Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Gleichmässigkeit des Substanzquerschnittes von Textilgut, insbesondere von Garnen, Vorgarnen und Bändern. In der Textilindustrie besteht die Not wendigkeit, die Gleichmässigkeit des Sub stanzquerschnittes z. B. von Bändern, Vor garnen und Garnen in allen Phasen des Spinnprozesses zu prüfen, da die Gleich mässigkeit des Substanzquerschnittes beim fertig gesponnenen Garn von grossem Ein fluss auf dessen Festigkeitseigenschaften ist.
Die Textilmessteehnik kennt bereits eine grosse Anzahl von Verfahren zur Bestim- rnung der Gleichmässigkeit des Substanz querschnittes. So sind beispielsweise eine ganze Reihe von mechanischen Verfahren bekannt, bei denen das Prüfgut in eine Art Messdüse gepresst wird und bei denen die Schwankungen des Querschnittes mit Hilfe einer mechanischen Abtastvorrichtung und einer Hebelübersetzung angezeigt werden.
Sehr feine Garnnummern lassen sich durch mechanische Verfahren nicht mehr ein wandfrei messen. Durch die Pressung in der Messdüse entstehen Unsicherheiten bezüglich dem effektiven Substanzquerschnitt des mehr oder weniger lockeren Fasergefüges.
Durch die vorliegende Erfindung wird dieser Nachteil behoben.
Sie betrifft ein Verfahren zur Messung der Gleichmässigkeit des Substanzquerschnittes von Textilgut, insbesondere von Garnen, Vor garnen und Bändern, vermittels eines elektri schen Messkondensators, dessen Kapazitäts wert sich mit dem Substanzquerschnitt des mit gleichmässiger Geschwindigkeit durch das Messkondensatorfeld hindurchgezogenen Prüfgutes ändert, und besteht darin,
dass durch die Kapazitätsänderung des Mess- kondensators die Frequenz eines elektrischen Oszillators verändert und dass die Frequenz dieses Oszillators mit einer konstanten Fre quenz überlagert wird, wobei ein aus dieser Differenzfrequenz gewonnener direkt mess barer elektrischer Wert ein Mass für die Grösse des Substanzquerschnittes liefert.
Mit Vorteil wird die durch das Textilgut bewirkte Differenzfrequenz, die ein Mass für den Textilgutsubstanzquerschnitt darstellt, in eine mit dieser Differenzfrequenz linear variierende Spannungsamplitude umgewan- delt, die zur Steuerung eines Anzeige instrumentes verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft feiner eine Vorrichtung zur Durchführung des er findungsgemässen Verfahrens und besteht in einem elektrischen Messkondensator, durch dessen Messfeld das Textilgut hindurch zuziehen ist, und der die Frequenz eines Oszillators mit elektrischem Schwingkreis derart beeinflusst, dass ein aus der Diffe renz dieser Frequenz in bezug auf eine kon stante Frequenz gewonnener, direkt mess barer elektrischer Wert ein Mass für den Substanzquerschnitt des Textilgutes liefert.
Vorteilhaft ist der Messkondensator geo metrisch so ausgebildet, dass ein und derselbe Messkondensator zur lb1essung von im Mittel verschiedenen Textilgutsubstanzquerschnitten verwendet werden kann, indem er mindestens zRrei örtlich getrennte, zur Messung geeignete elektrische Messfelder aufweist, in denen die Substanzquerschnittseinheit verschiedene Ka pazitätsänderungen bewirkt.
Die meisten me chanischen Apparate haben auch noch den Nachteil, dass die Strecke längs der das Textilgut (Bänder, Vorgarne, Garne usw.) gemessen -wird, ziemlich lang ist, womit Unregelmässigkeiten, die nur auf einer kurzen Strecke des Prüfgutes auftreten, nicht erfasst und angezeigt werden.
Bei einem Ausfüh rungsbeispiel der Vorrichtung ist auch dieser Nachteil behoben. - An Hand der Zeich nung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch die Wirkungs- weise. Darin bedeutet 1 einen elektrischen Oszillator, dessen Frequenz durch die Kapa zität des elektrischen Masskondensators $ be einflusst wird.
Das Prüfgut wird mit gleich mässiger Geschwindigkeit durch das Mess- kondensatorfeld hindurchgezogen, wodurch der Kapazitätswert des Messkondensators ent sprechend dem Prüfgutsubstanzquerschnitt um einen kleinen Betrag verändert wird.
