CN100541191C - 织物水分在线检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种织物水分在线检测的方法，将至少二个电极板间隔置于织物的同侧或分别置于织物对应的二侧，电极板与织物之间保持大于0.5mm的间距，两电极板之间的织物作为电介质并与电极板形成电容传感器，两电极板通入激励源后，两电极板之间的电场穿过织物，由于织物含水量的不同，其介电常数也有差异，电容传感器感应织物的水分变化，并将感应电容值的变化量转换为数字量或模拟量输入微处理器内，微处理器查找、比对所选择织物品种的水分与数字量或模拟量的关系表，输出相对应的含水率。本发明具有能准确地对运行中的织物进行含水率检测，且不会影响织物本身质量的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种对织物水分进行检测的方法及其装置，尤其涉及一种对连续运行的织物进行水分在线检测的方法及其装置。
背景技术
在织物印染后整过程中，经常需要对运行中的织物进行烘燥加工，以控制织物的剩余含水率。而在连续轧车轧水过程中，会因织物含水率不同，而影响到织物染色质量。因此在织物生产过程中需要对织物的含水率进行检测，以保证织物染整质量。常规织物含水率的检测方法是采用电阻检测法，将导电的检测辊压接在织物表面上，因不同水分的织物其反应的电阻率不同，来测得织物的含水率。但这种检测方法是需将检测辊压接在织物表面，为接触式检测，因此在对织物的检测过程中，会在织物表面形成压痕，而影响织物表面质量，尤其对一些如丝绒等织物就无法进行含水率的检测。另外织物在染整过程中，织物是通过导布辊向前运送，因此在织物的运行中，织物的张力、织物的运行速度均会造成检测压力的变化，而检测装置电气连接所造成的接触电阻，又直接影响测量的电阻值，所以采用这种检测方法，测试精度不高，并具有较大的局限性。目前还公开过用电容传感器来检测纤维水分，该方法是将金属探头等电位安装在绝缘板上，将金属探头插在纤维内，纤维作为电容极板之间的电介质，通过纤维水分变化而引起电容值的变化，来检测纤维的含水率。实际上，当金属探头插入纤维内时，通电后，正负极性的金属探头侧部之间形成电场，并可通过纤维水分的变化引起电容值发生变化，故要求被测纤维铺设非常均匀，但纤维往往是未加工过，因此很难达到均匀的要求，造成所测电容值发生波动。另外，当金属探头插入纤维内时，还存在着接触电阻，所以这种检测方法根本无法准确地检测纤维含水率。再则这种检测方法是将金属探头插在纤维内进行检测，只能用于未加工的纤维，而不能用于已加工的织物，且该检测方法根本无法实现织物水分的在线检测。
发明内容
本发明的目的是提供一种能准确地对运行中的织物进行含水率检测，且不会影响织物本身质量的织物水分在线检测的方法及其装置。
本发明为达到上述目的的技术方案是：一种织物水分在线检测的方法，将至少二个电极板间隔置于织物的同侧或分别置于织物对应的二侧，电极板与织物之间保持大于0.5mm的间距，两电极板之间的织物作为电介质并与电极板形成电容传感器，两电极板通入激励源后，两电极板之间的电场穿过织物，由于织物含水率的不同，其介电常数也有差异，电容传感器感应织物的水分变化，并将感应电容值的变化量转换为数字量或模拟量输入微处理器内，微处理器查找、比对所选择织物品种的水分与数字量或模拟量的关系表，输出相对应的含水率。
