CN109932403A - 一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在宽幅被测物生产中应用电容传感器的技术，具体为一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置，所述用于宽幅被测物的电容传感器检测装置包括机架、引导部件及电容传感器，所述引导部件使宽幅被测物在长度方向上形成一段双层、且双层宽幅被测物移动方向相反的对折区段，所述电容传感器采用“C”形结构，电容传感器在对应于对折断宽幅被测物改变移动方向的连续位置处布置并沿截面方向包围宽幅被测物。应用本发明技术测量宽幅被测物时，可以有效地减小分布电容、震动、变形、安装精度等对电容式测量系统精度造成的不利影响。

Description

一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置

技术领域

本发明涉及在宽幅被测物生产中应用电容传感器的技术，具体为一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置，所述一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置包括机架、引导部件及电容传感器，所述引导部件使宽幅被测物在长度方向上形成一段双层、且双层宽幅被测物移动方向相反的对折区段，所述电容传感器采用“C”形结构，电容传感器在对应于对折断宽幅被测物改变移动方向的连续位置处布置并沿截面方向包围宽幅被测物。应用本发明所述一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置测量宽幅被测物时，可以有效地减小分布电容、震动、变形、安装精度等对测量系统精度造成的不利影响，利于拓展电容传感器的应用领域。

背景技术

在诸如非织造物、织物、纸张等宽幅片状物的生产过程中，经常需要在线检测宽幅片状物(被测物)的平方克重、含水、含油等技术指标，目前常用的用于在线测试这些指标的传感器包括红外式、射线式、电容式、微波式等。

射线式在线检测系统存在核辐射污染，容易对操作人员的身体及心理造成一定的伤害，并且购置与维护射线克重在线检测系统所需成本高。红外克重测量技术具有测量精度高、无辐射污染、价格低等优点，但是对被测物的组份具有一定的选择适应性。

电容式测量技术具有输入信号能量低、无需大的激励信号、可以获得较大的相对变化量、动态响应快、自热效应甚微、电容传感器内外摩擦误差很小、稳定性好、能在特殊条件下工作等优点。用于测量片状物的电容式传感器一般包括两种，第一种是三明治式的，即采用两片平行极板之间含有被测物，第二种是利用边缘效应原理的相邻电容传感器(或称之为平面电容传感器、阵列电容传感器等)，相邻电容传感器对不同厚度、密度被测物的建模比较困难，相比较而言，三明治式电容传感器对于被测物厚度、组份等的适应能力比相邻电容传感器好。

将电容传感器用于窄幅被测物(包括线状被测物)的检测系统中时，电容传感器布置比较简单，但是将电容传感器用于宽幅被测物的检测系统中则存在一些难以客服的问题。一般情况下，将电容传感器用于宽幅被测物的检测系统中时，第一种思路是沿被测物幅宽方向悬臂固定安装电容传感器(如附图1所示)，这种方式无需电容传感器移动机构，机械设计较为简单，但是这样会造成电路系统相当庞大，由于处于被测物不同幅宽位置处的传感器与被测物边缘的距离不同，使不同传感器连接线长度不同，不仅增加成本，也增加传感器标定的工作量及难度，特别是电容极板到变送电路之间距离较长时(电容极板到宽幅被测物边沿距离较大时)，既使采用驱动电缆等技术也较难达到理想的效果，这种情况很难达到预期的精度要求；第二种思路(如附图2所示)是设计一种行走机构，电容传感器固定在移动导向部件上，由电机通过扫描机械装置驱动移动部件带动电容传感器沿被测物幅宽方向往复扫描，这样既保证了整个幅宽的多点测量，又降低了仪器的成本，但是同样也存在传感器布线较长的问题，既使采用驱动电缆技术能减小布线长带来的误差，但是由于传感器悬臂过长造成的不稳定则很难补偿。另外，由于被测物的幅宽有时较大，电容传感器移动过程中的导向机构等会有少许变形，造成电容极板之间的间距变化，这种变化哪怕是很小的变化也会对检测结果造成很大的影响，这种影响在第一种思路里面也同样存在，是造成基本见不到电容传感器在宽幅被测物中应用的主要原因。