Ein zweiter Oszillator 2 erzeugt eine elektrische Schwingung konstanter Frequenz. Bevor eine Messung ausgeführt wird;
muss als vorbereitende Handlung die Fre quenz des Oszillators 1 mit Hilfe des ver änderlichen Abgleichkondensators 4 auf die Frequenz des Oszillators 2 abgestimmt wer den, wobei das- Prüfgut 16 nicht in den Mess- kondensator 3 eingelegt ist.
Die von den beiden Oszillatoren 1 und 2 erzeugten Schwingungen werden in der Mischstufe 5 überlagert, und es entsteht in ihr bei Frequenzgleichheit eine Schwebungs- frequenz von null Hertz.
Nach erfolgtem Abgleich der beiden Oszillatoren 1 und 2 auf gleiche Frequenz wird das Prüfgut 16 zur Messung in das elek- trische Feld des Messkondensators 3 gebracht.
Das elektrische Feld, das zur Messung dient, besteht im Zwischenraum zwischen den gondensatorbelegen 12 .und 13. Das Dielektrikum wurde also vor dem Einlegen des Prüfgutes nur durch Luft ge bildet, mit einer Dielektrizitätskonstanten von nahezu 1. Durch das in das Messfeld ge brachte Prüfgut 16, dessen Dielektrizitäts- konstante grösser als 1 ist, wird die mittlere Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums erhöht.
Dies bewirkt, dass der Kapazitäts wert des Messkondensators um einen bestimm ten Betrag steigt. Diese Kapazitätserhöhung ist um so grösser, je mehr Luft durch Prüf gutsubstanz verdrängt wird, das heisst, die Kapazitätserhöhung ist :ein Mass für den Substanzquerschnitt des Prüfgutes 16.
Durch die Zunahme des Kapazitätswertes des Messkondensators 3 verändert sich die Eigenfrequenz des zugeordneten elektrischen Schwingungskreises, der seinerseits die Schwingungsfrequenz des Oszillators 1 ver ändert. Infolge der Veränderung der Fre quenz des Oszillators 1 gegenüber der Fre quenz des Oszillators 2, bildet sich in der Mischstufe 5 eine entsprechende Differenz frequenz.
Da die Kapazitätszunahme des Messkondensators 3 dem Substanzquerschnitt des Prüfgutes 16 entspricht, ändert sich auch die Schwingungsfrequenz des Oszillators 1 entsprechend dem Substanzquerschnitt des Prüfgutes 16. Der Betrag der Differenz frequenz bildet nun ein direktes Mass für die Grösse des Substanzquerschnittes des Prüf gutes 16.
Die Differenzfrequenz kann in einer Ver- stärkerstufe 6, wenn notwendig, verstärkt werden. Im Diskriminator 7, der nach einem in der Hochfrequenztechnik bekannten Prinzip aufgebaut ist, wird die Differenz frequenz in eine mit der Differenzfrequenz linear variierende Spannungsamplitude um gewandelt.
Wandelt der Diskriminator 7 die Differenzfrequenz, die ein Mass für den Sub stanzquerschnitt des Prüfgutes 16 darstellt, in eine von der Frequenz linear abhängige Spannungsamplitude um, so entspricht die Amplitude der Spannung nach dem Diskri- minator 7 wiederum der Grösse des Substanz querschnittes des Prüfgutes 16.
Die Differenzfrequenz stellt nach dem Diskriminator 7 eine Wechselspannung dar, deren Amplitude entsprechend der Differenz frequenz ändert. Diese Wechselspannung ;kann in einem Gleichrichter 8 gleichgerichtet und zur Steuerung einer Endröhre 9 und eines Anzeigeinstrumentes 10 benützt werden.
Die Anzeige des Substanzquerschnittes kann entweder absolut oder relativ zu dessen Mittelwert erfolgen.
Bei der absoluten Anzeige (z. B. bei Garn in englischen oder metrischen Nummern) müssten die Messwerte noch entsprechend dem Feuchtigkeitsgehalt und der Art der Mate- rial,substanz (Zellwolle, Baumwolle usw.) korrigiert werden, da die Kapazitätsände rung des Messkondensators 3 durch diese Faktoren beeinflusst ist. Zur Bestimmung der mittleren Garnnummer hat man jedoch bereits Methoden, die sehr genau sind,
so dass die absolute Messwertanzeige unter Berück sichtigung dieser Momente für die normale Verwendung nicht notwendig ist.
Vorteilhafter erscheint daher die An zeige des Substanzquerschnittes relativ zu dessen Mittelwert. Dieser Querschnittsmittel- wert kann auf der Skala z. B. 100 % ange schrieben und die ganze Skala entsprechend in Prozenten geeicht werden. Je nach den Anforderungen der Praxis kann der ganze Messbereich 200%,<B>300%</B> usw. betragen. Be vor eine Messung ausgeführt wird, muss der Querschnittsmittelwert des zu messenden Prüfgutes gesucht und der entsprechende Ausschlag am Instrument auf<B>100%</B> einge- stellt werden.
