DE1498813A1

DE1498813A1 - Messanordnung

Info

Publication number: DE1498813A1
Application number: DE19631498813
Authority: DE
Inventors: Hanken Alfred Frederick
Original assignee: Industrial Nucleonics Corp
Current assignee: Industrial Nucleonics Corp
Priority date: 1962-10-12
Filing date: 1963-08-24
Publication date: 1969-01-16
Also published as: US3249865A; GB1067459A

Description

"Messanordnung" Die Erfindung bezieht sich auf Geräte, bei denen ein elektrischer Kondensator als Prüf- oder Abfühlelement zur Messng der iich ändernden Eigenschaften von Materialien ver wendet wird, und insbesondere auf eine Anordnung zur Behebun von Fehlern bein Ablesen solcher Geräte, die aufgrnd von Inhomogenitäten in den Gemischen, Bestandteilen oder in räum lichen Anordnungen, die die gemessenen Msterialien darstelle auftreten Eine Schwierigkeit tritt z. B. häufig bei der Messung der Feuchtigkeit in festen Materialiem auf, wenn ein Versuch bgemacht wird, die Ablesungen einer Kapazitäta-Messvorrichtung mit gewichtsanalytischen Ofenbestimmungen in Bezichung zu setzen. Es ist natürlich bekannt, dasv die Ablesungen von gewöhnlichen kapazitiv arbeitenden Feuchtemessvorrichtungen durch Änderungen in der Masse des gemessenen Materials beeinilusct worden. Diese letztere Tatsache ist Jedoch nicht o allgemein bekannt, sodass auch bei vollständiger Kompensation ftlr Massenänderungen die Kapazitäts-Messvorrichtung ein hohe und fehlerhafte Ablesung liefern kann, wenn eine nicht gleichförmige Verteilung der Feuchtigkeit im Material vorhanden ist.
Man hat festgetellt, dass Mufig eine hermetische Speicherung bie zu 12 Stunden erforderlich ist, bevor die Feuchtevertei -lung vollständig gleichlässig ist, wie sich bei einer richtigen Anzeige der Kapazitäts-Messvorrichtung ergibt.
Es ist von der Anmelderin bereits eine Kapazitäte-Messvorrichtung vorgeschlagen worden, die mit zwei stark von einander abweichenden hohen frequenzen erregt wird, währehd ein zugeordneten Rechnersystem mathematisch die Antworten der Vorrichtung kombiniert, die bei den entsprechenden Frequenzen erhalten werden; dadurch wurde eine Feuchtigkeitsanzeige unabhängig von Massenänderungen erhalten. Man hat Jedoch festgestellt, dass diese Vorrichtung die Inhomogenität auch nicht besser beseitigen kann als dies mit Ublichen Massenkoipensationsverfahren möglich ist. Die Entwicklung der massenunempfind lichen Geräte hat diese Technik erheblich gefördert, wobei der Inhomogenitätseinfluss, der früher nicht erfasst werden konnte oder einfach hingenommen wurde, nunmehr eine grundlegende Bedeutung für die weitere Entwicklung derartiger Geräte erhält.
Die vorliegende Erfindung Seht von folgenden Überlegungem aus. In einer Kapazitäts-Messverrichtung wird das zu messende Material einem elektromagnetischem Feld unterworfen, das einen Raum in der Uhe der Prüfkendensaterelektrodem @durehdringt. Der Teil dieses v Feld durohdruaede launs, der on dem material angefüllt sein kann, stellt ein bestimmtes Volumen T dar, obwohl in Falle von festen Materialien bot einem normalen Messvergeang er tatsächlich eingenemmeme Raum V1 üblicherweise kleiner als V ist. Wenn das vorhandeme Material soweit zusammengeproeset werden soll, dass alle Lufträume und Leerstellen in diesem Material beseitigt sind,nimmt dieses Material theoretisch ein Volumen V2 an. Daraus ergibt sieh ein "Füllfaktor" p e . Die Grösse ist direkt proportiomal der Masse dem der Messung umterzogenem aterials.
Ihre Grösse überschreitet nie den Wert lias (der Wert Eins wird bei Flüssigkeiten erhalten) und ist fast immer kleiner als Eins, wenn es sich um feste Materialien handelt.
Wenm das gemessene Material eime einheitliche und gleichförmige Zusammensetzung hat, wird der Raum V1 ven einen gleichförmigen elektrischem Feld durchdrungen und alle das Gesamtvolumen bildenden Teilvelumi@a des Materials in diezem Raum tragen gleicherweise zur Endangebe der Kapa@itäts-Messvorrichtung bei. Wenm das Material jedech imbemogen ist, weisen verschiedene Teilvolumina des Materials umterschiedliche dielektrische Konztanten auf. Das beimt, dass die versahiedenen Teilvolmmime eine unterschiedliche Anzchl von beweglichen Ladungsträgern enthalten und sich auch in ihren Gehalt an Dipolen unterscheiden, die unter das Einfluss von örtlichen elektrischen Feldern "Kettsn" bilden. Die Dipolketten wie auch die Ladungsträger, die zu den Zwischenflächen der Teilvolumina wandern, versuchen Gegenladungen an den Grenzflächen wie auch an den Oberflächen dar Kapazitätsprücfelektroden zu binden. Dadurch ergibt sich, dass das örtliche elektrrische Feld in Bereichen des materials hoher Dielektrizitätskonstante verstärkt wird, während das Feld in den Bereichen geringer Dielektrizitätskonstante wenigstene teilweise neutralisiert wird.
In einen Fall, wie z.B. bei Feuchteme@aungen, bei denen ia elektrischer Ninmicht ein grosser Unterschied zwischen den weitgehend feuchten Bereichen und den eingestreuten, weitgehend trockenen Bereichen besteht, spricht der Ausgang der Kapazitäts-Messvorrichtung makroskopisch in hohen Masse auf das Material in den feuchten Bereichen an und ergibt kaum eine Angeige des Materials in den trockenen Bereichen. Das bedeutet, dass die Messvorrichtung anstatt auf das Material in den genamten Raum V1 anzusprechen, in wasentlichen nur auf das Material anspricht, das einen gesamten asun V1'< vl anspricht, das ein Volumen V'2< V2 einnehmen würde, wenn ee komprimiert wUrde und die Lufträume entfernt würden. I Falle eines homogenen Materials tat die Abgabe der Kapazitäts-Messvorrichtung eine Funktion des Füllfaktors p und des Fauchtegehaltes q des Materials in gesamten Raum V1, in Falle von inhomogenem Mateia ist die Abgabe der Messvorrichtung eine Funktion eines falschen Füllfaktor p' = ### < p und eines falschen Feuchtegehaltes q'>q. Mit dieser forderung, die die Basis ftlr vorliegende Erfindung bildet, ist q' grösser als q, da q' der Feuchtegehalt nur der feuchten Teile des Materiales ist, während q der mittlere Feuchtegehalt sowohl der trockenen als auch der feuchen Teile ist. Hach der Formel q = p'/p q' kann der wirkliche Feuchtegehalt berechnet werden.
Der Fehlder der eingang erwähnten und von der anmelderin vorgeschlagenen Vorrichtung zur genauen Amzeige des wirkhohen Feuchtegehaltes von inhomogenen Materialien wird dadurch offensichtlich, dass die obige Gleichung drei veränderliche Grösse enthält. Für die Lösung mit drei unbekanmten Grössen sind drei Gleichungen erforderlich. Bei homogenen Material ergibt die Vorrichtung zwei Gleichungen mit p und q, die automatisch gelöst werden, sodass eine oder beide Veränderliche erhalten werden, im Falle von inhomogenem Material ergibt die Vorrichtung zwei Gleichungen nit p und q', die nach p' und q' aufgelöst werden. Während die automatisch angezeigten Werte von p' und q' für bestimmte Zwecke Verwendung finden können, ergeben sie an sich nicht die Information, die von den Bedienenden der Vorrichtung gewünsht wird, da nicht notwndiger Weise eine ganz bestimmte Beziehung zwischen p und p' oder zwischen q und q' bestehen muss.
