DE1798449C3

DE1798449C3 - Method for measuring properties of a material which influence the dielectric constant and device for carrying out this method

Info

Publication number: DE1798449C3
Application number: DE19671798449
Authority: DE
Inventors: Warren E.; Cragin Ralph F.; Natick Mass. Benson jun. (V.StA.)
Original assignee: Ausscheidung aus: 15 98 456 Kingsbury Technology Inc., Norwood, Mass. (V.StA.)
Priority date: 1966-09-14
Filing date: 1967-02-01
Publication date: 1976-02-05

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1.

Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2.The invention further relates to a device according to the preamble of claim 2.

Eine Vorrichtung zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts von Werkstoffen der vorerwähnten Art ist beispielsweise aus der US-Patentschrift 30 25 465 bekannt. Bei dieser Vorrichtung, die auch als Testzelle bezeichnet werden kann, sind die Elektroden aufeinander zu und voneinander weg bewegbar, so daß der Abstand zwischen ihnen veränderbar ist. Besonders nachteilig ist es, daß bei der Vorrichtung nach der vorerwähnten US-Patentschrift jeweils vier Frequenzmessungen zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts erforderlich sind:A device for measuring the moisture content of materials of the aforementioned type is for example from US Pat. No. 3,025,465 known. In this device, which is also used as a test cell can be referred to, the electrodes can be moved towards and away from one another, so that the distance between them can be changed. It is particularly disadvantageous that in the device according to the aforementioned US patent, four frequency measurements each for determining the moisture content required are:

a) Es ist eine Messung der Probe bei einem ersten festgelegten Abstand der Elektroden erforderlich, d. h. bei einem während der Messung festgehaltenen Abstand, unda) It is necessary to measure the sample at a first fixed distance between the electrodes, d. H. at a distance recorded during the measurement, and

b) es ist weiterhin eine zweite Messung der Probe bei einem zweiten festen Abstand notwendig sowieb) a second measurement of the sample at a second fixed distance is also necessary such as

c) eine dritte Messung mit Luft oder einem anderen Bezugsmaterial bei einem ersten festen Abstand und schließlichc) a third measurement with air or another reference material at a first fixed distance and finally

d) eine vierte Messung mit Luft bei einem zweiten festen Abstand.d) a fourth measurement with air at a second fixed distance.

Darüber hinaus ist es dann bei dem Verfahren nach der US-Patentschrift 30 25 465 erforderlich, das Verhältnis des Unterschiedes in den Fiequenzen der Schritte a) und b) zu berechnen, welches nach der US-Patentschrift ein Maß für die Dielektrizitätskonstante des Materials sein soll. Darüber hinaus ist eine entsprechende Maßnahme hinsichtlich des Unterschiedes der Frequenzen der Schritte c) und d) erforderlich, wodurch man nach der genannten US-Patentschrift die Dielektriztätskonstante der Luft erhält, so daß man schließlich zu Dielektrizitätskonstanten des Materials relativ zur Luft gelangt, wie es gemäß der US-Patentschrift 30 25 465 angestrebt wird. Um nun den Feuchtigkeitsgehalt des Materials nach dem Verfahren gemäß dieser Patentschrift abzuleiten, ist es darüber hinaus noch erforderlich, eine Tabelle zu besitzen, welche die Beziehungen zwischen der absoluten Dielektrizitätskonstante zum Feuchtigkeitsgehalt des zu messenden Materials bei der Basisfrequenz des Tests wiedergibt.In addition, it is then necessary in the method according to US Pat. No. 3,025,465 that Calculate the ratio of the difference in the Fiequenzen of steps a) and b), which after the US patent is intended to be a measure of the dielectric constant of the material. In addition, is a Corresponding measure with regard to the difference between the frequencies of steps c) and d) is required, whereby the dielectric constant of the air is obtained according to the aforementioned US patent specification, so that one finally arrives at dielectric constants of the material relative to the air, such as it is sought according to US Pat. No. 3,025,465. Now to the moisture content of the material to derive according to the method according to this patent specification, it is also necessary to To have a table showing the relationships between the absolute dielectric constant to the Represents the moisture content of the material to be measured at the base frequency of the test.

