CN1165743C - 纺织品性能测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在一个其中引入纺织品的测量间隙(1)中测量纺织品(2)性能的装置。在这种情况下，测量间隙在其两个表面上分别具有一个其间引入该产品的测量电容器电极(5，6)和一个补偿电容器电极(7，8)和一条导线(9，10，11)，所述导线(9，10，11)被布置在一由所述电极所限定的平面中或一包括测量电极、补偿电极及其连线内的公用平面内。这样一来，扰流影响可以有效地得到补偿。

Description

纺织品性能测量装置

技术领域

本发明涉及一种在一个其中引入纺织品的测量间隙中测量纺织品性能的装置。

背景技术

这样一种装置由DE-A-3621324公开了。在这里设有两个电容器，即一个测量电容器和一个补偿电容器，这两个电容器与各自的振荡电路相连并在电极或电容器板之间分别具有一个各自的间隙。纺织品穿过测量电容器的间隙并同时得到测量。测量电容器的间隙和补偿电容器的间隙都设有这样一个间隙宽度调节装置。如此设计这个装置，即这两个间隙同样启闭。这样一来，就可以使该装置适应于纺织品的不同尺寸。

这种已知装置的缺点是，为改变两个电容器片间的距离，上述装置相当费事且很困难。为了将测量电容器间隙值变量尽可能精确地转换成补偿电容器间隙值变量，这个装置必须足够精确地工作。在测量过程中或许不希望地出现的间隙宽度的结构变化不可能利用这个装置中得到补偿。这也适用于在两个间隙中的其它环境变化，它们不会同时在这两个间隙处发生比如测量间隙中的湿度变化，所述湿度变化反造成湿纱线且湿度变化仅仅出现在局部上。

由瑞士专利CH551007公开了一种纱线的电容测量头，其中各有一个补偿电容器对称地设置于测量电容器的两侧。电极比纱线宽许多，以便尽可能地在测量电容器里产生一个均匀电场。为防止干扰电场，测量电容器电极和补偿电容器电极引线或连线位于固定电极的基材的里面或后面。

因此，另一种公知装置的缺点在于，在测量头和进而也在材料间隙中，电极占据了较大面积，与其垂直地引向电极或远离电极的电极引线产生了这样一个结构方式，即该结构总共要求很大的空间且很难形成这样的结构。

发明内容

现在，本发明如权利要求书特别指出的那样能够完成本发明的任务，即提供一种尽可能精确工作的不敏感的装置，其中简单地修正测量电容器中间隙宽度变化的作用并且可以实现节省空间地布置电极和引线。

上述任务的技术方案在于一种在一个其中引入纺织品的测量间隙中测量纺织品性能的装置，其特征在于，测量间隙有一个测量电容器的电极、一个补偿电容器的电极和导线，所述导线被布置在一由所述电极所限定的平面中或一包括测量电极、补偿电极及其连线内。

按照本发明的一个优选实施例，在本发明的纺织品性能测量装置中，形成一个电容器的相对配置的电极产生一个在测量间隙上方横向定向的电场或一个相对产品纵向对难的电场。

通过本发明获得的优点在于，由测量电容器间隙宽度的变化或由大气湿度、温度或气流的不同而引起的测量误差可以自动补偿。这个提案以无机械运动件为前提并可以良好地适应于测量间隙中的特殊情况。正因为它的简便性和节省空间的布局，这个方案也可以用在有几个测量间隙的装置上。同时，可以如此实现使该测量装置适应于不同尺寸，即可提供不同宽度的测量间隙并且根据横截面情况将纺织品引入一个特别适用的测量间隙中。这个解决方案也可自动地确保测量时产生的信号不会因干扰影响而漂移。可以通过组成电容器的不同电极的适当布局简单地确保了那些限定测量间隙边界的且其上装有电极的表面可能经历的变形都不会影响测量信号。由于测量电极、补偿电极以及它们的连线在测量间隙的两侧分别设置在一个公用表面内，所以在此表面上形成这些电极和连线的喷镀金属很容易镀覆在此表面上。比如，这可以通过丝网印刷技术或蚀刻技术而无需完全接触地实现。这尤其是当电极被装在陶瓷材料上时是有利的，因为陶瓷材料是很难加工的。按照本发明，可以通过板如陶瓷板的并排设置且电极以完全对称的方式设置在表面上地实现任意数目的测量间隙。在这种情形下，寄生电容量是较低的，这允许较高的测量频率并产生低噪声。

