CN1101126A

CN1101126A - 用于运动延伸物体的非接触温度测量的装置

Info

Publication number: CN1101126A
Application number: CN 94106720
Authority: CN
Inventors: 威尔伏瑞德·迈克
Original assignee: Barmag AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1993-06-23
Filing date: 1994-06-22
Publication date: 1995-04-05
Also published as: EP0631120A1

Abstract

对沿运动路线前进的延伸物体(10)，尤其是前进中纱线(10)，进行温度测量的装置，物体可通过恒温的测量室(11)而前进，室中有传感器表面以便在它与物体之间传递热量，它可产生正比于热传递的输出信号，测量室至少含有两个面对面地排列的传感器表面 (6、7)，物体在其间前进。传感表面最好对称地排列。传感表面的大小和间隔，容许物体离开第一和第二方向的运动路线。

Description

本发明涉及一种对沿运动路线前进的延伸物体，尤其是前进中的纱线，测量其温度的装置。这样一种装置是已知的，例如可从DE2136564C2获知。在本专利中描述了一种测量室，该室基本上被保持在一个恒定的基准温度，室中装有传感器表面，使该表面有可能与该物体进行热传递，并使它可产一个正比于该热传递的输出信号。这种已知装置特别适用于对纺织机中高速前进的纱线进行非接触温度测量，但也适合于其它用途。在许多领域中和许多情况下都出现关于运动物体的温度测量问题，例如最不同的材料带的生产领域，网、片、丝或纤维线形式的塑料热处理领域，纸加工领域，尤其在涂复或粘结纸时，粘贴片料时，固化粘合剂和涂料时，干燥湿的涂料时，尤其是涂敷油漆涂料时，或监测运动机械部件时。

下面通过参照前进中纱线温度测量的实例描述本发明的操作方法，但它不限于这种用途。

从现有技术状况看，测量装置的测量原理在于使测量室中传感器表面准确地处于基准温度，这时被测量的物体也处于这一温度。然而，当具有较低或较高温度的物体从传感器表面旁边经过时，传感器表面温度会由于热传递，即辐射和/或对流而变化。这一温度变化是能够测量的，例如用与温度有关的电阻器测量，尤其是与一处于基准温度的基准电阻器相比较而测量。

从概念上看，这一已知测量原理适合于精确测量。然而，物体离它从其旁边经过的传感器表面的距离，对热传递起决定性作用。因此，当不能准确地保持物体离传感器表面的距离时，测量会基本不真实。

在1991年11月《Chemiefasern/Textilindustrie》（化学脱纱/纺织工业）期刊41/93期上发表的文章“Neue Einrichtung Zur Deruhrungslosen Temperaturmessung”（用于非接触温度测量的新设备）文章中，描述了一种有进一步发展的用于非接触温度测量的装置。在该文章描述的装置中，一个接一个地装有两个相同的传感器表面，并用一台微处理机计算两者的测量结果，从而解决了校正问题。然而，这篇文章也仍然没有解决被测物体离传感器表面的距离的变化问题。

对快速运动的物体，尤其对快速运动的纱线，它们能以例如1000米每分的速度前进，通常有振动或颤动产生，所以几乎不可能使离传感器表面的距离保持恒定。因此，本发明之目的在于提供一种即使运动物体有振动或颤动，也能准确地测出结果的装置，重视尽量用最简单和最准确的方法计算其输出信号。

为实现此目的，就要用这样一种装置去测量沿运动路线运动的延伸物体的温度，尤其是前进中纱线的温度，即有可能使物体经过一个测量室，该室被维持在一基本恒定的基准温度，室中一个传感器表面被安排得它与物体之间可进行热传递，还有可能产生一个正比于热传递的输出信号。根据本发明，在测量室中至少有两个面对面排列的传感器表面，物体就在其间前进。这种装置的优点是，当物体振动或颤动时，虽然它本身远离一个传感器表面，但同时靠近另一传感器表面。在这种情况下，它与第一传感器表面的热交换减少，但与第二传感器表面的热交换增加。在对许多应用来说是足够的首次近似中，这些影响会自己补偿，以致在计算两个传感器表面的输出信号时有可能得到很准确的测量结果。