Daraus ergibt sich, warum übliche massenkompensations-Verfahren die Fehler nicht lösen, die durch die Inhomogenitätswirkung eingeführt werden. Eine der am weitesten entwickelten Formen einer Einrichtung iUr diesen Zweck besteht aus einer Kombination einer Kapazitäts-Messvorrichtung, einer Massenmessvorrichtung wie z.B. einer Strahlungsmessvorrichtung und einen Rechner, wie er z.B. in der US-Patentschrift 2,920,272 beschrieben ist. Wenn ein inhomogenes Material vorhanden ist, erigibt diese Kombination eine Gleichung für p aus der Ableaumg der Strahlungsmessvorrichtung und eine zweite Gleichung für p' und q' aus der Ablesung der Kapazitätsmessvorrichtuig. Die Einrichtung nach diesem Patent, wie auch andern frühere vorschläge haben den Nachteil, dass Mittel zur Erzeugun@ einer weiteren unabhängigen Gleichung ftlr p' und q' und eine entsprechende Reschneranordnung zur Auflösung nach den beiden letzteren variablen Grössen und zur Herstellung der geeigneten mathematischen Kombination mit dem zur Verfügung stehenden Wert von p fehlen. Damit ergibt die tatsächliche Berechnung eine fehlerhafte Anzeige.
Gelbes der Erfindung ist eine Kapazitwts-Messvorrichtung vorgesehen, die wenigstens zwei getrennte, voneinander unabhängige Signale ergibt, deren Jedes den dielektrischen Charakter eines gemessen Materiales anzeigt. Ferner ist eine Hilfseinrichtung vorgesehen, die ein Signal erzeugt, das die tatsächliche Masse des zu messenden Materials aufgrund der Kapazitäts-Messvorrichtung angibt. Schliesslich ist auch eine Recheneinrichtung vorgesehen, die die drei Signale in geeignetor Weise kombiniert, wobei ein oder zwei Komponenten ass Materials genau und quantitativ angezeigt werden, unsbhängig von den Einwirkungen der Kapazitätsmessvorrichtung aufgrund einer Inhonogenität im Gemisch, in der Zusamensetzung oder in der räumlichen Anordnung, die das Matorial darstellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur quantitativen Anlalyse von Materialien su schaffen, iaJdra die di@-ektrischen Eigenschaten gemessen werden, wobei geneue Ergebnisze sowohl bei homogenen als auch inhomogenen Materialien erhalten werden/ Fener ist es Aufgabeder Rrfindung, eine vollautomati-£:he, kontinuierlich messende Einrichtung in Verbindung mit der vorgenannten aufgabe zu schuffen, die durch Änderungen in der Grösse der Ungleichmässigkeit des Materials nicht beeinflusst wird.
Eine weitere Aufgabe wird in der Schaffung einer Vorrichtune zur Kompensation einer dielektrischen Messvorrichtung für die nachteiligen Einflüsse der Inhomogenität in dea gemessenen Material gesehen, ohne dass die Arbeitsweise der Vorrichtung beeinflusst wird, wenn das Materials homogen ist.
Eine andere Aufgabe bentaht darin, eine massenumpmpfindhohe dielektrische Messvorrichtung anzugeben, die einfacher und leichter geeicht werden kann, ala bekannte Vorrichtungen dieser Art Schliesslich ist es auch Aufgabe der Erfindung, eine dielektrisch lesevorrichtung mit Doppelkanal anzugeben, die keine koiplizierte Schaltung oder spezielle Rechnerelemente erfordert, um eine fehlerhafte Umkehrung der Anzeige zu verhindern, wenn die Funktion des Verhältnisses der Signale in den beiden Kanälen durch einen Punkt mit der Neigung Null geht.
Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung nachstehend näher erläutert. Die Figuren zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung, die das Anschlussende des Trocknerabschnittes und des Kaland,erabschnittes einer üb ichen Papierherstellmaschine andeutet, wobei die Stelle, an der eine Feuchtigkeitsmessvorrichtung eingeschaltet ist, gezeigt ist, Fig. 2 eine scheaatische Schaltanordnung einer dielektrischen Messvorrichtung gemäss der Erfindung, Fig. 3 schematisch einen Schnitt durch das Papierblatt, das ge von der Maschine nach Fig. 1 her/stellt wird, in der Feucl:tigkeitsmesszone, wobei die Feuchtigkeitsschichtung in dem Blatt dargeoteilt ist, die das Material inhomogen macht, Fig. 4 eine Darstellung ähnlich der nach Fig. 3 in der eine vereinfachte Darstellung der elektrischen Mechanismen, die in der Messzone des Blatt wirksam sind, angedeutet ist, Fig. 5 eine Skizze ähnlich der nach den Pig. 3 und 4 mit Bereichen atarker und schwacher polarisierender Felder in der Mesazone des Blattes, Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Stromkreises, der durch den reziproken Vervieliacher oder Teiler 6e nach Fig. 2 dargestellt werden kann, Fig. 7 eine typische graphische Darstellung einer Funktion, die bei einem Veriahren zur Eichung einer Feuchtigkeits-Messvorrichtung gemäss der Erfindung erhalten wird, Fig. 8 eine typische Kurvenform einer anderen derartigen Funktion, Fig. 9 eine abgeänderte Ausführungsform eines Teiles der Einrichtung nach Fig. 2 nach einem anderen Ausführungsbeispiel gemäse der Erfindung, und fig. lo eine schematische Schaltanordnung, bei der der Gegenstand der Erfindung auf eine dielektrische Messvorrichtung mit einem anderen Wirkungsprinzip enwendet wird.
In Fig. 1 ist ein Teil einer Papierherstellmaschine gezeigt, von der das Änschlussende des Trocknerabsehnittes 11 und der Kalanderabachnitt 12 sichtbar sind. Ein geformtes Papierblatt 14, das mit hoher Geschwindigkeit in der angezeigten Richtung läuft, tritt aus dem Trocknerabschnitt 11 aus und gelangt durch den Kalanderabschnitt 12, von dem aus sie auf eine Haspel (nicht dargeste lt) geführt wird, wo sie in grosse Papierrollen für Warenhäuser und für den Weitertransport an die Verbraucher aufgewickelt wird.
In vorausgehenden Stufen des üblichen papierherstellvorganges (diese Stufen sind nicht dargestellt) ist das Blatt 14 aus flüssigem Brei geformt, der mehr als 90% Wasser und einen kleinen Prozentsatz von bearbeitet er Pulpe enthält. Diene grosse Menge an Wasser wird in nachfolgenden Stufen durch einen Vakuumtrockner, einen Druckrollenabschnitt und im ausgedehnten Trocknerabschnitt 11 entfernt, in welchem das Blatt durch mehrere Trocknerrollen 16 geführt wird, die durch Dampf beheist werden, der in seinem Druck geregelt und Uber Leitungen 18 zugeführt wird. Nach einer gewissen Zeit tritt das Blatt 14 aus dem Trocknerabschnitt 11 aus, der ursprünglich a ehr hohe Feuchtegehalt ist durch Verdampfung weitgehend verringert worden und das Blatt wird dann durch den Kalander 12 geführt, dessen rollen ebenfalls mit Dampf beheizt sind, sodass den Oberflächen des fertigen Blattes ein hartes, kompaktes Aussehen verliehen wird.
Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrene und die Qualität des Papieres hängen weitgehend von der richtigen Steuerung der d-i Feuchtigkeit entziehenden Vorgänge ab und es ist deshalb von entscheidender Bedeutung, eine genaue, kontinuierliche Messung des Feuchtegehaltes des fertigen Blattes zu erzielen.
Deshalb wird eine Feuchtigkeitsmessvorrichtung 20 in der Nähe des Verlaufes des Blattes 14, wo dieses aus der Kalander 12 austritt, eingebaut.
Gemäss der Erfindung weist die Feuchtigkeitsmeasvorrichtung 2o eine Vorrichtuno auf, die in der US-Anmeldung Nr. 41,975 vom 11.Juli 1960 beschrieben und dargestellt ist.
Als bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird her eine Messvorrichtung angegeben, die in der US-Anmeldung Nr. 181 341 vom 21.März 1962 beschrieben und dargestellt ist Eine derartige Einrichtung ist in eine. Teil der Fig.
2 gezeigt und weist eine Kapazitäts-messvorrichtung oder dielektrische Messvorrichtung auf, die einen Streufeldkondensator 22 enthält, der in der Nahe des durchlaufenden Papierblattes 14 angeordnet ist. Der Kondensator ist in einen Brückenkreis 24 eingeschaltet, der von zwei Oszillatoren 26 und 28 oder anderen Spannungsquellen erregt wird, welche Wechselspannungen bei zwei vollstwndig verschiedenen Frequenzen t1 und f2 ergeben. Der Brtlckenkreis 24 ist an einen Verstärker 3n angeschlossen, der ein Ausgangsaignal auf die Leitung 32 gibt. Dieses Ausgangssignal enthält Komponenten, die die Grösse des nicht abgeglichenen Zustandes der BrUcke bei Jeder der beiden Frequenzen il und f2 angeben. Diese Komponenten sind durch Filter 34 und 36 getrennt und werden bei 38 und 40 zur Anzeige gebracht, sodass einzelne Signale SH und SL auf den Leitungen 42 und 44 auftreten. Diese Signale sind durch die folgenden Gleichungen definiert: 8H w pfH(q) (1) und SL 8 pfL(q) (2) In diesen Gleichungen ist p der Füllfaktor, der direkt proportional der Masse pro Flächeneinheit oder angenähert proportional der Dicke des Papiterblattes 14 ist. Die Menge q ist der prozentuale Feuchtigkeitsgehalt in dem Blatt und die Gleichungen von q lauten' fH(q) = kH-1 und fL(q) = kL-1 wobei kH die komplexe "Dielektrizitätskonstante" des Blattes ist, wenn die Messung bei der höheren Prequens der beiden Frequenzen f1 und f2 vorgenommen wird, und- kL ist die komplexe Dielektrizitätskonstante des Blattes gemessen bei der niedrigeren der beiden Frequenzen. kH und kL sind beides veränderliche Grössen, die von dem Feuchtigkeitsgehalt q des Blattes abhängen.
Die Signale SH und SL werden eine. einfach Analogverhältnisrechner 46 zugeführt, der die Gleichungen (1) und (2) löst und der die- Gleichung ergibt: f(q) = SH (3) SL Der Rechner löst nach der Variablen p auf und ergibt ein Analogsignal, das eine Funktion des Feuchtigkeitsgehaltes an sich ist. Der Verbältnisrechner 46 kann ein Rechner bekannter Bauweise sein, der einen -blese-Servonechanismus mit einem einen Abgleich herstellenden Servomotor 46a und einer nechanischen Rückkopplungsverbindung 46b aufweist. Das Analogon des Quotienten f(q) wird durch die räumliche Lage der Verbindung 46b dargestellt.
Zu Zwecken/des Vergleiches mit der Vorrichtung nach der Erfindung zeigen die gestrichelten Linien einen Eichberechner 48 und eine Ableseanzeigevorrichtung 50 an. Der Rechner dient zur Linearisierung der nicht linearen Punktion die durch die Lage der Verbindung 46b angezeigt wird und zun Einrühren des geeigneten Masstabfaktor.. Während der Rechner 48 hier als eine getrennte Vorrichtung aus Gründen der einflacheren Darstellung gezeigt ist, kann seine Funktion auch in dem Verhältnisrechner 46 durchgeführt werden. Durch diese Vorrichtung wird ein Analogsignal qa auf die Anzeigevorrichtung 50 gegeben, die den Feuchtigkeitsgehalt angibt. Die Bedeutung des a wird ia der folgenden Erläuterung des Problemes, das mit Hilfe der erfindungsgemässen Vorrichtung gelöst wird, erläutert.
Die bisher beschriebene Vorrichtung ist in der Lage, den Feuchtigkeitsgehalt in Papier und anderen Materalien mit ungewöhnlicher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit anzugeben.
Bei der Vornahme von Messungen am Ausgang einer mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Maschine, die schweres Papier, z.B, Kraftpapier erzeugt, wurde festgestellt, dass die Vorrichtung ungewöhnlich hohe und fehlerhafte Ablesungen ergibt. Es wurde festgestellt, dass diese Schwierigkeit durch die Feuchtigkeitsschichtung ii Papier verursacht wurde, die aufgrund der Vorgäng bei dem Entzug der Feuchtigkeit auftritt.
In Fig. 9 ist ein vergrösserter Schnitt des Papierblattes 14 dargestellt, wie es aus dem Kalander 12 nach Fig. 1 austritt. Die eben erwähnte Feuchtigkeitsschichtung ist durch die Darstellungen von zwei Oberflächen schichten 52 und 54 mit einer dritten Schicht 56 bazwischen angedeutet. Die Oberflächen schichten 52 und 54 sind bereits vollständig getrocknet, wenn sie in Beruhrung mit den beheizten Rollen des Trockners 11 und des Kalanders 12 gekonen sind und der Atosphäre ausgesetzt waren. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit, mit der das Blatt 14 bewegt wird, wenn das Papier an der Messvorrichtung 20 gemessen wird, konnte die Feuchtigkeit in der mittleren Schicht 56 nicht so schnell nach aussen an die Oberflächen wandern, sodass eine gleichförmige Feuehtlgkeitsverteilung Uber die gesamte Dicke de8 Blattes nicht su erreichen war.
Im folgenden werden anhand eines ausführungsbeispieles typische quantitative Werte angegeben. Die trockenen lehichten 52 und 54 bilden zusammen etwa die Hälfte des Gesamtgewichtes des Blattes, die feuchte Schicht 56 etellt die andere Hälfte dar Der Feuchtiskeitsgehalt der trockenen Schichten liegt zwischen Null und zwei Prozent. Der Feuchtigkeitsgehalt in der feuchten Schicht beträgt etwa 8 bis 10%. Damit beträgt der mittlere Feuchtigkeitsgehalt des Papiers etwa 4% und dieser Feucbtigkeitsgehalt kann unter Umständen gleichförmig Uber das gesamte Papier verteilt sein, wenn die Rollen gespeichert werden. Falls diese Werte zugrundegelegt werden, soll die Feuch@ tigkeits-Messvorrichtung den Wert q mit etwa 4% anzeigen.
Man stellt jedoch fest, dass die tatsächliche Ablesung q8 oder der tatsächliche Feuchtigkeitsgehalt wesentlich näher an einem Wert von 8% liegt, der fUr die feuchte Schicht 56 gilt.