所述宽幅被测物包括但不限于织物、非织造布、纸张等生产过程中具有一定幅宽的物体，如果采用现有方案采用电容传感器检测这些物体的话，电容传感器极板间距不易稳定，鉴于以上问题，本发明公开一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置，将本发明用于宽幅被测物的电容检测系统中，能大幅减小电容传感器的悬臂长度，利于大幅降低分布电容、振动等不利影响，保持极板间距的稳定，从而保持测量结果的精度及可重复性。

发明内容

对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是，提供一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置，

所述用于宽幅被测物的电容传感器检测装置包括机架、引导部件及电容传感器，

所述机架为框架结构部件；

所述引导部件包括至少两个用于导引宽幅被测物改变其移动方向的导向部件，导向部件使宽幅被测物在经过导向部件位置处时改变移动方向，使宽幅被测物形成一段对折的区域段，在该对折区域段内被测物为双层、且双层宽幅被测物的移动方向相反或近似相反；所述引导部件至少有两个安装于机架上；

所述电容传感器的极板相对布置，电容传感器采用“C”形结构；

电容传感器布置在所述具有双层宽幅被测物区域、且双层宽幅被测物相邻连续的边沿，电容传感器的极板位于双层宽幅被测物相背的两侧面外侧，从所述双层宽幅被测物区域的边沿包围宽幅被测物。

沿宽幅被测物幅宽方向布置至少一个电容传感器，电容传感器固定或沿宽幅被测物幅宽方向往复移动。

藉由以上结构，本发明用于宽幅被测物的电容传感器检测装置的工作原理为：引导部件使宽幅被测物改变移动方向，使宽幅被测物形成一段双层对折、且移动方向相反的区域段，“C”形结构的电容传感器在双层宽幅被测物区域、且双层宽幅被测物相邻连续的边沿包围宽幅被测物，这样，“C”形结构电容传感器悬臂伸出的长度可以较短，利于传感器精度的提高，无论沿宽幅被测物幅宽方向布置多个电容传感器还是布置一个沿宽幅被测物幅宽方向移动的电容传感器，均能保证传感器的稳定，与直接从宽幅被测物宽度方向一侧布置电容传感器相比对电容传感器的要求大大降低，这是因为宽幅被测物的幅宽较大，如果“C”形结构的电容传感器想从宽幅被测物的侧面伸入被测物中部，“C”形结构的电容传感器悬臂伸出段将比较长，这样电容器测量极板之间的间距会容易发生变化，这种变化(哪怕是微小的变化)极大的影响电容传感器的检测精度，同时会由于悬臂过长带来极板导线分布电容过大等问题。

与现有技术相比，应用本发明所述一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置测量宽幅被测物时，可以有效地减小分布电容、震动、变形、安装精度等对测量系统精度造成的不利影响，利于拓展电容传感器的应用领域。

附图说明

图1为现有一种电容传感器检测装置结构示意图。

图2为现有另一种电容传感器检测装置结构示意图。

图3为本发明所述一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置实施例1原理示意图。

图4为本发明所述一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置实施例2原理示意图。

图5为本发明所述一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置实施例3原理示意图。

图6为本发明所述一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置实施例4原理示意图。

图7为本发明实施例4的另一原理示意图。

图8为本发明所述一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置移动式传感器布置方案的原理示意图。

图9为本发明所述一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置实施例5原理示意图。

图10为本发明所述一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置实施例6原理示意图。

图中：1.宽幅被测物 21.前导引辊 22.后导引辊 23.第三导引辊 231.活动导引辊 24.前辅助压辊 25.后辅助压辊 26.前托辊 27.后托辊

3.电容传感器 31.电容传感器极板 32.分体式电容传感器一个电极模块 33.分体式电容传感器的另一个电极模块 34.移动分体式电容传感器一个电极模块 35.移动分体式电容传感器的另一个电极模块 36.防护板