Die US-Patentschrift 30 25 465 gibt die technische Lehre, daß es wesentlich bzw. entscheidend ist, uie Veränderung der Dielektrizitätskonstanten, die durch die Veränderung des Abstandes hervorgerufen wird, vernachlässigbar klein zu halten, so daß es infolgedessen auch unabdingbar für das bekannte Verfahren ist, die Veränderung des Volumens der Zelle und die Veränderung der Dichte des Materials während der Messung vernachlässigbar klein zu halten. In den Berechnungen nach der US-Patentschrift 30 25 465 wird notwendigerweise davon ausgegangen, daß sich die Dielektrizitätskonstante während der MessungenUS Patent 30 25 465 teaches that it is essential to uie Change in the dielectric constant caused by the change in the distance, To be kept negligibly small, so that it is consequently also indispensable for the known method is the change in the volume of the cell and the change in the density of the material during to keep the measurement negligibly small. In the calculations according to US patent specification 30 25 465 it is necessarily assumed that the dielectric constant changes during the measurements

!icht ändert. Aus diesen Gründen ist es wichtig, daß i\e Elektroden während jeder Messung praktisch in _lhrer Stellung bleiben.! ot changes. For these reasons it is important that i \ e he electrodes remain during each measurement virtually in _LHR position.

Aus den vorstehenden Ausfuhrungen erkennt man die Schwierigkeit, Kompliziertheit, Zeitaufwendigkeit und die gesamte Nachteiligkeit, die das bekannte Verfahren nach der US-Patentschrift 30 25 465 aufweist, um zurr Feuchtigkeitsgehalt des untersuchten Materials zu gelangen.The difficulty, complexity, and time-consuming process can be seen from the foregoing and the entire disadvantage that the known method according to US patent specification 30 25 465 has, to get the moisture content of the examined material.

Es darf auch in diesem Zusammenhang nicht übersehen werden, daß sich gerade aus der Forderung, nach welcher die Abstandsänderung zwischen den Messungen vernachlässigbar sein soll, auch eine Aufwendigkeit in der Verfahrensdurchführung insofern ergibt, als es aus Genauigkeitsgründen nicht mö°lich ist, eine einfache Höhenveränderang durch eine" Art Preßhub vorzunehmen, sondern es ist vielmehr bei dem Verfahren nach der US-Patentschrift 3025465 notwendig, genau calibrierte Zwischenlegscheiben in eine ebenfalls genau bzw. reproduzierbar eingebaute Testzellenkonfiguration einzufügen und auszubauen, da sich diese kleinen, nach der US-Patentschrift 30 25 465 angestrebten, vernachlässigbaren Abstandsänderungen unter Konstanthaltung der sonstigen Testzellenverhältnisse sonst nicht mit der erforderlichen Genauigkeit erzielen lassen. Diese, dem bekannten Verfahren immanente Forderung hat notwendigerweise zur Folge, daß es erforderlich ist, die Testzelle zwischen den Messungen auseinanderzunehmen und wieder zusammenzubauen, um die Zwischenlegscheibe einzufügen bzw. herauszunehmen. Das muß wegen der erforderlichen vier Messungen nach Messungsbeginn mindestens dreimal erfolgen, nämlich zwischen der ersten und zweiten Messung, sowie zwischen der zweiten und dritten Messung und schließlich zwischen der dritten und vierten Messung. It is also not allowed in this context be overlooked that precisely from the requirement, according to which the change in distance between the measurements should be negligible, also an expense in the process implementation insofar results, when it is not possible for reasons of accuracy, a simple change in height to undertake a "kind of press stroke, but rather it is in the method according to US Pat. No. 3,025,465, precisely calibrated washers are necessary to be inserted into a test cell configuration that is also precisely or reproducibly built-in and expand, since these small, sought after US Pat. No. 3,025,465, are negligible Otherwise, changes in distance while keeping the other test cell ratios constant would not otherwise match the required Let accuracy be achieved. This requirement inherent in the known process necessarily has As a result, it is necessary to disassemble the test cell between measurements and reassemble to insert and remove the washer. Because of the four measurements required, this must be done at least three times after the start of the measurement. namely between the first and second measurement, as well as between the second and third measurement and finally between the third and fourth measurement.

