限報警溫度，當(dāng)被測溫度超過上限溫度或者下限溫度的時候儀表會發(fā)出報警聲，同時對應(yīng)的指示燈閃爍。

5.2 旁路手動開關(guān)原理圖

5.2.1 零件選擇及作用

導(dǎo)線選擇的是鐵佛龍耐高溫1.5mm2的絞合鍍銀線，額定電壓是600V，額定電流是15A，工作溫度是-80℃～+250oC。另外加套石棉套管，導(dǎo)線長度為80cm兩根。開關(guān)使用的是額定電壓是277V，額定電流是16A的雙極波動開關(guān)。旁路手動開關(guān)電路原理圖，如圖2中虛線部分所示，波動開關(guān)通過兩組導(dǎo)線，與溫度保險F1并聯(lián)。

5.2.2 電路工作原理和原理圖

通過圖2了解一下烘干部低溫加熱器工作原理，烘干部低溫加熱器主要包括：烘干部低溫加熱控制器、雙向可控硅TR1、兩組2000W加熱絲R1和R2、以及兩個溫度保險F1和F2，兩組加熱絲和兩個溫度保險分別組成上組加熱器和下組加熱器，上組溫度保險在整個加熱器的最上端如圖1所示。另一部分就是增加的旁路手動開關(guān)部分，即圖2中的虛線部分，它是由兩條耐高溫導(dǎo)線和一個波動開關(guān)S1組成。波動開關(guān)S1通過兩條導(dǎo)線與溫度保險F1并聯(lián)。

烘干加熱工作過程是：當(dāng)烘干部低溫加熱控制器的E15端給雙向可控硅TR1的G端一個高電平，雙向可控硅TR1導(dǎo)通，加熱絲R1和R2通過F1和F2（并聯(lián)）開始加熱，當(dāng)?shù)蜏丶訜峥刂破鞯腅15端給雙向可控硅TR1的G端為低電平這時雙向可控硅TR1不導(dǎo)通，加熱絲R1和R2停止加熱。

當(dāng)烘干溫度過高時，上組加熱器上的上組溫度保險F1燒斷，烘干溫度會急劇下降，當(dāng)溫度下降到溫度報警儀設(shè)定的下限溫度的時候儀表會發(fā)出報警聲，同時對應(yīng)的LO指示燈閃爍。這時要及時撥動旁路手動開關(guān)到“加熱”位置（見圖2），波動開關(guān)S1導(dǎo)通，對溫度保險F1形成短路，使加熱絲R1恢復(fù)通電加熱，烘干溫度逐漸上升，使膠片保持干燥。當(dāng)烘干溫度高于溫度報警儀設(shè)定的溫度上限時，為保護(hù)烘干部海綿滾軸而設(shè)定的溫度上限，溫度報警儀也會發(fā)出報警聲，同時對應(yīng)的HI指示燈閃爍，這時一定要及時撥動旁路手動開關(guān)到“斷開”位置（見圖2），波動開關(guān)S1斷開，加熱絲R1停止加熱，烘干部溫度不再繼續(xù)上升，以保護(hù)烘干部海綿滾軸不會因為高溫而受損。

在整個膠片沖洗完成之前，操作人員一定要密切監(jiān)視烘干溫度報警儀，根據(jù)烘干溫度報警儀的警示和烘干溫度的具體情況，及時操作波動開關(guān)S1，以保證烘干溫度在一定的范圍內(nèi)波動（50℃～62oC），既能使膠片干燥又能保證海綿滾軸不受損害。