4.导轨 41.滑块 5.气嘴

具体实施方式

下面结合图例给出本发明一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置的几个具体实施例，这些实施例仅是对本发明用于宽幅被测物的电容传感器检测装置的举例说明，并不构成对本发明权利要求的限制，本发明未述及之处适用于现有技术。

本发明一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置实施例1(参见图3)：

所述用于宽幅被测物的电容传感器检测装置包括机架、引导部件及电容传感器，所述机架为框架结构部件(为简单起见，所有图中均未画出机架)；

所述引导部件包括两个安装在机架上的、用于导引宽幅被测物改变其移动方向的前导引辊21及后导引辊22作为导向部件，前导引辊21及后导引辊22两端用轴承座支撑安装在机架上，由被测物1的移动带动其转动，前导引辊21及后导引辊22的长度方向与宽幅被测物的移动方向相垂直，宽幅被测物在经过前导引辊21后移动方向由原移动方向(水平向右)变为与原移动方向相垂直的方向(铅锤向下)，宽幅被测物经过后导引辊22后移动方向恢复为原移动方向(由铅锤向上变为水平向右方向)，宽幅被测物在前导引辊21及后导引辊22之间形成一段“U”形区域段，该段“U”形宽幅被测物为双层、且双层宽幅被测物移动方向相反。为了更好的握持宽幅被测物，前导引辊21及后导引辊22可以采用带驱动的主动辊，同时为它们分别增加一根压辊，这样可以更有效地控制“U”形区域段的宽幅被测物。

所述电容传感器3为平行极板式电容传感器，电容传感器3整体上采用“C”形结构，电容极板位于“C”形结构的末端并相对安装；电容传感器3布置在对应于“U”形底部的宽幅被测物1改变移动方向的位置处并沿截面方向包围宽幅被测物1。

本发明一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置的实施例2(如图4所示)：

实施例2与实施例1的不同在于：为了使宽幅被测物顺利地改变方向，为改变方向后的宽幅被测物增加一点张力，在前导引辊21与后导引辊22之间增加气嘴5向宽幅被测物“U”形段内吹气，同时用于防止宽幅被测物相邻两面之间的摩擦，因为摩擦可能会对宽幅被测物表面质量造成不利影响。气嘴5为沿宽幅被测物付款方向布置的一排气嘴或具有单个长条开口的气嘴。

本发明一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置的实施例3(如图5所示)：

本实施例的前导引辊21与后导引辊22与实施例1相同，在前导引辊21与后导引辊22之间的“U”形段宽幅被测物对应于“U”形底部位置增加第三导引辊23用于稳定“U”形段宽幅被测物，第三导引辊23具有一定的重量及直径，便于引导该段“U”形段宽幅被测物稳定，第三导引辊23为自由部件，靠其重力保持在“U”形段宽幅被测物的“U”形底部。

也可以两端通过安装在机架上的轴承座安装第三导引辊23，这样第三导引辊23可以转动，为了提高电容传感器3的精度及分辨率，希望电容传感器3的两个电容传感器极板31之间的间距尽量小，于是希望减小第三导引辊23的直径，第三导引辊安装时可以采用两端拉紧的方式安装，使第三导引辊23受拉，从而在减小第三导引辊23截面模量的同时尽量保持轴线弯曲量尽量小。

不排除采用其余截面形状的固定部件代替前导引辊21、后导引辊22或/及第三导引辊23，这样将导引辊21、后导引辊22或第三导引辊23两端简支固定安装在机架上即可。当然不排除将整个装置倒置180度使宽幅被测物形成一段“n”形(倒置的“U”形)对折区域。