Durch Erhöhung der Gleich- richtungszeitkon:stante des Gleichrichters 8 wird erreicht, dass die Instrumentanzeige den raschen Schwankungen des Querschnitts des durchgezogenen Prüfgutes nicht mehr folgt, sondern sich auf den Querschnitts mittelwert des Prüfgutes einstellt. Der Aus schlag des Anzeigeinstrumentes ist bei der Querschnittsmittelwerteinstellung durch den Substanzquerschnitt des Prüfgutes und die Kapazitätsänderung pro Substanzquerschnitts einheit des betreffenden Prüfgutes im ver wendeten Kondensatormessfeld bestimmt. Durch die Veränderung einer .
Geräte konstante, beispielsweise der Verstärkung, kann die Messwertsanzeige auf die gewünsch ten 10070 gebracht werden. Ist dies ge schehen, so wird die Zeitkonstante des Gleichrichters 8 wieder so stark verkleinert., dass die Anzeige den Q;uerschnittsschwan- kungen des Prüfgutes folgt.
Zur Aufzeichnung des prozentualen Sub stanzquerschnittes in Funktion der Prüfgut länge kann ein registrierendes Amperemeter 11 verwendet werden. Mit Vorteil wird dabei die Geschwindigkeit des Papiervorschubes in einem bestimmten Verhältnis zur Durch zugsgeschwindigkeit des Prügutes durch das Messkondensatorfeld eingestellt, was die Aus wertung der erhaltenen Diagramme erleich tert.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Messkondensators. Fers wird zur Messung des Prüfgutsubstanzquerschnittes ein elektrisches Feld zwischen zwei Kondensatorbelegen 14, durch welches das Prüfgut 16 mit gleich mässiger Geschwindigkeit hindurchgezogen wird, verwendet.
Würden die im Mittel grossen und kleinen Prüfgutsubstanzquer- schnitte in ein und demselben Kondensato.r- feld gemessen, so müsste mit Rücksicht auf die grössten Prüfgutquerschnitte der Abstand der gondensatorbelege entsprechend gross ge macht werden. Kleine Prüfgutquerschnitte bewirken aber in einem solchen Kondensa tor nur eine kleine Kapazitätsänderung, die nicht mehr mit Erfolg verstärkt -und ange zeigt werden kann.
Man kann nun zwei oder mehrere Mess- kondensatoren verwenden, die verschiedene Abstände der gondensatorbelege aufweisen.
Ein kleiner Prüfgutquerschnitt bewirkt somit in einem Messkondensator mit kleinem Abstand der Kondensatorbelege eine genü gend grosse Kapazitätsänderung, um die An zeige möglich zu machen.
Diese verschiedenen Kondensatoren könn ten auch auswechselbar gemacht werden. Die Auswechselbarkeit bedingt jedoch gewisse Schwierigkeiten hinsichtlich der elektrischen Stabilität, Vorteilhafter ist es, mehrere Kondensa- torfelder in ein und demselben Messkondensa- tor zu erzeugen.
Der Messkondensator muss dazu geometrisch derart .ausgebildet sein, dass er örtlich getrennte, zur Messung geeig nete elektrische Messfelder aufweist, in denen die Substanzquerschnittseinheit verschiedene Kapazitätsänderungen bewirkt.
Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 ist der Messkondensator kammartig ausgebil det. Die Kondensatorbelege sind derart an die Kondensatorpole 12 und 13 angeschlos- sen,
dass Messfelder mit der gewünschten Ka- pazitätsänderung pro Substanzquerschnitts einheit entstehen. Die geometrische Gestal- tung des Messkondensators kann so durch gebildet werden, dass für beliebige Substanz querschnitte immer geeignete Messfelder vor handen sind, in denen sie eine möglichst gleich grosse Kapazitätsänderung hervor rufen.
Die Dicke d der Kondensatorbelege 14 kann praktisch leicht unter einem Millimeter gehalten werden, so dass auch Unregelmässig keiten, die nur auf einer kurzen Garnstrecke auftreten, erfasst und angezeigt werden.
Gegen äussere mechanische und elek trische Störeinflüsse sind die Kondensator- belege 14 durch eine elektrostatische Abschir mung 18 geschützt.
Zur Verhinderung des Eindringens von Fremdkörpern in, den Hohlraum zwischen den Kondensatorbelegen 14 und elektrosta tischer Abschirmung 18 kann eine Masse aus elektrischem. Isoliermaterial 17 derart ein gefüllt werden, dass noch eine freie Gasse zum Durchziehen des Prüfgutes offen bleibt.
