DE1231464B - Vorrichtung zur beruehrungslosen Messung hoher Feuchtigkeiten von Warenbahnen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur berührungslosen Messung hoher -Feuchtigkeiten von Warenbahnen Es ist bekannt, die Feuchtigkeit von laufenden Warenbahnen, z. B. aus Papier, Textilien usw., durch Berührung derselben nach dem Leitfähigkeitsprinzip zu messen. Dieses Verfahren ist jedoch nur für normale Restfeuchtigkeitsgehalte geeignet.
• Es ist auch ein Verfahren zur berührungslosen Messung der Feuchtigkeit von Papierbahnen mittels Mikrowellen bekannt (kanadische Patentschrift 656110). Hierfür ist an der einen Seite der Papierbahn ein an einen Richtkoppler angeschlossener Strahler angebracht, der gleichzeitig als Empfänger arbeitet. Hinter -der Bahn ist eine reflektierende Wand angeordnet. Die von dem Strahler ausgesendete Energie geht somit einmal durch die Warenbahn, wird dabei teilweise absorbiert, während der hindurchgefretene Teil der Energie von der reflektierenden Wand vollständig zurückgeworfen wird und ein - zweites Mal die Warenbahn durchtritt, wobei wiederum ein Teil der Energie absorbiert wird, während der übriggebliebene Teil der Energie vom Empfänger aufgenommen wird. Die zweimalige Absorption der Energie wird als Prozentsatz des Verhältnisses der ausgesendeten zur empfangenen Energie angegeben. Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist es, daß die Abhängigkeit der Feuchtigkeit der Warenbahn von der absorbierten Mikrowellenenergie sehr gering ist, d. h., es ergeben sich bei großen Feuchtigkeitsdifferenzen nur geringe Absorptionsunterschiede, womit die Messung ungenau wird.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur berührungslosen Messung hoher Feuchtigkeiten von Warenbahnen mittels Mikrowellen mit einem Sender und einem Empfänger auf einer Seite der Warenbahn zu schaffen, die in der Lage ist, auch kleinere Feuchtigkeitsdifferenzen zu messen. Erfindungsgemäß ist hierfür vorgesehen, daß der Sender und der Empfänger in gleichen Winkeln zur Warenbahn angeordnet sind und daß auf der anderen Seite der Warenbahn Absorbermaterial angebracht ist. Durch diese Anordnung ergibt es sich, daß die Vorrichtung nur die von der Warenbahn reflektierte Energie mißt. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß die von einer Warenbahn reflektierte Energie in sehr starkem Maße von der Feuchtigkeit der Warenbahn abhängig ist, so daß sich bereits bei geringen Unterschieden der Feuchtigkeit große Abweichungen der reflektierten Energie ergeben. Unter hoher Feuchtigkeit wird hierbei ein Wassergehalt verstanden, der weit über dem hygroskopischen Gleichgewicht der Ware liegt. Das auf der anderen Seite der Warenbahn angebrachte Absorbermaterial vermeidet, daß auf dieser Seite der Warenbahn auch in größerer Entfernung angebrachte Teile eine Reflexion der durch die Warenbahn hindurchgetretenen Energie verursachen, d. h., die durch die Warenbahn hindurchgetretene Energie wird von dem Absorbermaterial vollständig aufgenommen, und es geht keine Energie in rückwärtiger Richtung durch die Warenbahn.
• An sich ist es bekannt, Feuchtigkeiten durch Infrarotreflexion zu messen (Chemie-Ingenieur-Technik, Bd. 35, 1963, S. 55 bis 62), was jedoch nicht einer Messung mittels Mikrowellen gleicht. Dies ist vor allem auf die unterschiedliche Wellenlänge zurückzuführen. Bei-einer Mikrowellenlänge von 3 cm und einer Wellenlänge einer Infrarotstrahlung von 1,5 y ergibt sich ein Wellenlängenverhältnis von 20000: 1.
• Die Meßobjekte, nämlich Gewebe bzw. feuchter Sand, sind in beiden Fällen jedoch etwa gleich groß.
• Darüber hinaus ist der Abstand von Sender und Empfänger zum Meßobjekt auch ungefähr der gleiche. Bei der Infrarotmessung befindet man sich deshalb im Fernfeld des Strahlers, wobei praktisch keine stehenden Wellen auftreten, während man sich bei der Mikrowellenstrahlung dagegen im technisch schwieriger beherrschbaren Bereich des Nahfeldes befindet. Auch hängt die Eindringtiefe elektromagnetischer Wellen in Wasser u. a. vor allem von der Wellenlänge ab, d. h., eine kleine Wellenlänge hat auch eine geringere Eindringtiefe zur Folge.