电容传感器3包围第三导引辊23，电容传感器极板31位于导引辊21、后导引辊22与第三导引辊23之间。

本发明一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置的实施例4(如图6所示)：

本实施例中电容传感器3的电容传感器极板31之间的间距变小，使得在电容传感器极板31位置处的宽幅被测物1之间的间距变小，这样可以提高电容传感器的精度和灵敏度，为了防止宽幅被测物1和电容传感器极板31之间的摩擦，可以像电容式条干仪、电容式电子清纱器之类的电容传感器一样在电容传感器3上位于电容传感器极板31两侧增加防护板36，防护板36材料优选为陶瓷材料，防护板36的高度只要支撑宽幅被测物离开电容传感器极板31即可。本实施例中宽幅被测物1在对折区段中的移动方向并不是正相反(相差180度)，而是近似相反。

布置电容传感器3时，可以沿宽幅被测物1幅宽方向布置多个(图7所示布置了3个电容传感器)，由于每个电容传感器3的变送电路均封装在单个的电容传感器3中，所以，尽管他们有多个，也不会对其测试造成不好影响；除此之外，还可以采用图8所示移动安装方案，沿宽幅被测物1幅宽方向布置一个移动的电容传感器3，电容传感器3由导轨4、滑块5机构导引沿宽幅被测物1幅宽方向移动，可以采用电机作为驱动部件驱动其移动。

本发明一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置的实施例5(如图9所示)：

本实施例为了既能减小两层宽幅被测物1在电容传感器3位置处之间的间距，又防止电容传感器极板31与宽幅被测物1之间接触，在第三导引辊23上方增加前辅助压辊24及后辅助压辊25用于限制宽幅被测物1之间的间距。前辅助压辊24及后辅助压辊25受拉安装在机架上，第三导引辊23被宽幅被测物悬挂(也可以将第三导引辊23安装在机架上)在前辅助压辊24及后辅助压辊25的下方，在宽幅被测物1移动时，前辅助压辊24、后辅助压辊25及第三导引辊23均绕其轴心转动；或者第三导引辊23亦受拉安装在机架上；但并不排除前辅助压辊24、后辅助压辊25及第三导引辊23全部或部分改为不绕其轴心转动的杆件(或其它能起到导向作用的部件)安装在机架上。

本发明一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置的实施例6(如图10所示)：

在第三导引辊23的下方布置前托辊26及后托辊27用于托持第三导引辊23，这样，第三导引辊23直径可以较小，其重量能保持宽幅被测物1保持“U”形对折即可，第三导引辊23放置在前托辊26及后托辊27上，或者通过轴承座(或固定连接支架)安装在机架上。

本发明不限于上文讨论的实施例，本领域技术人员可根据本发明推理出其它变体形式，这些变体形式也属于本发明的主题。

Claims (4)

1.一种用于宽幅被测物的电容传感器检测装置，其特征在于所述用于宽幅被测物的电容传感器检测装置包括机架、引导部件及电容传感器，

所述机架为框架结构部件；

所述引导部件包括至少两个导向部件，导向部件使宽幅被测物在经过导向部件位置处时改变移动方向，使宽幅被测物形成一段对折的区域段，在该对折区域段内宽幅被测物为双层、且双层宽幅被测物的移动方向相反或近似相反；

所述电容传感器的极板相对布置，电容传感器采用“C”形结构，电容传感器布置在双层宽幅被测物区域、双层宽幅被测物相邻连续的边沿，从所述双层宽幅被测物区域的边沿包围宽幅被测物，电容传感器的极板位于双层宽幅被测物相背的两侧面外侧。

2.根据权利要求1所述的用于宽幅被测物的电容传感器检测装置，其特征在于所述导向部件中至少两个是安装于机架上的。

3.根据权利要求1所述的用于宽幅被测物的电容传感器检测装置，其特征在于沿宽幅被测物幅宽方向布置至少一个电容传感器，电容传感器固定或沿宽幅被测物幅宽方向往复移动。

4.根据权利要求1所述的用于宽幅被测物的电容传感器检测装置，其特征在于具有向宽幅被测物的对折区域内吹气的气嘴。