Dieses Isoliermaterial soll eine möglichst stabile Dielektrizitätskonstante besitzen, die sich insbesondere mit der Temperatur nient verändern soll.
Method and device for measuring the evenness of the substance cross-section of textile goods, in particular of yarns, rovings and ribbons. In the textile industry there is a need, the uniformity of the sub punching cross-section z. B. of ribbons, before yarns and yarns in all phases of the spinning process, since the uniformity of the substance cross-section in the finished spun yarn is of great influence on its strength properties.
Textile measurement technology already knows a large number of methods for determining the uniformity of the cross-section of the substance. For example, a whole series of mechanical methods are known in which the test material is pressed into a type of measuring nozzle and in which the fluctuations in the cross section are displayed with the aid of a mechanical scanning device and a lever transmission.
Very fine yarn counts can no longer be perfectly measured by mechanical methods. The pressure in the measuring nozzle creates uncertainties with regard to the effective substance cross-section of the more or less loose fiber structure.
The present invention overcomes this disadvantage.
It relates to a method for measuring the uniformity of the substance cross-section of textile material, in particular of yarns, roving yarns and ribbons, by means of an electrical measuring capacitor, the capacitance of which changes with the substance cross-section of the test material drawn through the measuring capacitor field at a constant speed, and consists in
that the change in capacitance of the measuring capacitor changes the frequency of an electrical oscillator and that the frequency of this oscillator is superimposed with a constant frequency, a directly measurable electrical value obtained from this difference frequency providing a measure of the size of the substance cross-section.
The difference frequency caused by the textile material, which is a measure for the textile material cross section, is advantageously converted into a voltage amplitude which varies linearly with this difference frequency and which is used to control a display instrument.
The present invention relates to a device for carrying out the method according to the invention and consists of an electrical measuring capacitor, through the measuring field of which the textile material is pulled through, and which influences the frequency of an oscillator with an electrical resonant circuit in such a way that one out of the difference of this frequency in Directly measurable electrical value obtained with reference to a constant frequency provides a measure of the substance cross-section of the textile material.
The measuring capacitor is advantageously designed geometrically in such a way that one and the same measuring capacitor can be used to measure different textile material cross-sections on average by having at least three spatially separated electrical measuring fields suitable for measurement, in which the substance cross-section unit causes various changes in capacitance.
Most mechanical devices also have the disadvantage that the distance along which the textile material (tapes, roving, yarns, etc.) is measured is quite long, which means that irregularities that only occur over a short distance of the test material are not recorded and are displayed.
In an exemplary embodiment of the device, this disadvantage is also eliminated. - With reference to the drawing voltage, the invention is explained in more detail, for example.
1 shows the mode of operation schematically. 1 means an electrical oscillator, the frequency of which is influenced by the capacitance of the electrical mass capacitor $ be.
The test specimen is pulled through the measuring capacitor field at a constant speed, whereby the capacitance value of the measuring capacitor is changed by a small amount in accordance with the cross section of the test specimen substance.
A second oscillator 2 generates an electrical oscillation of constant frequency. Before taking a measurement;
As a preparatory action, the frequency of the oscillator 1 must be matched to the frequency of the oscillator 2 with the aid of the changeable adjustment capacitor 4, whereby the test material 16 is not inserted into the measuring capacitor 3.
The vibrations generated by the two oscillators 1 and 2 are superimposed in the mixer 5, and if the frequencies are the same, a beat frequency of zero Hertz arises in it.
After the two oscillators 1 and 2 have been adjusted to the same frequency, the test material 16 is brought into the electrical field of the measuring capacitor 3 for measurement.
The electric field that is used for the measurement exists in the space between the capacitor layers 12 and 13. The dielectric was therefore only formed by air before the test material was inserted, with a dielectric constant of almost 1. The test material brought into the measurement field 16, whose dielectric constant is greater than 1, the mean dielectric constant of the dielectric is increased.
This causes the capacitance value of the measuring capacitor to increase by a certain amount. This increase in capacity is greater, the more air is displaced by the test substance, i.e. the increase in capacity is: a measure of the substance cross-section of test substance 16.
The increase in the capacitance value of the measuring capacitor 3 changes the natural frequency of the associated electrical oscillating circuit, which in turn changes the oscillation frequency of the oscillator 1. As a result of the change in the frequency of the oscillator 1 compared to the frequency of the oscillator 2, a corresponding difference frequency is formed in the mixer 5.