Es soll im Rahmen dieser Anmeldung keine eingehende Unter suchung dieser Erscheinung, die sehr komplex und nur teilweise geklärt ist, vorgenonmen werden Um jedoch die Wirkungsweise zu erläutern, erscheint es zweckmässig, anhand eines vereinfachten Modelle die Wirkungsweise zu erläutern.
Es ist' bekannt, dassPeldlinien stehts in Bereichen geringer Impedanz konzentriert werden. In Fig. 4 enthalten die trockenen Oberflächenschichten 52 und 54 fast ausechllesslieh feetgebundene Ladungsträger, sodass sie praktisch Isolatoren darstellen. Im Vergleich hierzu enthält die feuchte Schicht 56 in hohem Masse bewegliche Ladungsträger und stellt damit einen verhältnismässig guten elektrischen Leiter zwischen den isolierenden Schichten der. Wenn eine Wechselapannung an die Elektroden 22a und 22b des Prüfkondensators 22 gelegt wird, häufen sich die beweglichen Ladungsträger in der feuchten Schicht 56 auf den Grenzflächen zwischen den feuchten und trockenen Schichten in den Bereichen in der Nähe der Elektroden an. Wenn somit das Potential +Y, das an die Elektrode 22a gelegt ist, positiv iat, wandern die negativen Ladungsträger rasch auf die Grenzfläche im Bereich in der Nähe dieser Elektrode zu und die positiven Ladungsträger wandern zur Grenzfläche in der Nähe der Elektrode 22b, an die eine negative Spannung -T angelegt ist.
Wenigstens während eines Zeitraumes in Übereinstimmung mit einer bestimmten komplexen Zeitkonstanten t versuchen die ladungsanhäfangen in den Grenzbereichen Teile des elektrischen Streufeldes auszulöschen, die sonst das Material in der Nähe der Elektroden des Prüfkondensators 22 durchdringen. Unter diesen Umständen sind die Bereiche starker Polarisation in Fig. 5 gestrichelt angedeutet, d.h. es sind kleine Teile der trockenen Schicht 54 in der Nähe der Elektroden 22a und 22b sowie ein verhältnismässig großer mittlerer Bereich der feuchten Schicht 56 vorhanden. Dieser letztere feuchte Be reich enthält die meisten der permanenten elektrischen Dipole, die durch nichtgebunden Wassermdsküle dargestellt werden, deren Polarisation zur echten @ielektrizitätskonstante des feuchten Papierblattes beiträgt.
Daraus ergibt sich, das die Beziehungen nach den Gleichungen (1) und (2) nicht mehr richtig sind und die uignale SH und SL ergeben ich zu SH = p'fH(q') (4) und SL = p'fL(q') (5) p' ist hierbei ein falscher Füllfaktor, der proportional der schraffierten Fläche A' in Fig. 5 ist, während der echte Füllfaktor p, wenn das Blatt 14 einen homogenen Feuchtigkeitsgehalt autweit, proportional der Fläche A ist, die durch die vollausgezogene kräftige Linie umschlossen wird, in der das gesamte Material dem elektrischen Streufeld aus den Elektroden des geladenen Kondensators 22 ausgesetzt ist. In ähnlicher eise ist qJ ein falscher Feuchtigkeitsgehalt, der in Wirklichkeit der mittlere Feuchtigkeitsgehalt nur des 4*e Teiles des Materiales ist, der durch die schraffierte Fläche A' angedeutet ist. Daraus ergibt sich, dass der echte mittlere Feuchtigkeitsgehalt q sich ergibt zu q = p'/pq' (6) Aus dieser Besiehung kann der ialache Feuchtigkeitswert q' einfach durch Multiplikation mit dem Verhältnis p'/p korrigiert werden. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass die Vernderliche Größte p' als Faktor in beiden Gleichungen (4) und (5) auftritt. Der echte Füllfaktor p kann aber nicht aus den Anseigewerten der dielektrischen Messvorrichtung abgeleitet werden und muss dadurch einer Hilfsinformationsquelle entnommen werden.
Multipliziert man Zähler und Nenner der Gleichung (6) mit fH(q') und. setzt man SH für das Äquivalent aus Gleichung (4), ergibt sich der echte Feuchtigkeitsgehalt zu die angibt, dass die falsche Feuchtigkeitsanzeige q' druch Maltiplikation mit den Verhältnis korrigiert werden kann.
Dies bedeutet Jedoch nicht, dass men zuerst die Grösse q' vollständig berechnen oder nach ihr auflösen muss, bevor eine solche Multiplikation durchgefuhrt werde kann. In der in Fig. 2 dargestellten Anordnung werden die Signale SH und SL so kombiniert, dass SH/SL gebildet wird, das die Funktion f(q)a beschreibt. Wenn das Papierblatt einen homogenen Feuchtigkeitsgehalt aufweist, ist f(q)a @ine Funktion des echten Feuchtegehaltes q, d.h. f(q)a - f(q). Wenn das Papierblatt einen gleichförmigen Feuchtigkeitsgehalt sufweist, ist f(q) 8 eine Funktion des falsch angezeigten Feuchtegehaltes q', d. h q)a = f(q'), Daraus ergibt sich, dass dns gleiche Ergebnis dadurch erhalten werden kann, dass der Ausgang qa de. Rechners 48 oder der analoge Stellungsausgand ftq) des Verhältnisberschnes oder das Signal 8H nit, dem Verhältnis nach der Gleichung (8) multipliziert wird. In ähnlicher Weise kann das Signal SL mit dem reziproken Wert des Verhältnis (8) multipliziert werden, oder es kann eine weitere äquivalente mathematische Operation in einer entsprechend abgeänderten Version des verhältnisberechners 46 an sich durchgeführt werden; es sind Jedoch auch weitere Verfahren möglich, die in das Ermessen des durchzchnittsfachmannes gestellt sind.
In Pig. 2 ist eine Anordnung dargestellt, die die Berechnung nach dem zweiten oben angegebenen Verfahren durch führt, wobei die erforderliche matematische Operation mit q)a = f(q') durchgeführt wird. Mit 60 ist eine Multiplikations- oder Divisionaschaltung dargestellt, die das Signal SH auf der Leitung 42 und ein Analogsignal aufnimmt, das dadurch die Stellung einer mechanischen Verbindung 6? angezei t ist und das den Wert des echten Füllfaktors p darstellt. Da p proportional dem Grundgewicht des PapierblatteS 14 ist, kann in vielen Fällen eine ausreichend genaue Annäherung an den Wert von p aus der Stellung einer von Hand eingestellten Scheibe 69 erhalten werden, die in Gewichtseinheiten pro Flächeneinheit eingeteilt ist Dies gilt insbesondere dann, wenn das Grundgewicht verhätlnismässig konstand durch entsprechende selbsttätig arbeitende Steuervorrichtungen auf eine gewünschten Wert gehalten wird. Der Ausgang aus der Anordnung 6o ist eine Analogspannung aue der Leitung 64, die den Wert des Verhältnisses SH/p anzeigt, welches einen Faktor des Verhältniswertes (8) darstellt. Dieses Signal wird einem Potentiometer 66 mit einer beweglichen anzapfung 66a sugefuhrt, die über die mechanische Verbindung 46b des Verhältnisrechner-Servomechanismus angetrieben wird, sodass die Anzapfung 66s nach der Funktion f(q') bewegt.
Mit dem Potentiometer 66 sind mehrere Potentiometer 68a bis 68d verbunden, wobei der Widerstand des Potentiometers 66 sich nicht linear nach der Gleichung 1 fH(q') ändert, wobei diese Gleichung den anderen Faktor im Verhältnis (8) darstellt. Durch diese Vorrichtung steht an der Anzapfung 66a eine elektrische Spannung analog der Gleichung f(q) zur Verftigung, diese Spannung ist im wesentlichen unabhängig von Änderungen der Masse und der Grösse der Inhomogenität des Materialn und gibt den wirklichen mittleren Feuchtigkeitsgehalt q an.