Abgesehen von der Zeitaufwendigkeit der Messung an sich, führt diese für die Messung nach der US-Patentschrift 30 25 465 benötigte lange Gesamtmeßzeit dazu, daß eine Drift in der Frequenz des Oszillators sowie andere Veränderungen in der Zwischenzeit auftreten und dadurch die Genauigkeit des bekannten Verfahrens stark beeinträchtigen. Neben den unvermeidbaren Fehlern, die bei dem Verfahren nach der US-Patentschrift auf Grund des Vergleichs der berechneten Werte mit Handbuchwerten hervorgerufen werden, ist auch eine weitere Fehlerhaftigkeit der Substanz eine Frequenzänderung des Senders hervorruft. Zur Messung der Frequenzänderung wird nach dieser Druckschrift ein Diskriminator verwendet.Apart from the time-consuming measurement itself, this leads to the measurement according to the US patent 30 25 465 required a long total measurement time for a drift in the frequency of the oscillator as well as other changes occur in the meantime and this reduces the accuracy of the known Severely affect the procedure. In addition to the inevitable errors that occur in the procedure after of the US patent based on the comparison of the calculated values with manual values Another defect in the substance is a change in the frequency of the transmitter. According to this publication, a discriminator is used to measure the frequency change.

Die zuletzt erwähnte Vorrichtung verwirklicht an sich nur das allgemein bekannte Prinzip, daß man einmal die Meßzelle ohne die zu mesjende Substanz und einmal mit dieser betreibt und den Unterschied zwischen beiden Zuständen mißt.The last-mentioned device only realizes the well-known principle that one once the measuring cell operates without the substance to be measured and once with it and the difference measures between the two states.

Mit den bekannten Vorrichtungen ist es nicht ίο möglich, die Eigenschaften von Faserballen während deren sonst üblichen Behandlung, die ohnehin abläuft, vor deren Versand, beispielsweise deren Verschiffung, zu messen.With the known devices it is not ίο possible to test the properties of fiber balls during their otherwise usual treatment, which expires anyway, before their dispatch, for example their shipping, to eat.

Die Messung von Materialeigenschaften, beispielsweise bei den vorerwähnten Ballen, ist aber unter anderem aus folgenden Gründen wichtig:The measurement of material properties, for example with the aforementioned bales, but is important for the following reasons, among others:

Die Bauen der vorerwähnten Art werden vor der Verschiffung zusammengepreßt, um ihr Volumen zu verringern, und sie werden dann für die Verschiff ung umreift. Der Rechnungswert der Ballen ist durch das Gewicht der Trockenfaser mit einer festgesetzten Spanne für den Prozentgehalt an Feuchtigkeit bestimmt. Demzufolge gestattet eine genaue Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts eine genaue Festsetzung der Kosten. Überdies werden auch die Verschiffungskosten vom Feuchtigkeitsgehalt beeinflußt, soweit sie auf dem Bruttogewicht beruhen. Außerdem kann die weitere Behandlung an den Empfangsstellcn erfordern, daß der Feuchtigkeitsgehalt in Rechnung gestellt wird, da viele chemische Prozesse nach dem Trockengewicht der zu behandelnden Zellulosefaser gesteuert werden.The structures of the aforementioned type are compressed before shipping in order to increase their volume and they will then be unstrapped for shipping. The invoice value of the bales is through the weight of the dry fiber is determined with a fixed range for the percentage of moisture. Accordingly, an accurate determination of the moisture content allows an accurate determination the cost. In addition, the shipping costs are also influenced by the moisture content, as far as they are based on the gross weight. In addition, further treatment can be carried out at the receiving stations require that moisture content be taken into account as there are many chemical processes can be controlled according to the dry weight of the cellulose fiber to be treated.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die es gestattet, Materialeigenschaften, insbesondere der Feuchtigkeit, der in Frage stehenden Materialien in einfacher Weise direkt bei der ohnehin erforderlichen Behandlung der Materialien, also bei Ballen direkt bei deren Verpressen beispielsweise zum Zwecke der Verschiffung, mitlaufend durchzuführen. The object of the invention is to provide a method and a device of the type mentioned at the beginning create that allows material properties, especially moisture, of the material in question Materials in a simple manner directly in the treatment of the materials, which is necessary anyway in the case of bales directly during their compression, for example for the purpose of shipping, to be carried out concurrently.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 zu entnehmen.The solution to this problem is to be found in the characterizing part of claim 1 and claim 2, respectively remove.

Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Refinements of the device according to the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert; es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawings; it shows

Fie 1 ein Prinzipschaltbild einer Vorrichtung zum ■ - ■■·· ' —'- beeinflussen-Fie 1 is a schematic diagram of a device for ■ - ■■ ·· '—'- influence-

eines Konden-of a condenser

_durch Veränderung des Abstande» der E,ek,rode„ ^^^ ™c^Wh«die Zei.autwendigkei, der Teer,,·* sa.ors⁸ de, da Ma.eria, _by changing the distance "the E, ek, rode" ^^^ ™ c ^W h "the Zei.autwendigkei, the tar ,, · * sa.ors ⁸ de, da Ma.eria,

P,p_ier-^P»ndZel,s₁„ffindu_S,rieod.dgl F ,g. Im na eren Bn ze r,e, en.P, p _i er ^P »ndZel, s ₁ “ ffindu _S , rieod.dgl F, g. In the lower b nz r, e, en.