5.2.3 自動收卷系統(tǒng)電路設(shè)計原理圖

（1）電子元件選擇及作用。

首先發(fā)射管選用的是GL514紅外線發(fā)光二極管，通過VR1 100Ω可變電阻和R1 35Ω電阻提供給發(fā)射管一個可調(diào)節(jié)的電壓，發(fā)射管發(fā)射亮度可通過VR1調(diào)節(jié)。接收管選用的是PT550光敏三極管，通過電阻R2 1KΩ給Q1集電極提供電壓。數(shù)字驅(qū)動是74LS387與非門/驅(qū)動芯片，電阻R3 3.3KΩ和R5 3.3KΩ給74LS38與非門的1腳和4腳提供一個高電平。延時電路是以NE555芯片為核心的RC延時電路。由三極管2SC1815和二極管1N4148以及4.7微法電容構(gòu)成電容倍增器，二極管4148起到穩(wěn)壓保護(hù)作用，而1815的放大倍數(shù)是在450左右，那么就相當(dāng)于450×4.7=2115uF的電容。可變電阻VR2的阻值是10k。RC延時電路的延時時間近似算法T≈RC=10000×2115×10-6≈21.15 s，也就是說收卷控制器的每次收卷時間的可調(diào)范圍是從00～21.15s，我們需要的收卷時長是在5～8s之間最合適。R6 3.3KΩ和D3 LED發(fā)光管組成了監(jiān)測電路。而SSR是一個4～7V控制端，交流輸出電流是2A的固態(tài)繼電器，由它驅(qū)動收卷電機(jī)。

（2）電路工作原理。

如電路原理圖（見圖3）中，電路通電后，發(fā)光二極管D1就處于工作狀態(tài)，在沒有遮擋的情況下光敏三極管Q1處于導(dǎo)通狀態(tài)，U1的2腳輸入的就是低電平，U1的3腳輸出高電平，NE555的輸出端3腳就是低電平，U1的第6腳就是高電平，固態(tài)繼電器SSR處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，收卷電機(jī)不工作。當(dāng)膠片形成的環(huán)路遮擋住感應(yīng)器時，Q1斷開，U1的2腳輸入高電平、3腳輸出低電平，NE555芯片的2腳輸入低電平、輸出端3腳高電平，D3指示燈亮（LED發(fā)光管），U1的5腳高電平、6腳低電平，SSR處于導(dǎo)通狀態(tài)，收卷電機(jī)工作。這時，RC延時電路工作，電容Ct充電，當(dāng)電容充電完成后，三極管Q2截止，NE555芯片的6腳就為高電平、這時3腳輸出為低電平，固態(tài)繼電器SSR轉(zhuǎn)換為高阻抗?fàn)顟B(tài)，收卷電機(jī)停止工作。

（3）選擇電機(jī)驅(qū)動控制點和控制方式。

在不改動原設(shè)備電路的情況下，要完成控制收卷電機(jī)的工作，控制點的選擇和控制方式很重要。筆者選擇的控制點，巧妙地利用了原設(shè)備收卷電機(jī)的手動開關(guān)，當(dāng)手動開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)時，正是需要的收卷自動控制器的自動控制狀態(tài)（見圖4）。這樣，控制電路只是起到開關(guān)的作用，既不改變設(shè)備的電路部分，也不影響原設(shè)備的任何功能。而在控制方式上，采用的是可調(diào)整延時時間控制的固態(tài)繼電器（SSR）開關(guān)電路，在電源上與原設(shè)備完全隔離，但是固態(tài)繼電器的交流端連接的仍然是原設(shè)備的驅(qū)動收卷電動的相線，這樣就不會存在相線接錯的問題了。

6 實際應(yīng)用中的效果

航空膠片處理設(shè)備改造后，經(jīng)過一年多的使用，設(shè)備在實際工作中運(yùn)行穩(wěn)定，工作狀態(tài)良好，設(shè)備原有功能沒有受到任何影響。新加功能操作方便，各項技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計要求，具有很高的實用價值，使用效果非常顯著，徹底杜絕了膠片粘連問題，減輕了工作人員的壓力，提高了工作效率。

7 結(jié)語

像航空膠片處理設(shè)備這樣的專用設(shè)備在實際應(yīng)用中因為前期工作中的條件和要求不同，在后期處理中可能會有各種各樣的問題出現(xiàn)，這就需要采用科學(xué)的態(tài)度和方法去對待每一個問題，通過科學(xué)地分析、檢測和試驗，找出可能造成膠片粘連的各種因素，通過采取各種不同的方法和措施去針對具體的問題。一旦出現(xiàn)這些因素就有具體的措施進(jìn)行應(yīng)對，保證設(shè)備的正常工作，就能徹底杜絕各種原因造成的膠片粘連問題。

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