Im besonderen ist die die Gleichung f(q) darstellende Analogspannung gegeben durch kH-l = gl(q)-l f(q) = kL-l = g2(q)-l (9) wobei kH die mittlere Dielektrizitätskonstante des Blattes bei der hohen Frequenz darstellt und sich nach einer ersten Punktion g1(q) des mittleren Feuchtigkeitsgehaltes ändert und kL die mittlere Dielektrizitätskonstante des Blattes bei der niedrigen Frequenz darstellt und eich nach einer zweiten Funktion g2 (q) des mittleren Feuchtigkeitsgehaltes ändert.
Dieses Signal kann in einen entsprechenden Eichberechner 70 eingeführt werden, der die Funktion f(q) linearisiert und die Wahl eines zweckmässigen Skalenfaktors ermöglicht, wobei ein Signal. das den Wert von q dargestellt, mit Hilfe eines Anzeige- und Aufzeichengerätes 72 a@gewiesen wird.
Während die Multiplikations- oder Divisionsanordnung 6o in verschiedenen bekanten Ausführungeformen vergesehen werden kann, ist ein besonders zweckmässiges Ausführungsbeispiel in Fig. 6 gezeigt. Wenn z.3. der Wert von p sich zwischen den Grenzen von 0.2 und 0.8 ändert, liegt die entsprechende Anderung von @H/p zwischen 5SH und 1.25@H. Demgemäss kann das Signal SH auf der leitung 42 eines Betrlebsverstärker 74 zugeführt erden, der Werte seiner Eingangs-und Rückkopplungswiderstwnde Ri und Rf aufweist, die ao gewählt sind, dass sie eine Verstärkung grösser als 5 bei geschlossenem Stromkreis ergeben. Der Verstärkerausgang wird sn die Grenspotentiometer 76 und 78 gelegt. Ein Gewiohtsauswähl- oder Einstellpunktpotentiometer 80 ist parallel zu den Ansapiungen der Potentiometer 76 und 78 gelegt und die Anzapfung des Gewichtsauswählpotentiometers 80 ist mechanisch mit einen Gewichtsauswählknopf 82 und einem Zeiger 84 verbunden, der mit einer Mess-Skala 86 zusammenwirkt, die nach in reziprokem Abstand angebrachten Einheiten von Gewicht pro Flächeneinheit markiert ist. Der Zeiger und die Skala sind mit Hilfe von Potentiometern 76 und 78 geeicht, soda dann, wenn der, Zeiger auf eine beliebige Stellung aui der Skala 86 eingestellt wird, eine Spannung auf der Leitung 64 erzeugt wird, die das Verhältnis SH/p darstellt, wobei die Leitung 64 mit der Anzapfung des Potentiometers 80 verbunden ist.
Aus vorstehendes ergibt sich, dass zur Durchführung der Inhomogenitätskorrektur entsprechend der Gleichung (7) erforderlich ist, die Funktion l direkt oder indirekt zu befH(q') stimmen, wobei diese Funktion von dem unbekannten Wert von p' getrennt wird,, der einen Faktor in den Signalen SH und SL darstellt. Eine solche Bestimmung ist natürlich notwandig, um die erforderlichen Einstellungen der @otentiometer 68 herauszufinden. Offensichtlich ist dien sehr schwierig, wenn nicht unmöglich, mit Ausnahme des Grenzfalles, bei dem der Feuchtigkeitegehalt ii ganzen Material vollkommen gleichmässig ist, wobei dann der Wert von qt identisch mit dem von q ist.
Nach einem Verfahren ist SH = p#H (q) = kmfH(q) wobei k eine Konstante und m die Masse pro Flächeneinheit des Papiers ist. Verwendet man absolut trockene Proben rschiedenen Gewichtes in der Messvorrichtung, so ergeben sich die Kesswervpunkte, wie sie in Fig. 7 angegeben eind, wobei eine gerade Linie diene Punkte angenähert miteinander verbindet und die Masse pro Flächeneinheit X zu den beobachteten Wert kmfH(q) in Beziehung gesetzt wird. Zwei beliebige Punkte auf dieser Linie bestimmen dann die Neigung nach der Gleichung SH2-SH1 kfH(q0) = m2-m1 wobei q0 einen Feuchtigkeitsgehalt im Papier von Werte Mull angibt. Verwendet man diese Beziehung und hat sen Proben verschiedene Feuchtigkeitsgehaltes, die eine genügend lange Zeit hermetisch gespeichert worden sind, damit eine absolute Feuchtigkeitshomogenität erreicht wird, ergibt sich eine Kurve nach der Fig. 8, die den Feuchtigkeitsgehalt q der Proben auf die berechneten Werte von SH/f besieht. Die sich daraus ergebeme Kurve bestimmt die Funktion fH(q), die aufgrund der Tatsache, dass der Feuchtigkeitsgehalt der Proben homogen ist, identisch mit fH(@@) ist. Die Ordinatenwerte aus dieter Kurve dienen dann zum Auftragen der. erforderlichen Widerstandsbelastungsfunktion in üblicher Weise.
Während die Fig. 2 das belastete Potentiometer 66 nur in seiner Grundform zeigt, wobei durch geradlinige Verbindung zweier Messpunkte eine Annäherung an die gewünschte Kurvenform erreicht wird, kann diese annäherung such sehr genau in der Weise erreicht werden, dass die Anzahl von Potentiometern 68 erhöht wird. Es lassen sich auch kompliziertere Einrichtungen bekannter Bauweise verwenden, wie sie z.B. in der US-Patentschrift 2,871 429 dargestellt sind, wobei dort alle 1, Y und Z Potentiometer von den Servomotor 46a des Verhältniswertrechners gleichzeitig betrieben werden können.
Vorstehende Beschreibung soll im einzelnen angeben, wie eine Einrichtung zum selbsttätigen DurchfUhren der gewunschten direkten Berechnungen beschaffen sein soll. Eine genaue PrUiung ergibt Jedoch, dass die Anordnung nach Fig. 2 etwas komplzierter ist, als dies nach den tatsa hlichen Erfordernissen notwendig erscheint. Insbesondere ist das nit Hilfskraft betätigte Potentiometer 66 vorgesehen, um eine nicht lineare mathematische Operation an dem den Wert @H/p darstellenden Signal durchzuführen, ferner ist ein weiterer Rechner 70 vorgesehen, der zur Lineansierung dient und entsprechende Skal*nfaktoren für das Spannungssignal an der Potentiometeranzapfung 66a einführt, die die nicht lineare Funktion f(q) darstellt.
Damit ist offensichtlich, dass beide Funktionen in einer eineinen nicht linearen Vorrichtung, die in geeigneter Weise geeicht ist, kombiniert werden können. Während eine genaue arithmetische Multiplikation von z.B. SH mit Werten von 1/p bie p<1 ein Signal grösser als SH ergeben muss, und damit eine Verstärkung erforderlich ist, ist die Grösse von SH nur willkürlich und ein Signal geringerer Grösse, das Jedoch genau proportional SH/p ist. lässt sich ohne Verstärkung einfach erzielen. Damit kann ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, wesentlich vereinfacht werden.