Vorrichtung nacrDevice according to

i Grundeinheiten , einer Abgleichi basic units, one adjustment

bis 114, bekannt, zwei Frequenzen zu vergleichen, und zwar mittels eines Vorwärts- und Rückwärts- und einerto 114, known to compare two frequencies by means of a forward and backward and one

konstanten-Meßgerät bekannt dessen Meßbehalte, im Schwingungskreis eines Senders hegt und be, der.« die in den Meßbehälter em gemachte, zu messende ΐχαραί..^. hängt sowohl vom Dielektrikum als auc vom Abstand der Platten ab, beispielsweise derconstant measuring device known whose measuring containers, in the oscillation circuit of a transmitter, is and is. " the ΐχαραί .. ^ to be measured made in the measuring container em. depends both on the dielectric as auc on the distance between the plates, for example the

Schließungsgrad einer Ballenpresse, die den Konden- elektrisches Feld zwischen den Platten 110 und 101, Degree of closure of a baler, which eliminates the condensate electric field between the plates 110 and 101,

sator enthält. das eine genaue Messung der Dielektrizitätskonstantecontains sator. that is an accurate measurement of the dielectric constant

Um die Kapazität des Materials im Kondensator gestattet. Die Isolierteile 113 für die Platte 110 kön-Allowed for the capacity of the material in the capacitor. The insulating parts 113 for the plate 110 can

zu messen, der einen integrierten Teil der Vorrich- nen aus Phenolharz oder ähnlichem Material bc-to measure that an integrated part of the devices made of phenolic resin or similar material bc-

tung darstellt, wird dieser mit der Meßeinheit 300 5 stehen, das einer Drucklast von mehr als 210 kg/cm² represents, this will stand with the measuring unit 300 5, which is a pressure load of more than 210 kg / cm ²

verbunden. In der Meßeinheit300 ist, wie Fig. 3 widerstehen kann. Die Platte 110 kann in die Isolie-connected. In the measurement unit 300 is as FIG. 3 can resist. The plate 110 can be

zeigt, ein Meßoszillator variabler Frequenz eingebaut, rung eingebettet und so angeordnet sein, daß einshows a variable frequency measuring oscillator built in, embedded and arranged so that a

dessen Ausgangsfrequenz zum Teil von der Kapazität Kontakt mit geerdeten Bauteilen verhindert wird,whose output frequency is partly prevented by the capacitance contact with earthed components,

des Kondensators 100 bestimmt wird. Änderungen F.ine Seite der Platte 110 ist elektrisch mittels einerof the capacitor 100 is determined. Changes F. One side of the plate 110 is electrical by means of a

in der Kapazität, wie sie durch Änderungen in der io Verbindungsleitung 111 mit einem elektronischenin capacity, as evidenced by changes in the io connecting line 111 with an electronic

Frequenz angezeigt werden, werden von der Meß- Schaltschrank 112 verbunden, der vorzugsweise anFrequency to be displayed are connected by the measuring control cabinet 112 , which is preferably connected to

einheit in Werte der ausgewählten Eigenschaft des der Seite des beweglichen Teils 102 montiert ist. Derunit in values of the selected property of the side of the movable part 102 is mounted. the

zu prüfenden Materials, wie Feuchtigkeitsgehalt, um- Schaltschrank 112 kann die gesamte oder einen TeilMaterial to be tested, such as moisture content, order- control cabinet 112 can be all or part

gewandelt. der Abgleicheinheit 200 und der Meßeinheit 300 changed. the adjustment unit 200 and the measuring unit 300

Die Vorrichtung der Fig. 1 enthält auch eine im 15 enthalten, wie Fig. 3 zeigt. Die Platten 110 und 101 The device of FIG. 1 also includes one included in 15, as shown in FIG. 3. The plates 110 and 101

einzelnen in Fi g. 3 gezeigte Abgleicheinheit 200, um bilden einen Kondensator, dessen Kapazität durch dieindividual in Fi g. 3 balancing unit 200 shown to form a capacitor, the capacitance of which by the

eine Dauerdrift zu kompensieren. Die Drift ist die Gleichung (1) wiedergegeben wird:
Abweichung von einem Gleichgewichtszustand, derto compensate for a permanent drift. The drift is given by equation (1):
Deviation from a state of equilibrium that

in erster Linie auf Umgebungs- und Bestandteils- ~ _ 0,56/1primarily on environmental and component ~ _ 0.56 / 1