当相对于物体运动路线对称地排列布置这些传感器表面时，更有其特殊优点，因为这可以在物体改变其位置时在测量信号之间进行最佳补偿。

正如将参照附图较详细描述的那样，为了避免与物体接触，传感器表面有一间隔α，并最好沿垂直于运动路线和垂直于其间隔的第一方向盖住延伸长度h，而h大于总偏移d1，使物体可以沿这第一方向离开运动路线。这样，首先保证，平行于两个传感器表面的物体振动或颤动，实际上对热传递，从而对输出信号没有影响。当传感器表面的延伸长度h明显大于物体离开运动路线的最大偏移时，尽管可能有偏移d1，物体也会总是完全面对着传感器表面。尤其是，当延伸长度h大于间隔α时，将是有利的。在这种情况下，传感器表面相互间的间隔α必须在垂直于运动路线的第二方向稍大于总偏移d2，使物体可以在这第二方向离开运动路线。在这种情况下，可以保证，即使在物体振动或颤动时，也能使物体不接触传感器表面。

按照现有技术的情况，为了避免干扰影响，本发明的装置也是特别有利的，因为传感器表面被设置在可加热的部件中，该部件对其环境是热隔离的，且是按基准温度进行恒温控制的。这就使测量与环境温度无关，并使基准温度在被测温度范围内调节，从而大大增加测量精度。

当装置装有两个被保持在基准温度的无源的基准传感器时，是特别有利的。这就可以通过差值测量，以高精度确定传感器表面上所测温度与无源基准传感器上所测温度的偏差。

为了避免测量室外面空气运动产生的干扰影响，测量室应只有一个小的、最好是可封盖的缝，该缝大致沿运动路线方向延伸，用于插入物体。从本质上看，测量室也可设计成没有缝，在这种情况下，虽然物体不能插入，但必须穿过测量室。

同样重要的是要通过尽量小的孔把物体引入和引出测量室。尽量小的孔被认为是这样一种孔，即大到足以防止振动中或颤动中物体接触室壁，但又不是显著大于这一要求的孔。这一措施也可避免由环境影响产生的不希望的测量干扰。

从本质上看，可以把任何类型的温度传感器用于传感器表面。然而，使用与温度有关的电阻器进行温度测量是特别有利的。传感器表面自身可以是这类电阻器，它们也可以用高度导热方式连接于这类电阻器上。例如，当传感器表面有薄的、可能弯弯曲曲的铂或铂合金涂层，并且涂层电阻取决于温度时，将是特别有利的。

无源基准传感器最好在结构上与传感器表面上所用电阻器相同，借此两种传感器之间的差别测量可达到最高精度。

从高精度测量原理看，全电桥电路是很适合的，在该电路中传感器表面的电阻器，每一个都邻接于无源基准传感器的电阻器，都连接于全电桥，这一点将参照附图较详细地描述。

附图说明本发明的一个实施例，但又不限于此。在附图中：

图1是根据本发明的装置的剖视图;

图2是图1中测量室尺寸比例示意图;

图3是根据本发明的装置的电路实例。

图1示出一个高度导热的部件1，它最好是金属的，它也可由两半组成，以利制作。在部件1中装有加热器2，通过温度传感器3和相关的控制装置（未示出）使它尽量准确地保持在预定基准温度，因此部件1基本上呈现基准温度。该部件中有一基准室15，室中有两个无源基准传感器4和5。基准室和装在其中的基准传感器4和5都准确地呈现基准温度，因为它们被部件1整个包围。部件1中还装有一个测量室11，一个延伸物体10，本实施例中是一根纱线，通过该室前进。在此不去说明所用先有技术的装置，靠这些装置使纱线10和测量装置互相相对安置，以便纱线10尽量准确地在测量室11的中心前进。已知这些装置有纱线夹持器、转向轮等。在测量室11中装有两个以一个间隔α互相面对面的传感器表面6和7，它们分别装有与温度相关的电阻器8和9，或以高度导热方式连接于这种电阻器上。一种镀铂玻璃板形式的传感器表面设计是特别适用的。纱线10能够通过缝13插入测量室11，从而避免了复杂的穿线。为了进一步防止干扰的影响，在插入纱线10以后，缝13加了一个盖（未示出）。在测量室11中设有一个凹进部分14，它面向缝13，用于补偿缝13存在引起的热流。

