CN1004579B - 电子张力测量仪 - Google Patents

Abstract

一种在纺织工业中测量纱线动态张力的电子张力测量仪，由传感器和测量电路装置等组成。传感器利用两个对称放置的电感线圈之中的衔铁［５］随纱线张力移动，使电感线圈的电感量发生变化。电感线圈［４］、［６］是电桥中的两只桥臂，其电感分别为Ｌ１、Ｌ２。测量前，电桥调节平衡，测量时，当纱线的张力使衔铁［５］产生位移、电感Ｌ１和Ｌ２随之变化，电桥即产生一电压输出，经放大整流后由表头指示出纱线张力的读数。

Description

电子张力测量仪

本发明涉及一种纱线张力测量装置，特别是一种由传感器和测量电路装置组成的电子张力测量仪。

目前使用检测张力的仪器，有电容压力传感器制作的电容式检测器，如中国专利申请CN85108071公开的《采用脆性薄膜的压力检测单元》就属于这一类，它是一种适于成批处理方式生产的电容检测单元，该单元采用刚性处理（如玻璃）的衬底和脆性半导体的膜片组件。膜片组件或衬底上形成一个很浅的凹槽，以容纳淀积的电容器极板。两个这样的组件被连接在一起，并将组件充入不可压缩的流体以使膜片从衬底稍向外弯曲。通过测量两个膜片的相对位置而检测出膜片组件之间的压力差。这种检测单元虽具有一定的测量精度和稳定性，但是它只能用于液体和气体的压力测量，不能用来测量纱线和其它线状物体的张力，另外，其制造工艺要求高，除机械加工外还要求阳极法粘接，真空淀积等;有使用非推挽式的纱线张力测量装置，如苏联专利SU1051023公开的一种整经机纱线张力调节器，就属于这一类。它的工作方式是双向的，它将电信号输入转为机械输出以带动调节机构。当张紧的纱线压在杠杆上并且分开它时，第二臂离开档板，产生直流电压加在电磁铁上，在杠杆压力和电磁力相等的情况下，杠杆转动，电磁铁电感的突然变化取决于感应器，它调节电压电源，电压电源输出电压比例于纱线张力，依据张力的变化，通过张力器的电流变化，控制单元使张力恢复原来状态。这种张力调节器通过测量给定的张力来与被测量的张力值作比较来完成对张力的测量，其测量精度较差，只能作定性测量，不能作定量测量，因而限制了它的应用范围。另一苏联文献SU1137357介绍了一种《纺织纤维张力计》，文献摘要谈及这个发明：使布料（19）在两个相互平行的滚轴（6、8）的端部移动，布料的张力致使测量带〔4〕上的滚轴〔8〕偏离固定在基带（2）上的滚轴（6），其偏离的大小相应于布料的张力。在这个力的作用下，带（4）克服弹簧（9）的阻力并相对枢轴（3）逆时针运动，同时杠杆系统（13）加大该偏转的幅度。在布料上张力迅速变化时，这一装置的指针（12）处于加速度运动状态，而且指针指示装置（16）是沿导轨运动的，在指示装置和导轨槽之间有一定摩擦力，保护作加速运动的指针，这就使得布料张力迅速改变时，该装置指针的振荡得到阻尼。这种纺织纤维张力计的测量精度与弹簧、杠杆系统有关，不能直接读数、需要附表换算，比较麻烦。

美国专利US-3241359公开了一种测力装置，它包括有一对对称放置的带铁芯的电感线圈（24）和（25），在其中间有一衔铁（27），杆件（15）一端与衔铁相连接，另一端为球状承载部件（17），穿过外壳（10）的缆线（28）将电感线圈给出的电信号引入到一电装置，并由后者得出想要获得的力或载荷的值。但是，此种测力装置被称为变压器式传感器，处在无输入信号位置时，即张力为零时，传感器仍有输出，除非在指示器中设有抵消电流装置。因此这种传感器要求非常高的制造工艺，而获得的测量精度仍不高。尤其是这种测力装置不能用测量纱线或线状物体在运转状态下的张力，因而限制了其应用范围。另外美国专利US-4142409也给出了一种测力装置它包含一对带铁芯的U形原线圈（7）和付线圈（8），两个铁芯（5）和（6）中间有一小气隙G，形成一主磁回路Cm，原线圈和付线圈在主磁回路中耦合，当原线圈中有一定值交流电压时，副线圈感生一定电压。安放在气隙G中的磁通旁路元件（27）与铁芯（5）形成一辅助磁回路Ca。磁通旁路原件（27）按运转着的纱线张力大小相适应地转动，输出信号经（12）整流后由电压表（13）指示出张力值。这种测力装置结构较复杂，弹簧（21）、轴承（17）、圆盘（18），磁通旁路元件（27）等都要求复杂的制造工艺，特别是电源（10）的精度要求高，致使这种测力装置体积大，测量结果误差较大。