• Hat das Meßobjekt eine Dicke, die ein Mehrfaches der Wellenlänge ist, so kommt bis zum Hintergrund praktisch keine Strahlung mehr durch, die in irgendeiner Form die Reflexionsmessung stören könnte, was für die Messung eines Gewebes mittels einer Infrarotstrahlung zutrifft, während bei der Mikrowellenmessung das Meßobjekt (Gewebe) mit seiner Dicke meist nicht einmal in die Größenordnung der Wellenlänge kommt und deshalb noch wesentliche Energie vorhanden ist.
• Vorzugsweise wird der von der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermittelte Meßwert mit - einem vorgegebenen Sollwert verglichen und eine eventuell auftretende Differenz in einem Regler so weiterverarbeitet, daß diese Differenz abgebaut wird.
• Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es z. B. möglich, den Abquetscheffekt eines Foulards zu kontrollieren und den Druck derAbquetschwalzen zu regeln.
• Bei dem bekannten Verfahren der Messung der zweimaligen Absorption muß als Oszillator ein teures Klystron verwendet werden, das bei einer Wellenlänge von 1,35 cm arbeitet, bei der die Resonanzabsorption auftritt. Da bei der Erfindung nicht mit Resonanzabsorption gearbeitet wird, kann ein billigerer Oszillator verwendet werden, weshalb des weiteren votgeschlagen wird, daß -der Oszillator des Senders ein Reflexidystron mit einer Freiraumwellenlänge von 3,2 cm ist.
• Da der Sende- und Empfangsho~hlleiter üblicherweise durch ein metallisches Gestell gehalten sind, können die von der Warenbahn reflektierten Wellen an diesem Gestel nochmals reflektiert werden, so daß stehende Wellen auftreten. Um dies zu vermeiden, können die Hohileiteröffnungen. des Senders und Empfängers von Absorbermaterial umgeben sein.
• An die Vorrichtung kann- außer dem Anzeigeinstrument noch ein Registrierinstrument angeschlossen sein.
• - Eine- beispielsweise Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dafge-stelit; und zwar ist Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Meßvorrichtung und F i g. 2 eine Eichkurve der Vorrichtung.
• Aus dem elektrischen Netz 1 wird eine Strom versorgungseinheit 2 gespeist, welche die für den Mikrowellenoszillator 3 nötigen Spannungen liefert.
• Der Oszillator ist über ein Abstimmglied 4 an einen Sendehohlleiter 6 angeschlossen, der ein einstellbares DämpfungsgliedS enthält und den Sendestrahler 7 speist, der z. B. ein Hornstrahler sein kann. Die aus dem Sendestrahler austretende Energie trifft auf die Warenbahn 8. Je nach dem Grad der Feuchtigkeit der Warenbahn wird ein mehr oder weniger großer Anteil der vom Sendestrahler ausgesendeten Energie von der Warenbahn reflektiert, während der Rest der Energie durch die Warenbahn hindurch tritt. Die durchtretende Energie wird von einer Absorberwand 9 aufgenommen und ist somit nicht weiter wirksam. Die reflektierte Energie wird von einem EmpfangsstrahlerlO aufgefangen, über einen Empfangshohueiter 11 mit einstellbarem Dämpfungsglied 12 und über ein Abstimmglied 13 dem Detektor 14 zugeführt. Die an ihm entstehende Spannung wird in einem Verstärker 15 verstärkt und an einem Instrument 16 zur Anzeige gebracht.
• Den grundsätzlichen Verlauf der Anzeige für verschiedene Feuchtigkeiten zeigt F i g. 2. Auf der Abszisse ist der Wassergehalt der untersuchten Warenbahn in gim2, auf der Ordinate der Ausschlag des Anzeigeinstrumentes in Skalenteilen aufgetragen.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur berührungslosen Messung hoher Feuchtigkeiten von Warenbahnen mittels Mikrowellen mit einem Sender und einem Empfänger auf einer Seite derWarenbahn, d a durch gekennzeichnet, daß der Sender (4 bis 7) und der Empfänger (10 bis 13) in gleichen Winkeln zur Warenbahn (8) angeordnet sind und daß auf der anderen Seite der Warenbahn (8) Absorbermaterial (9) angebracht ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator des Senders ein Reflex-Klystron mit einer Freiraumwellenlänge von 3,2 cm ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlleiteröffnungen des Senders und Empfängers von Absorbermaterial umgeben sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften: »Chemie-Ingenieur-Technik«, Bd. 35, 1963, S. 55 bis 62.