本发明的织物水分在线检测装置，包括电容传感器测量电路，缓冲输出电路、光电隔离器A5以及可编程控制器PLC，所述的电容传感器测量电路包括集成运放器A1、A2，电阻R1、R2、可调电阻VR1以及电容传感器CS，电容传感器CS由两电极板和置于两电极板之间作为电介质的织物构成，感应织物水分变化的电容传感器CS跨接在集成运放器A1的反相输入端和输出端之间，集成运放器A1的输出端通过电阻R2接集成运放器A2的正相输入端，电阻R1和可调电阻VR1串接后跨接在集成运放器A1的反相输入端和集成运放器A2的输出端，将电容值的变化量转化为脉冲频率并整形后输出；所述的缓冲输出电路包括缓冲器A3和RC滤波支路，集成运放器A2的输出端经RC滤波支路接入缓冲器A3的输入端，缓冲器A3的输出端通过电阻R4以及光电隔离器A5接入可编程控制器PLC的频率输入端，查找并比对已存储所选织物品种的水分与数字量的关系表，可编程控制器PLC输出并显示对应织物的含水率。
本发明另一种织物水分在线检测装置，包括电容传感器测量电路，缓冲输出电路、频率/电压转换器A7以及可编程控制器PLC，所述的电容传感器测量电路包括集成运放器A1、A2，、电阻R1、R2、可调电阻VR1以及电容传感器CS，电容传感器CS由两电极板和置于两电极板之间作为电介质的织物构成，感应织物水分变化的电容传感器CS跨接在集成运放器A1的反相输入端和输出端之间，集成运放器A1的输出端通过电阻R2接集成运放器A2的正相输入端，电阻R1和可调电阻VR1串接后跨接在集成运放器A1反相输入端和集成运放器A2的输出端之间，将电容值的变化转化脉冲频率并整形后输出；所述的缓冲输出电路包括缓冲器A3和RC滤波支路，集成运放器A2的输出端经RC滤波支路接入缓冲器A3的输入端，缓冲器A3的输出端通过电容C4接入频率/电压转换器A7的输入端，且频率/电压转换器A7的输入端还接有分压电阻R8、R9，频率/电压转换器A7的运放输入端和输出端串接电阻R11和可调节电阻VR3对其转换进行增益调整，其运放输入端还接有电阻R10至地端，电容C6接频率/电压转换器A7的电容定时端，频率/电压转换器A7的输出端通过电阻R12接可编程控制器PCL的A/D转换输入端，将模拟量送至可编程控制器PCL内，查找和比对已存储所选织物品种的水分与模拟量的关系表，可编程控制器PLC输出并显示织物的含水率。
本发明利用织物的含水率变化会引起该材料导电性的差异，将两电极板置于织物的同侧或置于织物对应的两侧，将织物作为电介质，使两电极板以及织物形成电容传感器，当两电极板通入激励源后，两电极板端面之间形成电场而穿过织物感应测得织物水分，由于织物含水量不同，其介电常数也有差异，因此介电常数的变化又引起电容值的变化，对外输出电容的变化量，本发明的电极板与织物之间是无接触性检测，故能准确地采集被检测织物的水分，并将其转化为数字量或模拟量输入微处理器内，与已存储所选择织物的水分与数字量或模拟量关系列表进行对比，输出织物相对应的含水率。本发明采用无接触的感应检测方法，织物检测过程中不受织物运行中织物的张力、运行速度等影响，可对各类织物水分进行检测，含水率检测范围可大于20％，并能实现织物水分的在线检测，及时调节或控制织物的含水率，保证织物后序加工质量。
本发明的检测装置将电容传感器检测的电容变化量通过该测量电路，转换成脉冲频率后整形输出，频率信号经缓冲器A3以及光电隔离器A5送至可编程控制器PLC内，或将频率信号经缓冲器A3以及频率电压转换器后，将模拟电压送至可编程控制器PLC内，准确地将电容变化量转换而输出，实现对织物水分进行检测。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。
图1是本发明的检测流程图。
图2是本发明将电极板安装在织物同侧的结构示意图。
图3是本发明将电极板安装在织物两侧的结构示意图。
图4是本发明一种检测装置的电原理图。
图5是本发明另一种检测装置的电原理图。
其中：1-电极板，2-距离传感器DS，3-织物。
具体实施方式