图2示意地说明测量室11中尺寸比例。传感器表面6和7有一个间隔α，在最佳条件下，预期纱线10会沿传感表面6和7之间的中心的运动路线12前进。然而实际上，纱线10可能振动或颤动，在垂直于间隔α的第一方向有容许偏移d1，在平行于间隔α的第二方向有容许偏移d2。传感器表面6和7在第一方向具有延伸长度h，h大于这方向的容许偏移d1。这样，即使在最大容许偏移下，纱线10还是在传感表面6和7之间，因此第一方向的偏移实际上不会引起测量信号的任何变化。同时，第二方向的间隔α也大于纱线10容许偏移d2。结果，即使在第二方向的偏移很明显时，纱线10也不会接触传感器表面6或7。此外，这样一种两个面对面地安排的传感器表面6和7的对称布置，可以对纱线10在第二方向的偏移自身引起的测量误差，按首次近似实行补偿。例如，当纱线10自身偏离传感器表面6时，它又同时靠近传感器表面7。与传感表面6的热交换减少，但与传感表面7的热交换增加。在例如图3所示的合适电路情况下，出现的任何差别，实际上自身完全补偿，因此，即使纱线振动或颤动，也得到很准确的测量信号。

图3说明一个全电桥电路形式的实施例，这是本测量装置的一个简单而有效和准确的测量电路。毗连于传感器表面6和7的与温度相关的电阻器8和9，按环形同无源基准传感器4和5交错地连成一个全电桥。一个直流电源19向由测量电阻器和基准电阻器形成的每个连接点供应直流电压。电阻器16并联于直流电源19，它是经过一个电位计电路连接于电桥电路的第三连接点D的。还有一个放大器17连接于电桥电路的连接点C和D，它向显示仪表18提供输出信号。电阻器16上的电位计电路可以重新调节电桥电路的零点，以实现最高的测量精度。电路工作方法是以取决于纱线温度和位置的测量电阻器或基准电阻上的不同电压降为基础的。例如，当纱线温度高于基准温度时，测量电阻器8和9上的电压降大于基准电阻器4和5上的电压降。这在输出信号上或零点漂移上是显著的。例如，当纱线运动到靠近电阻器8而远离电阻器9时，电阻器8上的电压降会高于电阻器9上的电压降，这就会对输出信号按照首次似进行抵消，因此，纱线位置的变化对测量结果没有影响。

本发明特别适合对生产条件下快速前进的纱线、带、膜网等，进行准确的温度测量。

Claims

1、一种对沿运动路线(12)前进的延伸物体(10)，尤其对前进中的纱线(10)，进行温度测量的装置，物体(10)通过一个被维持在大体上恒定的基准温度下的测量室(11)而前进，在该室中装有一个传感器表面以便在该传感器表面和物体(10)之间进行热传递，该表面还可以产生一个正比于热传递的输出信号，其特征在于测量室(11)中装有至少两个相对地排列的传感器表面(6、7)，物体(10)在两表面间前进。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于两个传感器表面（6、7）是相对于物体（10）的运动路线（12）对称地布置排列的。

3、根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于两个传感器表面（6、7）盖住垂直于运动路线（12）和垂直于其间隔α的第一方向的延伸长度（h），该长度大于总偏移（d1），容许物体（10）在这个第一方向离开运动路线（12）。

4、根据上述权利要求之一的装置，其特征在于在传感器表面（6、7）之间的垂直于运动路线（12）的第二方向有一间隔（α），该间隔略大于总偏移（d2），容许物体（10）在这个第二方向离开运动路线（12）。

5、根据上述权利要求之一的装置，其特征在于传感器表面（6、7）被设置在可加热的部件（1）中，其能被恒温地控制成基准温度，并被与其环境隔热。

6、根据上述权利要求之一的装置，其特征在于该装置含有两个无源的基准传感器（4、5），它们被维持在基准温度。

7、根据上述权利要求之一的装置，其特征在于测量室（11）开有唯一的一条用于插入物体（10）的大体上沿运动路线（12）方向延伸的小缝（13），其最好是可盖住的缝。

8、根据上述权利要求之一的装置，其特征在于物体（10）是通过尽量小的开口进入、离开测量室（11）的。

9、根据上述权利要求之一的装置，其特征在于两个传感表面（6、7）都装有和温度有关的电阻器（8，9），或者用高度导热的方式使与温度有关的电阻器（8，9）同每个这些表面连接起来。

10、根据权利要求9的装置，其特征在于与温度有关的电阻器（8，9）是由铂或铂合金的薄涂层组成的。

11、根据权利要求6和9的装置，其特征在于无源基准传感器（4、5）是与温度有关的电阻器，它们最好在结构上与传感器表面（6，7）的电阻器（8，9）相同。

12、根据权利要求11的装置，其特征在于无源基准传感器（4，5）和传感器表面（6，7）的电阻器（8，9），都连接到一个全电桥电路（A，D，B，C）上，其中传感器表面（6，7）的电阻器（8，9）连接到一个全电桥上，并且其每一个都邻接于无源基准传感器（4，5）的电阻器。