Gleichförmigkeitsmesser zur Prüfung und Registrierung der Querschnittsschwankungen von faden-, draht- oder bandförmigen Materialien. Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Konstruktion eines auf elektrodynamischer Grundlage beruhenden Instrumentes zur Fest stellung der Querschnittsschwankungen von faden-, draht- oder bandförmigen Materia lien.
Im Gegensatz zu mechanischen selbst registrierenden Dickenmessern, die mit Flilfe von Fühlhebeln oder ähnlichen Einrichtungen lediglich einen oder mehrere bestimmte Durch- xriesser des im allgemeinen nicht kreisförmi gen Querschnittes eines Fadens oder Drahtes zu messen gestatten, erlaubt der Erfindungs gegenstand durch Verstimmung eines elektri schen Schwingungskreises den wahren Quer schnitt fortlaufend aufzuzeichnen.
Das erfindungsgemässe Instrument arbeitet beispielsweise entsprechend dem SchemaFig.l folgendermassen: Der zu untersuchende Faden oder Draht läuft zwischen zwei kleinen Elek troden des Messkondensators Cm, die etwa einen halben bis einen Millimeter Abstand besitzen, hindurch, ohne indessen dieselben zu berühren. Die erwähnten Elektroden bil- den mit dem gerade zwischen ihnen liegen den Faden- oder Drahtstück einen Teil der Kapazität eines elektrischen Schwingkreises geringer Dämpfung. Die Erregung dieses Schwingkreises geschieht durch einen lose an den Messkreis lbl angekoppelten Kurzwellen generator G.
Zum Nachweis bezw. zur Auf zeichnung des Schwingstromes im Messkreis M dient eine ebenfalls lose angekoppelte De tektorspule D in Verbindung mit einem gleich zeitig verstärkenden HochfrequenzröhreDvolt- meter RV.
Die Frequenz des Messkreises wird durch einen kleinen, zum eigentlichen Mess- kondensator Cm in Reihe geschalteten Dreh kondensator C so einreguliert, dass eine be stimmte kleine Veränderung der Kapazität des Messkondensators eine möglichst grosse Ausschlagsänderung am Röhrenvoltmeter er zeugt (Methode der halben Resonanzkurve zur Messung kleiner Kapazitätsänderungen). An das Röhrenvoltmeter wird ein Oscillograph angeschlossen.
Bei langsamer Registrierung kann auch ein anderes Strommessinstrument genügender Empfindlichkeit (Spiegelgalvano- ineter) verwendet werden. Die Registrierung kann auf optischem und photographischem Wege mit Spiegel und Lichtzeiger. oder bei ausreichender Verstärkung auf mecbanischem Wege mit Hilfe solcher selbstregistrierender Liwtrumente geschehen, welche die Kurven auf einen Papierstreifen aufzeichnen.
Messungen an einer Versuchsapparatur haben gezeigt, dass es möglich ist, beispiels weise all einem Faden von 0,3 mm Durch inesser noch eine Dickenänderung von 0,01 mm zu registrieren.
Die in der Abb. 1 eingezeichnete Schal tung stellt nur eine mögliche Lösung dar. Im Prinzip kann jede genügend empfindliche elektrische Schaltung zur Messung und Auf zeichnung kleiner Kapazitätsänderungen ver wendet werden.
Für alle möglichen Ausführungen des In strumentes ist indessen folgender Umstand zu beachten. Bringt man einen aus einem Dielektrikum hergestellten Zylinder vor) be liebiger Querschnittsform, der etwa den zu messenden Faden repräsentieren soll, zwischen die Elektroden eines Plattenkondensators in der Weise, dass die Zylinderaxe den Platten ebenen parallel läuft, so hängt im allgemei nen die Kapazität des Kondensators ausser vom Querschnitt des dielektrischen Zylinders noch von seiner Orientierung im elektrischen Feld des Kondensators ab.
Ähnliche, aus der Feldverzerrung entstehende Verhältnisse er geben sich auch, wenn der dielektrische Zy linder durch einen leitenden ersetzt wird. Dieser Effekt, der die Eindeutigkeit der Re sultate in Frage stellen würde, kann indessen durch Anwendung gekreuzter oder spiralig verdrehter Felder vermieden werden.
Beim ersteren Verfahren, das für die Praxis genü gend genaue Resultate liefert, lässt man den Faden nacheinander durch zwei Kondensatoren laufen, deren Feldricbtungen zueinander senk recht stehen, wie dies in der schematischen Fig. 2 angedeutet ist, wo Ci, Ci bezw. Cr, 0s die Elektroden der beiden Kondensatoren bedeuten. Die Linien mit Pfeilen bezeichnen die entsprechenden Felder und die schraffierte Fläche stellt einen Querschnitt durch das ge rade zwischen den Elektroden liegende Faden stück dar. Die Feldverzerrung ist in der Figur nicht zur Darstellung gebracht.