本发明的织物水分在线检测的方法，见图1～3所示，先将至少二个电极板1间隔置于织物3的同侧，或将二个电极板1分别置于织物3对应的二侧，使电极板1与织物3之间保持大于0.5mm的间距，两电极板1之间的织物作为电介质并与电极板形成电容传感器，使织物与检测电容为非接触式，两电极板1通入激励源后，输入织物品种，两电极板1端面之间的电场穿过织物3，电容传感器感应织物3的水分变化并输出电容的变化值，以检测织物3的水分变化，将感应电容值的变化量转换成数字量或模拟量输入微处理器内，通过微处理器查找、比对所选择织物水分与数字量或模拟量关系表，微处理器输出并显示相对应的含水率。而织物各品种的含水率与数字量或模拟量关系表，可通过测定烘箱干燥法进行测定，并获得多组数据储存在微处理器内。本发明为了减少电极板1与织物3之间距离变化所造成的影响，见图2、3所示，位于织物3的一侧还设有距离传感器2，距离传感器2检测织物3与电极板1之间的距离，并将距离的变化量转换成数字量或模拟量输入可微处理器内，对织物的含水率进行修正和补偿，本发明的微处理器可采用可编程控制器或单片机。
见图2、3所示，本发明当两电极板1位于同侧时，为保证两电板1相邻端面不会电连接，通常两电极板1其相邻端面的间隔距离大于0.5mm，可根据电极板1的面积而定，该间隔距离是与电极板1的面积成正比，本发明的电极板1还可多组设置。两电极板1与织物3之间的间距可控制在0.5～300mm之间，一般可根据织物的厚度以及电极板的面积来决定，如3114纯棉，将电极板1与织物3之间的间距控制在10mm、15mm、20mm或50mm。
见图4所示是本发明一种结构的织物水分在线检测装置，包括电容传感器测量电路，缓冲输出电路、光电隔离器A5以及可编程控制器PLC，所述的电容传感器测量电路包括集成运放器A1、A2，电阻R1、R2、可调电阻VR1以及电容传感器CS，集成运放器A1采用OPA27、MAX480系列等，集成运放器A2采用LM393系列等，电容传感器CS由两电极板和置于两电极板之间作为电介质的织物构成，感应织物水分变化的电容传感器CS跨接在集成运放器A1的反相输入端和输出端之间，且电容传感器CS与电阻R0并联，集成运放器A1的输出端通过电阻R2接集成运放器A2的正相输入端，电阻R1和可调电阻VR1串接后跨接在集成运放器A1的反相输入端和集成运放器A2的输出端之间，将电容值的变化转化为脉冲频率并整形成方波后输出。缓冲输出电路包括缓冲器A3和RC滤波支路，缓冲器A3采用74LS14等集成芯片，集成运放器A2的输出端经RC滤波支路接入缓冲器A3的输入端，缓冲器A3的输出端通过电阻R4以及光电隔离器A5接可编程控制器PLC的频率输入端，通过可编程控制器PLC查找并比对已存储所选择织物品种的水分与数字量关系表，输出并显示织物的含水率。而装在织物一侧的距离传感器DS的输出端通过可调电阻VR2接入电压/频率转换器A4的运放反相输入端，电容C2跨接在电压/频率转换器A4的运放反相输入端和输出端之间，并与电容输入端连接，通过可调电阻VR2和电容C2对其转换进行增益调整，电容C3接电压/频率转换器A4的电容定时端，电压/频率转换器A4的输出端通光电隔离器A6接入可编程控制器PLC的输入端，，通过该传感器将电极板与织物之间距离的变化量转化为模拟电压输出，再经电压/频率转换器A4转化为脉冲频率送至可编程控制器PLC内，将该频率量作为已存储所选织物品种的水分与数字量关系表之间修正系数，修正、补偿织物的含水率，本发明的距离传感器DS采用NI10-M18-LIU，其电压/频率转换器A4采用VFC320芯片，可编程控制器PLC采用FX2N-32MR主机及FX1-2AD等。