änderungen beruht. Die Abgleicheinheit 200 kann 20 /1 ^fl
vorteilhaft mit einem Fühler zur Überwachung derchanges based. The adjustment unit 200 can ^{hold 20/1 fl}
advantageous with a sensor for monitoring the

Meßeinheit 300 und mit einer Vorrichtung zur Ju- Hier ist C die Kapazität in Mikrofarad zwischen stierung der Kapazität des Kondensators 100 ver- den beiden Platten 110 und 101; A ist die Fläche sehen sein, um eine Abweichung von einem vorher der Platte 110 in Quadratzenlimetern; /1 ist der Abeingestellten Bezugswert zu korrigieren. 25 stand zwischen den Platten 110 und 101 und E istMeasuring unit 300 and with a device for measuring. Here C is the capacitance in microfarads between the control of the capacitance of the capacitor 100 and the two plates 110 and 101; A is the area to be seen to be a deviation from a previous one of the plate 110 in square inches; / 1 the set reference value is to be corrected. 25 stood between plates 110 and 101 and E is

In Fig.1 sind außerdem gestrichelt gezeichnete die zusammengesetzte Elektrizitätskonstante des Ma-In Fig. 1 are also shown in dashed lines the composite electricity constant of the Ma-

Steuerleitungen angedeutet, die von dem Kondensator terials, das den Bereich zwischen den Platten 110 undControl lines indicated, the terials of the capacitor, which the area between the plates 110 and

100 zur Abgleicheinheit 200 und zur Meßeinheit 300 101 ausfüllt. C_n ist der dämpfende Teil der gesamten 100 for the adjustment unit 200 and for the measuring unit 300 101 . C _n is the damping part of the whole

verlaufen. Diese Steuerleitungen zeigen an, daß be- Kapazität in Mikrofarad, der die Kapazitätseffekteget lost. These control lines indicate that capacitance in microfarads, which effects the capacitance

stimmte Signale sowohl von der Abgleicheinheit 200 30 der Drahtleitungen und der Abgleicheinheit 200 matched signals from both the wire line matching unit 200 30 and the matching unit 200

aih auch von der Meßeinheit 300 davon abhängen, (s. F i g. 3) enhält.also depend on the measuring unit 300 (see FIG. 3).

wie weit die Prüfung des Materials fortgeschritten ist. Wenn daher die Höhe /; und die Kapazität C₀ in Während einer Prüfungsphase werden Schalter, wie Gleichung (1) genau bekannt sind, so steht die Kapain Fi g. 2 gezeigt, betätigt. In F i g. 2 ist der Konden- zitätsmcssung in direkter Beziehung zur Elektrizitätssator als hydraulische Presse ausgebildet, und zwar 35 konstanten E und ist daher ein Maß für eine aushandelt es sich hierbei um eine Presse, derart, wie gewählte zu prüfende Eigenschaft, wie den Feuchtigsie gewöhnlich in der Pulpe-Industrie verwendet keitsgehalt. des Materials.how far the examination of the material has progressed. Therefore, if the height /; and the capacitance C ₀ in. During a test phase, switches, as equation (1) are exactly known, so is the capacitance Fi g. 2, actuated. In Fig. 2, the condensation measurement is designed in direct relation to the electricity generator as a hydraulic press, namely 35 constant E and is therefore a measure of a press, such as the selected property to be tested, such as the dampness usually in the Pulp industry uses water content. of the material.