Die gesamte Länge des Masskondensators soll 10-15 mm nicht übersteigen, da der Ausschlag des In strumentes jeweils einem Mittelwert des Quer schnittes des gerade zwischen den Elektroden befindlichen Fadenstückes entspricht, würden die Kurven bei Verwendung zu grosser Kon densatoren an Detail einbüssen. Die untere Grenze für die Grösse des Masskondensators ist nur durch die Empfindlichkeit der Appara tur festgelegt.
Handelt es sich um den selten eintreten den Fall der Prüfung eines Materiales, des sen dielektrisches Verhalten von demjenigen der umgebenden Luft nur wenig oder gar nicht abweicht, so erhält man nur geringe oder gar keine Ausschläge am Instrument. Man kann sich indessen dadurch helfen, dass man den Masskondensator in eine nichtleitende Flüssigkeit, etwa ein (O1 einbettet, deren Dielektrizitätskonstante genügend vor) 1 ver schieden ist.
Uniformity meter for checking and registering the cross-sectional fluctuations of thread, wire or tape-shaped materials. The purpose of the present invention is the construction of an electrodynamic-based instrument for determining the cross-sectional fluctuations of thread, wire or ribbon-shaped materials.
In contrast to mechanical self-registering thickness gauges, which only allow one or more specific diameters of the generally non-circular cross-section of a thread or wire to be measured with the aid of feeler levers or similar devices, the subject of the invention allows by detuning an electrical oscillation circuit to record the true cross-section continuously.
The instrument according to the invention works, for example, according to the scheme in FIG. 1 as follows: The thread or wire to be examined runs between two small electrodes of the measuring capacitor Cm, which are about half a millimeter apart, without touching them. With the piece of thread or wire lying between them, the electrodes mentioned form part of the capacitance of an electrical oscillating circuit with little damping. This oscillating circuit is excited by a short-wave generator G loosely coupled to the measuring circuit lbl.
For proof or A loosely coupled detector coil D is used to record the oscillating current in the measuring circuit M in conjunction with a high-frequency tube voltmeter RV that amplifies at the same time.
The frequency of the measuring circuit is regulated by a small variable capacitor C connected in series with the actual measuring capacitor Cm so that a certain small change in the capacitance of the measuring capacitor produces the largest possible change in the deflection on the tube voltmeter (method of half the resonance curve for measuring smaller Capacity changes). An oscillograph is connected to the tube voltmeter.
If the registration is slow, another current measuring instrument with sufficient sensitivity (mirror galvanometer) can be used. The registration can be done optically and photographically with a mirror and light pointer. or, if there is sufficient amplification, it can be done mechanically with the help of such self-registering instruments which record the curves on a strip of paper.
Measurements on an experimental apparatus have shown that it is possible, for example, to register a change in thickness of 0.01 mm for all a thread of 0.3 mm diameter.
The circuit shown in Fig. 1 is only one possible solution. In principle, any sufficiently sensitive electrical circuit can be used to measure and record small changes in capacitance.
For all possible versions of the instrument, however, the following circumstance must be observed. If you bring a cylinder made of a dielectric in front of any cross-sectional shape, which is supposed to represent the thread to be measured, between the electrodes of a plate capacitor in such a way that the cylinder axis runs parallel to the plate planes, the capacitance of the capacitor generally depends apart from the cross-section of the dielectric cylinder, it also depends on its orientation in the electric field of the capacitor.
Similar conditions arising from the field distortion also arise when the dielectric cylinder is replaced by a conductive one. This effect, which would call the unambiguity of the results into question, can, however, be avoided by using crossed or spirally twisted fields.
In the former method, which provides sufficiently accurate results for practice, the thread is allowed to run successively through two capacitors, whose Feldricbtungen are perpendicular to each other, as indicated in the schematic Fig. 2, where Ci, Ci and respectively. Cr, 0s mean the electrodes of the two capacitors. The lines with arrows denote the corresponding fields and the hatched area represents a cross section through the piece of thread lying straight between the electrodes. The field distortion is not shown in the figure.
The entire length of the mass capacitor should not exceed 10-15 mm, since the deflection of the instrument corresponds to a mean value of the cross-section of the piece of thread located between the electrodes, the curves would lose detail if capacitors that were too large were used. The lower limit for the size of the mass capacitor is only determined by the sensitivity of the apparatus.
If it is a matter of the rare occurrence of testing a material whose dielectric behavior differs only slightly or not at all from that of the surrounding air, then only small or no deflections are obtained on the instrument. One can help oneself, however, by embedding the mass capacitor in a non-conductive liquid, for example (O1, whose dielectric constant is sufficiently different) 1.