In Fig. 9 ist ein Rechner loo dargestellt, der vorzug. weise mit einem Servomotor 1o2 in Verbindung steht, welcher eine mechanische Verbindung in Pom der gestrichelten Linie 104 antreibt. Diese Anordnung aus Rechner und Motor soll eine beliebige Vorrichtung darstellen, die die mechanische Verbindung 104 in eine Stellung bewegt, die das Äquivalent einer Funktion eines Verhältniswertes zweier Signale SL und SH 5 darstellt, z.B. das Verhältnis @/SH oder das Verhältnis SI - SH # = SL/SH -1. Die Anmelderin hat bereits Anordnungen vor-SH geschlagen, bei denen eine äquivalente Verhältniswertberechnung kontinuierlich durchgeführt werden kann, ohne dass zwei veränderliche Signale in einen Verhältniswertrechner eingeführt werden müssen.
Die mechanische Ausgangsverbindung 104 wird deshalb nach einer Funktion f(q') des Peuchtegehaltes unabhängig von Massenänderungen bewegt. Die Verbindung 104 treibt den bejeglichen BrE lo6a eines nicht linearen Potentiometers 106 an. Dieses Sotentiometer ist unter Verwendung einer Vorrichtung geeicht, die durch die Potentiometer 108a - 108d dargestellt ist, sodass der Widerstandswert sich nicht linear längs des Widerstandes in Abhängigkeit von der Änderung der Funktionen 1 fH(q) und f(q) ändert. Das Potentiometer 106 wird an eine Spannung gelegt, die von der variablen Anzapfung 110a eines Potentloeetere llo zur Verfügung gestellt wird, wobei die signalspannung SH direkt an den Widerstand 110 gelegt wird.
Damit die Spannung an der Potentiometeranzapfung lloa proportional SH trotz kontinuierlicher Änderungen des Grundp gewichtes des sus dem Kalander 12 austretenden Papierblatt es 14 wird, wird eine kontinuierliche Massenanzeige aus einer Messvorrichtung, z.B. einer. Strahlungsdicken=-Messvorrichtung erhalten. Dabei ist ein Messkopf 112, der z.B. eine Ubliche Betastrahlungsquelle und einen Detektor aufweist, in der Nähe des Feuchtigkeitsmesskopfes 2oa angebracht, wobei die Masse pro Flächeneinheit des Papierblattes 14 kontinuierlich aui einem dazwischengeschalteten Aufzeichengerät 114 registriert wird. Der Zeiger 114a des Aufzeichengerätes 114 treibt die verschiebbare Anzapfung lloa des Potentiometers llo kontinuierlich über eine mechanische Verbindung an, die durch die gestrichelte Linie 116 dargestellt ist, Nimmt man an, dass die anzeige der Aufzeichenvorrichtung sich linear mit der lasse pro Flächeneinheit des Papierblattes und damit mit dem Püllfaktor p ändert, weist das Potentiometer 110 ein bekanntes Potentiometer inverser Funktion auf, sodass eine Spannung an der Anzspfung lloa ansteht, die proportional - ist.
Daraus ergibt eich, dass die von der verschiebbaren Anzapfung 106a des Potentiometer. 106 erhaltene Spannung direkt proportional dem wirklichen Feuchtigkeitsgehalt q ist, gleichgültig, ob die Feuchtigkeitsverteilung im Papierblatt 14 homogen oder inhomogen ist. Diese letztere Spannung kann von einem einfachen linearen MEssgerät, einer Aufzeichne- oder Steuervorrichtung für die Papierherstellmaschine verwendet werden. z.B. ist eine derartige Auswerteinrichtung mit 118 angedeutet.
3.1 einer von der Anmelderin vorgeschlagenen anordnung ist das Verhältnis f(q) der oben angegebenen Gleichung (3) wachsenden eine Funktion mit Doppelwert, mcii das Verhältnis bei einem q bis zu etwa 12 bis 15% Feuchtigkeitsgehalt sunimmt und damm mit weiter wachsendem q abnimmt. Es sind dort besonders Rechnerelemente vorgesehen, die diese Zweiwertigkeit korrigieren. In den meisten Anwendungsfällen. wie z.B. bei der Messung des Feuchtigkeitsgehaltes in Papier sind diese speziellen Elemente normalerwiese nicht vorgesehen, da es Zufäll ist, wenn die Papierfauchtigkeit auf Werte ansteigt, die f(q) Uber dem Grenzwert bringen. Jedoch ist bei derartigen Zufällen eine fehlerhafte Anzeige im Abwärtsrichtung der Skala höchst unerwüascht. Es ist deshalb im Falle vorliegender Erfindung besonders vorteilhaft, dass ein derartiges Auftraten vonselbet vermieden wird, da die Verringeung des Verhältnissem f(q) bei hohem Feuchtigkeitsgehalt bei den auftretenden exponentiel-@lem Zuwache in Signal 8H kompensiert wird.
In der gesamten beschroibung sind die Ausdrücke "Kapazitätsmessvorrichtung" und "dielektrische Messvorrichtung" so verwendet, dass sie gegeneinander vertauscht werden können; da. mit sellte sa Auedruck gebracht werden, dass jedes Gerät verwendet werden kann, das physikalische veränderliche Grössen misst, welche auf die komplexe Dielektrizitätskonstante von Materialien bezegen eind. Der Ausdruck "dielektrisitätskonstante" an sich kennzeichnet die komplexe Dielektrizitätskonstante k - k' + jk", die eine relle und eine imaginäre Komponente aufwelst. Die ausdrücke "Messkondensator", "Prüfkondensator" geben gans allgemein einen Satz von Elektroden an, die in der Nähe des gemessenen Materiales oder in Berührung damit angeordnet sind und dabei eine dektrische Belastung mit einer negativen Reaktanz darstellen, d.h.eine Belastung, die wie eine Kombination aus Widerstand und Kapazität wirkt, Physikalisch entspricht eine solche Anordnung entweder eine Kondensator oder eines Widerstandsklemmenpaar. Das Gerät zweifacher Frequenz, das' weiter oben beschrieben wurde, misst den gesamten Prüfstrom einschliesslich der Komponente, die in Phase mit der zugeführten Spannung ist und der Komponente, die um 900 in der Phase verschoben ist. Abhängig von dem gemessenen Material ist die Grösse des Feuchtigkeitsgehaltes oder eines anderen gemessenen Bestandteiles und die verwendetes Frequenz, entweder der sogenannte äquivalente Serienwiderstand des Prüflings oder der kapazitive Widerstand die wirksaaste' Bestimmungsgrösse für das Ansprechen des Gerätes.
Vorliegende Erfindung ist nicht auf ein Gerät mit doppel ter Frequenz beschränkt, sie kann für Jedes beliebige dielektri sche Mess-System angewendet werden, das eine oder mehrere Eigen achaiten oder Bestandteile eines gemessenen Materiales unabhängig von der Massenänderung anzeigen kann. Beispielsweise ist in Fig. lo eine Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit einer gekürzten Darstellung der dielektrischen Messvorrichtung dargestellt, wie sie in der US-Patentschrift 2,535,027 gezeigt ist.
Diese Me'ssvorrichtung weist einen Prüfkondensator 13o auf, zwischen dessen Platten ein dielektrisches Material 132 hindurchgeführt wird. Der Kondensator lDo ist an eine Brückenschaltung 134 gelegt, die von einem Oszillator 136 erregt wird. Der Brückenausgang wird von den beiden Phasendiskriminatoren 138 und 140 aufgenommen, die ferner auch Phasenezugssignale aus dem Oszillator 136 erhalten. Die Phasendiskriminatorausgänge werden von entsprechenden elektromechanischen Servoeinrichtungen 142 und 144 verwendet, die, wie gestrichelt durch die Linien 146 und 148 angedeutet iatt einen selbsttätigen Abgleich in der Brücke 134 herbeiführen, Die Stellung der Servoeinrichtung 142 ergibt einen analogen Wert der Grösse e Rs R@@' - Rso, wobei Rso der äquivalente Reihen widerstand der leeren Probe 13o und Rsa' der äquivalente Rei@henwiderstand mit dem gemessenen Material ist. In ähnlicher Weise ergibt die Stellung der Servoeinrichtung 144 einen analogen Wert der Grösse #C = Ca' -Co, wobei Co die Kapazität der leeren Probe 130 und Ca' die Kapazität mit dem gemessenen Material ist. Die die Stellung angebenden Analogsignale können einem Rechner zugeführt werden, der das Verhältnis @@/#C berechnet, das eine Funktion des Feuchtigkeitsgehaltes unabhängig von Massenänderungen ist.