附图说明

以下将参见附图并结合一个例子来详细描述本发明，其中：

图1为本发明装置的示意图。

图2为该装置的可能的电路布置结构。

图3a-3c为电容器电极的第一种布局。

图4a-4c为电容器电极的第二种布局。

图5a-5c为电容器电极的第三种布局。

图6为未经干扰的信号。

图7为受到干扰的信号。

图8为具有几个测量间隙的设计。

图9a-9c为电容器电极的第四种布局。

图10a-10c为电容器电极的第五种布局。

图11a-11c为电容器电极的第六种布局。

图12为第六种布局的电极的透视图。

图13示出了装置的一部分。

图14为该装置后部的透视图。

图15a、15b为元件的另一种布局。

具体实施方式

图1是用于纺织品2如纱带、粗纱、纱线的测量间隙1的示意图。测量间隙1基本上是由两个表面3、4限定的。电极5-8通入表面3、4中，其中无论这些电极5-8是略微凹入还是凸出于表面3、4都是不重要的。这些电极5-8通过它们自身的导线9、10或者通过一个公用导线11与其它电路元件(在此未示出)相连。电极5、6是对置的，从而它们形成了测量电容器。电极7、8是对置的，从而它们形成了补偿电容器。以本身公知并因而在此未详细描述的方式引导要测试的纺织品，从而纺织品位于测量电容器的电极5、6之间并且最终使纺织品沿其长度方向运动。在这种情况下，补偿电容器的电极7、8或者导线9、10都不会被产品遮盖或挡住。每个电容器电极5-8都有一个长边56和一个窄边57。在一个实施例中，测量电容器电极5、6的长边至少大致平行于移动纺织品2的纵向。如果例如由于可以并排设置几个测量间隙，则引线77、78、79就可以象这些电容器通过引线77-79被拉紧一样设置在横向平面80内以便用于许多个测量电容器和补偿电容器。

图2示出了一条如图1所示的可能用于分析与测量电容器和补偿电容器有关的信号的电路12。人们在比可以看到例如四个测量电容器13-16、四个补偿电容器17-20以及两个可变电容器81、82。在这种情况下，在任何情况下都只为一个测量电容器配备纺织品21，如在这里根据测量电容器14所示的那样。配合工作的电容器对13-17，14-18，15-19、16-20在这种情形下是并联的并与导线22-24相连，所述导线一方面使这些电容器对与分析电路25相连而另一方面使这些电容器对与信号源26相连。在此作为信号源26设置了一个正弦振荡器，它产生了两个反相信号或交流电压28、29。通过导线23与电容器13-20相连的分析电路25例如在此是由串联的整流器31和滤波器32组成的。由此可以在输出端33提供一个显示被测产品性能的信号以供使用。信号源26与两个电容器13，17或者14，18等一起形成了一个桥接电路。也可以这样拆开桥接电路，即电容器13-16和电容器17-20分别两两地形成了桥接电路的一个支路。

图3a是一个具有电极35、36的测量间隙的表面34的顶视示意图，电极35属于测量电容器而电极36属于补偿电容器。在图中也可以看到引向这些电极的导线37、38。

图3b相应地示出了与上述表面34一起形成测量间隙表面39。测量电容器电极40和补偿电容器电极41通过一条公用导线42相连并且它们与其余电路部分相连。

图3c示出了已知的两个表面34、39，它们面对面地设置并由此形成了测量间隙。人们还可以看到导线37、38、42的铺设情况，如此选择上述导线的铺设情况，即人们相互远离，由此使相互影响很小。

图4a、4b和4c示出了电极35a、36a、40a、41a及导线37a、38a、42a的另一种布局。两个电极对35a、40a和36a、41a在这里是如此设计的，即从箭头43所示方向看过去，它们尽可能相互靠近但不相互重叠。

图5a、5b和5c示出了电极35b、36b、40b、41b及导线37b、38b、42b的另一种布局。两个电极对36b、40b和35b、41b是如此设计的，即从箭头43所示方向看过去，它们尽可能在相同高度上或距离参照线44同样距离，但它们不相互重叠。这也确保了产品45不会位于补偿电容器电极35b、41b之间。在上述实施例中自然也保证了这一点。