本发明的目的是针对上述张力测量装置的不足，提供一种传感器和测量电路装置组成的电力张力测量仪，使其能简单而方便地检测纱线动态张力。

本发明的目的是以下列方式实现，采用测量杆〔2〕、外壳〔3〕、衔铁〔5〕、带铁芯的线圈〔4〕和〔6〕，带有导柱〔1〕的探头和带有插头的屏蔽线〔7〕构成的传感器，测量电路装置。测量电路装置包括测量电路和机壳〔8〕，测量电路包括推挽式电感器构成的电桥、放大整流单元、读数显示单元，读数显示单元是一只指示张力读数的表头。在传感器内，带铁芯的电感线圈〔4〕和〔6〕对称放置在传感器末端，衔铁〔5〕平衡放置在电感线圈〔4〕和〔6〕之间，测量杆〔2〕固定在外壳〔3〕的中心，测量杆〔2〕的末端与衔铁〔5〕的首端相连接，测量杆〔2〕的首端装有带导柱〔1〕的探头，屏蔽线〔7〕自传感器末端引出，电感线圈〔4〕和〔6〕通过屏蔽线〔7〕与测量电路相连。电感线圈〔4〕和〔6〕同时是推挽式电感器构成的电桥的两只桥臂，另外两只桥臂由电阻器担任，电感线圈〔4〕和〔6〕的电感量分别为L1和L2。机壳〔3〕上装有开关，电源插座、信号输入插孔，平衡测量旋钮和表头，机壳〔8〕内安装测量电路的实体结构。测量电路，使用直流电源，不要求交流电源。本发明的工作原理是，当被测纱线与带有导柱〔1〕的探头接触时，其张力通过探头作用在测量杆〔2〕上，使与测量杆〔2〕相连的衔铁〔5〕发生位移，即衔铁〔5〕在电感线圈〔4〕和〔6〕之间的间隙发生变化，从而使与测量电路相连并作为推挽电感器构成的电桥的两支桥臂的电感线圈〔4〕和〔6〕的电感量L1和L2发生变化。在测量之前，电桥调节为平衡状态，即L1/L2＝RA/RB。现在，衔铁〔5〕位移使L1和L2发生变化，破坏了电桥的平衡，由此产生了一变化电压E_o＝1/2Ei（dL/L），电压E_o经放大整流后，送入读数显示单元-表头指示出纱线的张力（电桥的输出量正比于电桥的输入量）。

本发明的优点在于，简便易于制作，使用方便，抗干扰，稳定性好，测量精度高（±1.5%），对环境气候等无特殊要求，能在较恶劣的环境中使用，制造成本低，便于普及推广，能方便用于纺织工业中对纱线张力的测量，也可以广泛用于其他工业中对线状物体的张力测量。

图1，本发明的传感器结构原理图。

图2，本发明测量电路原理图。

图3，本发明实施例示意图。

下面，根据附图描述本发明的实施例：

图1，带有铁芯的电感线圈〔4〕和〔6〕对称地放置在外壳〔3〕内，衔铁〔5〕平衡对中放置在电感线圈〔4〕和〔6〕之间，衔铁〔5〕的首端与测量杆〔2〕的末端相连接，用螺丝紧固，测量杆〔2〕由支架支撑固定在外壳〔3〕内的中心，测量杆〔2〕端部装有带导柱〔1〕的探头。

图2，构成推挽电感器的L1、L2和RA、RB组成电桥，电桥与放大整流单元、读数显示单元-表头相连组成测量电路。

图3，按照图2安装的测量电路装入一只金属的机壳〔8〕内，机壳〔8〕上装有开关、电源插座、信号输入插孔、平衡测量旋钮和指示张力读数的表头，表头与机壳〔8〕内的测量电路相连，将传感器末端与电感线圈〔4〕和〔6〕相连的屏蔽线〔7〕上的插头插入信号输入插孔，构成电子张力测量仪。为了使测量方便可靠，本发明实施例在测量杆〔2〕端部装有三根带导柱〔1〕的探头，探头等距直线排列，导柱〔1〕用宝石或玻璃制成。机壳〔8〕、外壳〔3〕、测量杆〔2〕均用金属材料制作。

Claims (7)

1、一种由传感器和测量电路装置组成的电子张力测量仪，其中传感器包括器包括带铁芯的电感线圈（4）和（6）、衔铁（5）、测量杆（2）、带有导柱（1）的探头，外壳（3）和有插头的屏蔽线（7），而且在传感器内部带铁芯的电感线圈（4）和（6）对称放置在传感器末端，衔铁（5）平衡放置在电感线圈（4）和（6）之间，测量杆（2）固定在外壳（3）的中心，测量杆（2）的末端与衔铁（5）的首端相连接，测量杆（2）的首端装有带导柱（1）的探头，屏蔽线（7）自传感器末端列出;

测量电路装置包括测量电路和机壳（8），测量电路包括推挽式电感器构成的电桥、放大整流单元、读数显示单元，读数显示单元是一只表头，而且推挽式电感器构成的电桥中的两支相邻的桥臂是由具有不同电感量的两电感线圈（4）和（6）组成的;

而且，传感器与测量电路装置通过屏蔽线（7）连接为一体。

2、根据权利要求1所述的电子张力仪，其特征在于，装在测量杆（2）上带有导柱（1）的探头有三个。

3、根据权利要求1所述的电子张力仪，其特征在于机壳（8）上装有开关，电源插座，信号输入插孔、平衡测量旋钮和表头，机壳（8）内装有测量电路的实体结构。

4、根据权利要求1所述的电子张力仪，其特征在于导柱（1）用宝石和玻璃制作。

5、根据权利要求1所述的电子张力仪，其特征在于外壳（3）、机壳（8）、测量杆（2）均用金属制作。