Verwendet man eine Beziehung änlich der weiter oben erwähnten, so ergibt sich #RS = pfR(q) #C = pfC(q) wobei das Material einen homogenen Feuchtigkeitsgehalt auf. weist. Besitzt das Material einen inhomogenen Feuchtigkeitsgehalt, werden die Signale #R's = p'fR(q') und #C' o erhalten, deren Verhältnis als k(q') bezeichnet wird5 Die Korrektur wird auch hier durch Multiplikation des falschen Feuchtigkeitsgehaltes q' oder der Funktion k(q') durch das Verhältnis erhalten.
Demnach wird in Fig. 10 eine Spannung aus einer Quelle 15o einer Potsntiometeranordnung 152 zugeführt, die Uber eine mechanische Verbindung 154 to der Servocinrichtung 142 beaufschlagt wird. Diese an sich bekannte Verrichtung wandelt den Stellungsanalogwert von #R's in eine elektrische Analogspannung E#R' um. Diese Spannung und ein Signal, las den Wert p darstellt, worden von einer Multiplikations- oder Divisionsanordnung 156 verwendet, wodurch eine Spannunge, die die Grösse #@s/p darstellt, einen Potentiometer 15@ aufgeeben wird, das von dem Servomechanismus eines Verhältnisberechnern 160 in eine die Grösse k(q') wiedergebende Stellum verschoben wird, wobei das Potentiometer eine Auagangsepamnung$ proportional dem echten Feuchtigkeitsgehalt q erzeugt.

Claims

P A T E N T A N S P A Ü C H E : 1. Anerdnung zum Messen der veränderlichen Zusammensetzung eimes Materiales mit verschiedenen Bestandteilen, gekennzeichnet durch eine dielektrische Messvorrichtung. die eine Anzeige der Zusammensetzung ergibt, welche von Änderungen in der Masse des Materials unAbhängig tot, eine Vorrichtung, die eine Anseige der Masse ergibt, und eine Vorrichtung, die die Massenanzeige verwendet, um die Anzeigeder Zusammensetzung auf Fehler zu korrigierca, die durch die inhomogene Mischung der Bestandteile im Material verursacht sind.
2.Anordaung sum Messen der veränderlichen Zusammensetzung eines Materiales mit verschiedenen Bestandteilen und unterschiedlieber Masse, gekennseichnet durch eine dielektrische Messvorrichtung, die wenigestens zwei unabhängige Signale ergibt, der jedes eine Funktion sowohl der Masse als auch der Zummentz ist, eine Hilfsvorrichtung' die eine Anzeige. der Masse ergibt und eine Vorriohtung, die die Massenanzeige mit beiden dielektrischen Mess@ignalen kombiniert, wodeurch eine Anzeige der Zusammemsetzung erhalten wird, die unabhängig von der Wirkung uz die dielektrischen Messignale ast inhorogenen Mischung der Bestandteile in den Material ist.
3. Anordnung zum Messen der veränderlichen Zusamensetzung eines Materiales mit mehreren Bestandteilen und veränderlicher Masse, gekennseichnet durch eine dielektrische Messvorrichtung, die zwei unabhängige Signele erzeugt, deren Jedes eine Funktion der Masse und der Zusammensetzung ist, eine Vorrichtung nur Berechnung einer Funktion des Verhältnisses der Signale, um eine Anzeige der Zusammensetzung zu erzielen, die unabhängig von der veränderlichen Masse ist, ein Hilfsvorrichtung, die eine Anzeige der Masse ergibt, eine Vorrichtung zur Änderung eines der Signale in Verhältnis zur Masenanzeige, und einen nicht linearen Rechner, der die Anzeige für die Zusammensetzung und das abgeänderte Signal kombiniert und eine abgeänderte Anzeige für die Zusammensetzung ergibt. welche unabhängig von der Wirkung aui die dielektrischen Mesesignale des inhomogenen Gemisches der Bestandteile in dem Material ist.
Anordnung zum Messen der veränderlichen Zusammensetzung eines Materiales mit verschiedenen Bestandteilen und veränderlicher Masse, gekennzeichnet durch eine dielektrische Messvorrichtung, die sowbhl auf die Masse als auch auf die Zusammensetzung anspricht und eine Anzeige der Zusammensetzung ergibt, die unabhängig von Änderungen in der Masse ist, eine Vorrichtung sur Multiplikation der Anzeige für die Zusammensetzung durch eine nicht lineare empirische Punktion, die das Ansprechen auf die Zusammensetzung zur Erzielung einer Produktanzeige bezieht, eine Vorrichtung, die eine Anzeige der Masse ergibt und öine Vorrichtung zum Multiplizieren der Produktanzeige mit einer inversen Funktion der Massenanzeige, damit eine Anzeige der Abgabe der Zusammensetzung erzielt wird, die nach Fehlern korrigiert wird, die durch das inhomogene Gemisch der Bestandteile in dem Material verursacht werden.
5. Anordnung zum Messen der veränderlichen Zusammensetzung dines Materiales mit mehreren Bestandteilen und veränderlicher Masse, gekennzeichnet durch eine dielektrische Messvorrichtung, die zwei unabängige Signale erzeugt, deren Jede. eine Funktion sowohl der Masse als auch der Zusammensetzung ist, eine Vorrichtung zur Berechnung einer Funktion des Verhältnisses der Signale, die eine Anzeige der Zusammensetzung ergibt, welche unabhangig von der veränderlichen Masse ist, eine Vorrichtung zum Multiplisieren der Anzeige für die Zusammensetzung mit einer nicht linearen empirischen Funktion, die eines der unabhängigen Signale auf die Zusammensetzung bezieht, sodass eine Produktanzeige erhalten wird, eine Hilfsvorrichtung, die eine Anzeige der Masse ergibt, und eine Vorrichtung zum Uultii'>lizieren der Produktanzeige mit einer invereen Funktion der Massenanzeige, wodurch eine Anseige der Abgabe der Zusammensetzung erreicht wird, die nach Fehlern korrigiert wird, welche durch inhomogenes Mischen der Bestundteile in dem Material verursacht werden.
6. Anordnung zum Messen der veränderlichen Zusammensetzung eines Materiales mit verschiedenen Bestandteilen und veränderlicher Masse, gekennzeichnet durch eine dielektrische Messvorrichtung, die zwei unabhängige elektrische Signale erzeugt, deren jedes eine Punktion sowohl der Masse als auch der Zusammensetzung ist1 einen Servomechanismus zur Berechnung einer Funktion des Verhältnisses der Signale, wodurch eine mechanische Anzeige des Ausganges der Zusammensetzung erhalten wird, die unabhängig von der veränderlichen Masse ist, eine Potentiometeranordung mit einem veränderlichen Element, d s von' dem mechanischen Ausgang beaufschlagt wird und eine nicht lineare empirische Punktion erzeugt, die ein unabhängiges Signal auf die Zusammensetzung besteht, eine Hilfsvorrichtung, die eine Anzeige der Masse ergibt, eine Vorrichtung zum Multiplizieren des einen unabhängigen Signale. mit einer inversen Funktion er Massenanzeige, wodurch ein Eingangssignal in das Potentiometer erzeugt wird, und eine ausgangsverbindung am Potentiometer, dis ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, das die Zusammemsetsung unabhängig von der Wirkung der dielektrischen MEss-Signale der inhomoßenen Mischung der Bestandteile in dem Materiml anzeigt.