见图5所示，是本发明另一种结构的织物水分在线检测装置，包括电容传感器测量电路，缓冲输出电路、频率/电压转换器A7以及可编程控制器PLC，所述的电容传感器测量电路包括集成运放器A1、A2，、电阻R1、R2、可调电阻VR1以及电容传感器CS，电容传感器CS由两电极板和置于两电极板之间作为电介质的织物构成，感应织物水分变化的电容传感器CS跨接在集成运放器A1的反相输入端和输出端之间，且电容传感器CS与电阻R0并联，集成运放器A1的输出端通过电阻R2接集成运放器A2的正相输入端，电阻R1和可调电阻VR1串接后跨接在集成运放器A1反相输入端和集成运放器A2的输出端之间，将电容值的变化转换成脉冲频率并整形成方波后输出。本发明的缓冲输出电路包括缓冲器A3和RC滤波支路，集成运放器A2的输出端经RC滤波支路接入缓冲器A3的输入端，而缓冲器A3的输出端通过电容C4接入频率/电压转换器A7的输入端，频率/电压转换器A7的输入端还接有分压电阻R8、R9，频率/电压转换器A7的运放输入端和输出端之间串接电阻R11和可调电阻VR3对其转换进行增益调整，其运放输入端还接有电阻R10至地端，电容C6接频率/电压转换器A7的电容定时端，频率/电压转换器A7的输出端通过电阻R12接可编程控制器PCL的A/D转换输入端，将模拟量送至可编程控制器PCL内，查找和比对已存储所选织物品种的水分与模拟量的关系表，输出并显示织物的含水率。而置于织物一侧的距离传感器DS，将变化的距离量转为模拟电压，通过距离传感器DS输出端接入可编程控制器PCL的A/D转换输入端，将该模拟量作为已存储所选织物品种的水分与数字量关系表之间修正系数，修正、补偿织物的含水率。
Claims (2)
1、一种织物水分在线检测装置，其特征在于：包括电容传感器测量电路，缓冲输出电路、光电隔离器A5以及可编程控制器PLC，所述的电容传感器测量电路包括集成运放器A1、A2，电阻R1、R2、可调电阻VR1以及电容传感器CS，电容传感器CS由两电极板和置于两电极板之间作为电介质的织物构成，感应织物水分变化的电容传感器CS跨接在集成运放器A1的反相输入端和输出端之间，集成运放器A1的输出端通过电阻R2接集成运放器A2的正相输入端，电阻R1和可调电阻VR1串接后跨接在集成运放器A1的反相输入端和集成运放器A2的输出端；所述的缓冲输出电路包括缓冲器A3和RC滤波支路，集成运放器A2的输出端经RC滤波支路接入缓冲器A3的输入端，缓冲器A3的输出端通过电阻R4以及光电隔离器A5接入可编程控制器PLC的频率输入端，可编程控制器PLC输出并显示织物的含水率；还具有距离传感器DS和电压/频率转换器A4，距离传感器DS的输出端通过可调电阻VR2接入电压/频率转换器A4的运放反相输入端，电容C2跨接在电压/频率转换器A4的运放反相输入端和输出端之间，并与电容输入端连接，电容C3接在电压/频率转换器A4的电容定时端，电压/频率转换器A4的输出端通光电隔离器A6接入可编程控制器PLC的输入端。
2、一种织物水分在线检测装置，其特征在于：包括电容传感器测量电路，缓冲输出电路、频率/电压转换器A7以及可编程控制器PLC，所述的电容传感器测量电路包括集成运放器A1、A2，、电阻R1、R2、可调电阻VR1以及电容传感器CS，电容传感器CS由两电极板和置于两电极板之间作为电介质的织物构成，感应织物水分变化的电容传感器CS跨接在集成运放器A1的反相输入端和输出端之间，集成运放器A1的输出端通过电阻R2接集成运放器A2的正相输入端，电阻R1和可调电阻VR1串接后跨接在集成运放器A1反相输入端和集成运放器A2的输出端之间；所述的缓冲输出电路包括缓冲器A3和RC滤波支路，集成运放器A2的输出端经RC滤波支路接入缓冲器A3的输入端，缓冲器A3的输出端通过电容C4接入频率/电压转换器A7的输入端，频率/电压转换器A7的输入端还接有分压电阻R8、R9，频率/电压转换器A7的运放输入端和输出端串接电阻R11和可调节电阻VR3，其运放输入端还接有电阻R10至地端，电容C6接频率/电压转换器A7的电容定时端，频率/电压转换器A7的输出端通过电阻R12接可编程控制器PCL的A/D转换输入端，可编程控制器PCL输出并显示织物的含水率；还具有距离传感器DS，距离传感器DS输出端接入可编程控制器PCL的A/D转换输入端。
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