Since the increase in capacitance of the measuring capacitor 3 corresponds to the substance cross-section of the test item 16, the oscillation frequency of the oscillator 1 also changes according to the substance cross-section of the test item 16. The amount of the difference frequency now forms a direct measure of the size of the substance cross-section of the test item 16.
The difference frequency can be amplified in an amplifier stage 6, if necessary. In the discriminator 7, which is constructed according to a principle known in high frequency technology, the difference frequency is converted into a voltage amplitude that varies linearly with the difference frequency.
If the discriminator 7 converts the difference frequency, which is a measure of the substance cross section of the test item 16, into a voltage amplitude that is linearly dependent on the frequency, then the amplitude of the voltage after the discriminator 7 again corresponds to the size of the substance cross section of the test item 16 .
The difference frequency represents an alternating voltage after the discriminator 7, the amplitude of which changes frequency according to the difference. This alternating voltage can be rectified in a rectifier 8 and used to control an output tube 9 and a display instrument 10.
The substance cross-section can be displayed either absolutely or relative to its mean value.
In the case of the absolute display (e.g. for yarn in English or metric numbers) the measured values would have to be corrected according to the moisture content and the type of material, substance (rayon, cotton, etc.), since the change in capacitance of the measuring capacitor 3 is influenced by these factors. To determine the mean yarn count, however, methods are already available that are very precise,
so that the absolute measured value display taking these moments into account is not necessary for normal use.
It therefore appears more advantageous to show the substance cross-section relative to its mean value. This cross-sectional mean value can be on the scale z. B. 100% is written and the whole scale is calibrated accordingly in percent. Depending on the requirements in practice, the entire measuring range can be 200%, <B> 300% </B> etc. Before a measurement is carried out, the cross-sectional mean value of the test material to be measured must be found and the corresponding deflection set on the instrument to <B> 100% </B>.
By increasing the rectification time constant of the rectifier 8, it is achieved that the instrument display no longer follows the rapid fluctuations in the cross-section of the test material being drawn through, but rather adjusts to the average cross-section of the test material. When setting the cross-sectional mean value, the deflection of the display instrument is determined by the substance cross-section of the test material and the change in capacitance per substance cross-section unit of the test material in question in the capacitor measuring field used. By changing one.
Device constant, for example the gain, the measured value display can be brought to the desired 10070. Once this has happened, the time constant of the rectifier 8 is again reduced so much that the display follows the cross-sectional fluctuations of the test material.
A recording ammeter 11 can be used to record the percentage substance cross-section as a function of the test material length. The speed of the paper feed is advantageously set in a certain ratio to the speed at which the test material is drawn through the measuring capacitor field, which makes it easier to evaluate the diagrams obtained.
Fig. 2 shows an embodiment of the measuring capacitor. Furthermore, to measure the test material cross section, an electric field between two capacitor layers 14, through which the test material 16 is pulled at a uniform speed, is used.
If the mean large and small test material cross-sections were measured in one and the same condenser field, the distance between the condenser covers would have to be made correspondingly large, taking into account the largest test material cross-sections. However, small test material cross-sections only cause a small change in capacitance in such a capacitor, which can no longer be successfully amplified and displayed.
You can now use two or more measuring capacitors with different spacing between the capacitor covers.
A small test specimen cross-section thus causes a sufficiently large change in capacitance in a measuring capacitor with a small spacing between the capacitor covers to make the display possible.
These different capacitors could also be made interchangeable. The interchangeability, however, causes certain difficulties with regard to the electrical stability. It is more advantageous to generate several capacitor fields in one and the same measuring capacitor.
For this purpose, the measuring capacitor has to be geometrically designed in such a way that it has spatially separated electrical measuring fields suitable for measurement, in which the substance cross-sectional unit effects various changes in capacitance.
In the embodiment according to FIG. 2, the measuring capacitor is designed like a comb. The capacitor covers are connected to capacitor poles 12 and 13 in such a way that
that measuring fields arise with the desired change in capacitance per substance cross-sectional unit. The geometric design of the measuring capacitor can be formed in such a way that suitable measuring fields are always available for any substance cross-section in which they cause a change in capacitance that is as large as possible.
The thickness d of the capacitor covers 14 can practically be kept slightly below one millimeter, so that irregularities that only occur over a short thread path are recorded and displayed.
The capacitor covers 14 are protected against external mechanical and electrical interference by an electrostatic shield 18.
To prevent the ingress of foreign bodies into the cavity between the capacitor pads 14 and elektrosta tables shield 18, a mass of electrical. Insulating material 17 can be filled in such a way that a free lane remains open for the test material to be pulled through.
This insulating material should have a dielectric constant that is as stable as possible and should never change with temperature.