7. Gerät zum Messen der veränderlichen Zusammemsetzung eines Materials mit vrschiedenen Bestandteilen und veränderlieher Masse, gekennzeichnet durch die Kombination einer dielektrischem Messanordnung, die durch zwei weitgekend verschiedeme Prequenzen gespeist wcrden, die zwei Signale erzeuges, deren je@es als Funktion Csr Masse und der komplexen dielektrisitätskonstante des materiales bei einer der beiden Frequemzen veränderlich ist, einer Vorrichtung, die eine Anzeige I Masse ergibt, einer Verrichtung zur Abänderung sines der @ignale als Fusktion der Massenamzeige, einer Vorrichtung zur Beßrechmung einer Funktion des Verhältnisses der beiden Zignale und eimer Vorrichtung zum Kembindieren dör berechnetem Verhältnisfumktion mit dem sbgeänderten Signal, sedase eine Anselge der Zusammensetzung erhalten wird, die unab@ängig von der Wirkung auf die dielektrisehen Mess-Signale der läheme genen Mischung der Bestandteile im dem Material ist.
S.Gerät zum Messen der veränderlichen Zusammensetzung eines Materials mit verschiedenen Bestandteilen und veränderlicher Masse, dadurch gekennzeichnet, dass es eine dielektrische Messvorrichtung aufweist, die von zwei wesentlich voneinander abweichenden Frequenzen erregt wird, die erste und zweite Signale (SH und SL) erzeugen, welche beide als Funktion der Masse und als Punktion der komplexen Dielektrizitätskonstanten des Materials bei der höheren und der tieferen Frequenz veränderlich sind, dAss die Anordnung ferner eine Vorrichtung aufweist, die ein drittes Signal erzeugt, des eine Funk@@on eines Verhältnisses der ersten und zweiten Signale ist, dass eine Milfsvorrichtung eine Anzeige der Masse ergibt, dass eine Vorrichtung eines der drei Signale im Verhältnis zmr Massenamzeige abändert, dass eine Vorrichtung das dritte Signal mit einer nicht linearen empirischen Funktion multipliziert, die ein ausgewähltes Signal der ersten und zweiten Signale auf die Eusammensetzung bezieht und ein Produkt signal erzeugt, und dass eine Vorrichtung das Produktsignal und das ausgewählte Signal kombiniert und eine Anzeige der Zusammensetzung ergibt, die unabhängig von der Masse und unabhängig von der Wirkung der ersten und zweiten Signale der inhomogenen Mischung der Bestandteile in dem Material ist.
9.Gerät sum Messen der veränderlichen Zusamensetzung eines Materiale mit verschiedenen Bestandteilen und veränderlicher Masse, dadurch gekennzeichnet, dass es eine dielektrische Messanerdnung aufweist, die vo n zwei weitgehend vrschiedenen Frequenzen erregt werden, welche erste und zweite Signale und SL erzeugen, die beide al Punktion der Masse und als Funktion der komplexem Dielektrisitätskonstanten des Materiale bei der höheren und niedrigeren Frequenz veränderlich J die Anordnung ferner einen Servomechanismus aufweist, d.,N' eine Funktion des Verhältnisses der Signale berechnet und eine nchanische Ausgangsanzeige der Zusammensetzung ergibt, die unabhängig von der veränderlichen Masse ist, dass eine Potentiemeteranordnung ein veränderliches Element aufweist, das von dem mechanischen Ausgang beaufschlagt wird und eime micht lineare empirisch Funktion erzeugt, die eines der Signale auf die Zusammensetzung bezieht, dass eine Hilfavorrichtung eine Anzeige der Masse ergibt, dass eine Vorrichtung eines der Signale mit einer inversen Funktion der Massenanzeige multipliziert und ein Ausgangssignal auf das Potentiometer gibt, und dass eine Ausgangsverbindung am Potentiemeter ein elektrisches ausgangssignal erzeugt, das die Zusammensetzung unabhängig von der Wirkung der ersten und zweiten Signale des inhomogenen Gemisches der Bestandteile in dem Material anzeigt. lo.
Anordnung zum Messen des veränderlichen Feuchtegehaltes eines Materiales, gekennzeichnet durch eins dielektrische Mesmanordnung, die eine Anzeige des Peuchtigkeitsgehalten ergibt, welche unabhängig von der Masse des Materiales ist, welche aber Fehlern aufgrund der inhomogenen Verteilung des" Feuchtigkeitsgehaltes unterliegt, eine Vorrichtung zur Anzeige der lasse, und eine Verrichtung, die die Massenanzeige dazu verwendet, die Fehler in der Feuchtigkeitsgehaltanzeige zu korrigieren.
11. Anordnung zum Messen des mittleren Feuchtigkeitsgehaltes von blattförmigem Material oder dgl., das aus einer verhältnisma"ssig trockenen und einer verhältnismässig feuatrten Schicht besteht, dadurch gekennzeichnet, dass eine dielektrische esJ-vorrichtung eine Anzeige der Feuchtigkeit in dem Material rgibt, die unabhängig von der Masse ist, die jedoch Fehlern aufgrund des Einflusses der Schichtbildung an der dielektrischen Messvorrichtung unterworfen idt, dass eine Vorrichtung eine Anzeige der Masse pro Flächeneinheit des materials ergibt, dass eine Vorrichtung die Massenanzeige zur Korrektur der Feuchtigkeitsanzeige für die Fehler verwendet und dass eine Vorrichtung die korrigierte Anzeige angibt.
12.Anordnung zum Messen d es veränderlichen Feuchtigkeitsgehaltes eines Materiales, dadurch gekennzeichnet, dass eine dielektrische Messvorrichtung ein Signal erzeugt, das den Feuchigkeitsgehalt anzeigt, dass das Signal unabhangig von der Masse des Materiales ist, jedoch Fehlern aufgrund der inhomogenen Verteilung des Feuchtigkeitsgehaltes im Material unterworfen ist, dass eine Vorrichtung ein Signal erzeugt, das die Masse anzeigt, und dass eine Vorrichtung die Signale, die die Masse und den Feuchtigkeitsgehalt anzeigen, kombiniert und ein korrigiertes Signal ergibt, das den mittleren Feuchtigkeitsgehalt in dem Material anzeigt.
13. Anordung zum Messen des mittleren @@uchtigkeitsgehaltes von blattförmigem Material und dgl., das aus einem relativ trockencm und einem relativ feuchten Belag besteht, dadurch gekenmzeichnet, dass eine dielektrische Messvorrichtung ein Signal erseugt, das den Feuchtigkeitsgehalt in dem Material anzeigt, dass das Signal unabhängig von der Masse ist, jedoch fehlen aufgrund des Einflusses der Schichtbildung an dar dielektrischen Messvorrichtung unterworfen tot, dass eine Vorrichtung ein Signal ergibt, das die Masse pro Flächeneinheit des Materiale. anzeigt und dass eine Vorrichtung die Signale, die die Masse und die Feuchtigkeit anzeigen, kombiniert, umd ein korrigiertes Signal erzeugt, das den wirklichen mittleren Feuchtigkeitsgehalt des Materiales anseigt.