图6以时间轴46作图地示出了一个信号47，其偏离量表示待测产品的性能。这个性能例如是产品尺寸或其横截面。在这里，信号47作为时间函数地尤其示出了这种性能偏离平均值的情况。

图7示出了如已从图6中知道的信号47，但该信号因外部干扰影响而在一个区域47a内偏移了。

图8示出了几个具有不同宽度的测量间隙48、49、50和51的布局，这些测量间隙部布置在单个元件52上。每个测量间隙适用于测量具有不同尺寸的产品。在测量间隙51中测量厚产品，在测量间隙48中测量薄产品。

图9a、9b、9c以现已公知的方式示出了处于叠置位置上的电极60a、60b、60ab的示意图，这些电极形成了测量电容器，并且上述附图还示出了电极61a、61b、61ab的示意图，而这些电极形成了补偿电容器。电极在此具有一段伸长，这段伸长不是在产品62的纵向上而是主要在其横向上。产品因此能处于不同位置上并且不再需要象上述实施例一样必须被尽可能精确地引入。或者，可以测量其它特别厚的产品如粗纱或纱条。

在图10a、10b和10c中示出了处于叠置位置上的电极63a、636、63ab、64a、64b、64ab、65a、65b、65ab、66a、66b、66ab、67a、67b、67ab以及68a、68b、68ab的示意图，其中为测量电容器分别并排设置了三个电极63a、64a、65a以及63b、64b、65b。与此相应地，为补偿电容器并排设置了三个电极66a、67a、68a以及电极66b、67b、68b。在这种情况下，电极63a、63b主要适用于厚产品，而电极65a、65b适用于薄产品。这样一来，这三个专用测量电容器和三个相应的补偿电容器安装在一个测量间隙中。还可以想象到的是，将测量间隙宽度相应地分段，从而在电极63a、63b区域内比电极65a、65b区域更宽地开启间隙。

在图11a、11b和11c中示出处于叠置位置上的电极70a、70b、70ab和71a、71b、71ab的示意图。在这里，为产品69的测量电容器设置了电极场70a、70b，为补偿电容器设置了电极场71a、71b。这样，电场方向不再象在上述布局中那样位于产品的横向，而是位于纵向上。

这尤其是从图12中看到，其中示出了具有这种电极场的电容器的透视图。人们可以在此看到产品69和与之平行的且由箭头72、73指示的场线。为获得尽可能均匀的电场，走线图不是只安装在一块板上，而是象在横向场传感器中那样安装在两块板上，其中相同的走线图对置于两块板上。在这种情况下，灵敏度与横向场传感器中的情况不同地不是由支脚74、75之间的距离A决定的，而是由相同的走线图或电极场的支脚75、76之间的距离S决定的。在这种敏感元件的情况下，由于电容量很小且存在很高的易受干扰性，因此明显地通过补偿电场改善了漂移。

图13示出了五块基板85、86、87、88、89的布局，它们形成了四个具有不同间隙宽度的测量间隙90、91、92、93。间隙较宽的测量间隙90、91最好布置在外边，而间隙较窄的测量间隙92、93最好布置在里面。测量间隙90-93中的电极通过导线(其中只能看到一条导线94)与一块印刷电路板95相连，在此印刷电路板上装有上述桥接电路或者图2所示的电路。

图14从后面示出了如图13所示的基板85-89在一个外罩96中的布局。每块基板85-89在它的后端面上具有几个凹处97、98、99，这些凹处脱离了一个侧表面的局部，而在所述侧表面上装有如图1所示的电极5、6、7、8和导线9、10、11。这就为焊机提供了一条通道，而可以通过所述焊机使引线100、101、102、103、104相连。上述引线101-103是例如等同于图2所示的导线22、23、24。引线100、104是为屏蔽而设的。图13所示的印刷电路板95可以在外罩96内固定在支座105-109上。

图15a为一块基板113的视图，除了电极110和导线111外，在该基板上还装有屏蔽112。图15b示出了带有相应电极115、导线116和屏117的基板114，电极115和电极110一起形成了电容器。如图14所示，连线118-122用于连接导线110-114。所述屏蔽一方面保护电容器测量场不受外界干扰影响，另一方面，它确保了测量场对外界没有干扰。

本发明装置的工作方式例如如下所述：由一个变压器或一个振荡器产生了两个同样大小但反相的交流电压28、29(图2)。在桥平衡且没有检测材料21的情况下，测量电容器13-16具有与补偿电容器17-20相同的值。因此，在导线23上没有电压。如果将产品21引入一个测量间隙，那么测量电容器与补偿电容器之间的平衡改变了，在导线23中产生了一个交流电压，该电压的幅值与测量电极间的产品尺寸成比例。当检测材料一直穿过测量间隙时，在经过整流和经过于整流器31和滤波器32中的滤波之后就获得了一个信号33，该信号的时间曲线对应于导线23中的交流信号包络线且它由此对应于检测材料的尺寸变化曲线。此信号由图6公开了。

尽管如此，干扰影响按照本发明的设计可以被抵消。这种干扰影响的例子可为，形成测量间隙1的表面3、4的机械性替代，或者不同的大气或者湿度条件。如果是机械性或者如箭头53所示的热载的上升气流(图1)引起的结果，使得测量间隙1加宽，在电极5、6之间的电场密度降低，并且产品2产生的信号小于当电极5、6处于原始位置时的信号。当电极5、6按图2所示与电路相连时，单独的电极5、6之间的场的电势是不严格的，但在电极7、8之间有电势时，在电极5、6之间测量时的电势是严格的，而且这个相关的电势是不变的，如果电极7、8彼此间相互移动的程度与电极5、6之间的相同。因此零点就是不动的。

同样可以想象到的是，两个表面3、4由于上述干扰影响不是平行位移的，而是因为干扰影响而不再占据平行位置。在这种情况下，信号47的绝对值确实经历了一个变化，但此信号仍保持了相当地居中。特殊的电极布局可以专门顾及这样的情况。比如，如图3所示的实施例特别适合于抵消掉一个表面相对另一个表面绕轴54的扭转。相反地，如图5所示的实施例特别适于补偿一个表面相对轴55的扭转。

当如图8所示的那样并排布置许多个材料间隙48-51时，本发明解决方案是特别有利的。测量间隙48-51的电极可以都安置在在同一个电路中并且彼此相连。比如，如果测量间隙50由于某种原因减小了，那么可能的结果就是相邻的测量间隙49或51会相应增大。例如在图2所示的电路中，这意味着电容器14、18中的间隙减小了而电容器13、17或15、19中的间隙相应地增大了。由此很容易认识到零点没有移动。通过至少近似地将导线设置在一个带电极的平面内并通过只设置在一侧的或相对测试件不对称设置的补偿电容器可以形成一个很紧凑的测量头。最好通过一个涂层如玻璃层覆盖并保护形成一个测量间隙的板表面，从而可以相当薄地设计构成引线和电极的喷镀金属。

在其它干扰影响下，如在单个测量间隙之间的温差、湿度差、其它空气流动或材料变质的情况下，也显示出了相同的性能。

在本发明的解决方案中，还可以想象到提供单个测量间隙，可以通过任何一种机构按箭头53(图1)所示方向相对调节该间隙的表面3、4，从而可以测量具有不同厚度的产品。在这种情况下，补偿电容器的准确调节是自动进行的。

同样可以设置其它分析电路。比如，DE3621324披露了这种电路。测量电容总是与补偿电容进行比较，不论它是直接计算出的或是通过将电容转化成其它物理参数如电压、频率或电流而计算出的。

Claims (9)

1.一种在一个其中引入纺织品的测量间隙(1)中测量纺织品(2)性能的装置，其特征在于，测量间隙有一个测量电容器的电极(5，6)、一个补偿电容器的电极(7，8)和导线(9，10，11)，所述导线(9，10，11)被布置在一由所述电极所限定的平面中或一包括测量电极、补偿电极及其连线内的公用平面内。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，测量电容器和补偿电容器与一个信号源(26)串联。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，每次都有一个测量电容器电极(6)、一个补偿电容器电极(8)和一条导线(9，10)设置在一个公共表面(4)上，所述表面限定了测量间隙(1)的边界。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，可相对调节地设计两个表面(3，4)，从而可以使它们的间距适应于纺织品。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，测量电容器和补偿电容器每次都具有同样多的电极。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，相对倾斜地设置测量电容器电极和补偿电容器电极。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，形成一个电容器的相对配置的电极产生了一个在测量间隙上方横向定向的电场。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，形成一个电容器的相对配置的电极产生了一个相对产品纵向对准的电场。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电极与所述导线安置在一块基板(85-89)上，此基板在后端面上具有一个凹处(97，98，99)，以使所述导线与引线(101-103)相连。

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