wird, um die Pulpe zu Ballen zu pressen. Die Presse Der Einfluß von Veränderungen im dämpfenden enthält eine stationäre Platte 101, die gewöhnlich Teil C_n der Gesamtkapazität der Gleichung (1) wird mit dem Boden des Prüfraums durch Bolzen ver- 4° ebenso wie andere störende Effekte durcrTdie angebunden ist, und ein bewegliches Oberteil 102, dessen wandte Vielfachmeßtechnik beseitigt.
Stellung von einem hydraulischen Stempel 103 ge- Diese Technik sieht eine erste Kapazitätsmessung steuert wird. Die zu prüfenden Werkstoffe, etwa bei einem Abstand h 1 der Platten 101 und 102 des Blätter von Pulpefasern, werden zwischen das Ober- Kondensators in F i c 2 vor und eine zweite Mes- und Unterteil 101 und 102 gelegt. Dann wird mit 45 sung bei einem Abstand /1 2. Die entstandene Ändcdem Stempel 103 Druck angelegt, um das Oberteil rung der Kapazität 1C der beiden Messuneen kann 102 relativ zum festen Bodenteil 101 zu verschieben, aus Gleichung (1) abgeleitet werden und wird durch so daß der Ballen vor dem Verschnüren zusammen- die Gleichung (2) wiedergegeben:
gepreßt wird. Die Bewegung jedes Ballens vor undto bale the pulp. The press The influence of changes in the damping contains a stationary plate 101, which is usually part C _{n of} the total capacity of equation (1) connected to the floor of the test room by bolts, as well as other disturbing effects, and a movable one Upper part 102, which eliminated multiple measurement technology.
Position by a hydraulic ram 103 overall This technique provides a first capacitance measurement is controlled. The materials to be tested, approximately at a distance h 1 between the plates 101 and 102 of the sheets of pulp fibers, are placed between the upper condenser in F ic 2 and a second measuring and lower part 101 and 102 . Then with 45 solution at a distance / 1 2. The resulting change is applied to the stamp 103 pressure to shift the top division of the capacitance 1C of the two measuring units 102 relative to the fixed bottom part 101 , can be derived from equation (1) and is given by so that the bale together before tying - equation (2) is given:
is pressed. The movement of each bale in front of and

nach dem Zusammenpressen ist durch Pfeile ange- 50 _r _ „. _ _ I E_x ΕΛ _ηλ after compression is indicated by arrows 50 _r _ ". _ _ IE _x ΕΛ _ηλ

zeigt, die auf der Kompressionsachse des Konden- C 2 - υ,56Λ I — ^-j U)shows that on the compression axis of the condens- C 2 - υ, 56Λ I - ^ -j U)

sators 100 senkrecht stehen. ² sators 100 stand vertically. ²

Der Kondensator 100 ist so ausgeführt, daß er Hierin ist E1 die Dielektrizitätskonstante des zwiausgewählte Eigenschaften während des Prüfvorgan- sehen den beiden Platten befindlichen Materials beim ges zu messen gestattet. Zu diesem Zweck enthält 55 ersten Abstand /; 1, und El ist die Diclcktrizitätsdas bewegliche Teil 102 eine Platte 110 aus Metall, konstante des zwischen den Platten befindlichen Madie zusammen mit der Platte 101 die beiden Elektro- terials beim zweiten Abstand hl. Cl ist die Kapaden des Kondensators bildet. Die Platte 110 ist vom zität für eine Dielektrizitätskonstante El bei einem beweglichen Teil 102 und vom Ballen durch Isolier- Abstand /11 der Platten des Kondensators, während teile 113 isoliert. Die andere Platte 101 ist elektrisch 60 C 2 die Kapazität für eine Dielektrizitätskonstante E 2 geerdet. Bei dem gezeigten Aufbau hat die Platte bei einem Abstand Λ 2 der Platten des Kondensators 110 eine größere Oberfläche als der Querschnitt des ist, und weiterhin A die Fläche der aktiven Platte des größten zu komprimierenden Ballens, kann abcrklci- Kondensators bedeutet.The capacitor 100 is designed in such a way that it allows E 1 to measure the dielectric constant of the material located on the two plates during the test procedure. For this purpose, 55 contains the first spacing /; 1, and El is the density the movable part 102 is a plate 110 made of metal, the Madie located between the plates together with the plate 101 constant the two electrical terials at the second distance hl. Cl is which forms the capacities of the capacitor. The plate 110 is from the zität for a dielectric constant El in a movable part 102 and from the ball by insulating distance / 11 of the plates of the capacitor, while parts 113 are isolated. The other plate 101 is electrically grounded 60 C 2 the capacitance for a dielectric constant E 2. In the construction shown, at a distance Λ 2 of the plates of the capacitor 110 , the plate has a larger surface than the cross-section of the actual, and furthermore A is the area of the active plate of the largest ball to be compressed, abcrklci- capacitor.

ner als die untere Fläche des Teils 102 sein. Bei dem Die Kapazitätsänderung IC nach Gleichung (2)ner than the lower surface of part 102 . The change in capacitance IC according to equation (2)

gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Platte 110 G₅ entspricht den Abständen /11 und hl des Kondcn-The embodiment shown are the plate 110 G ₅ corresponds to the distances / 11 and hl of the condenser

und die Isolierteile 113 auf Flächen innerhalb der sators mit hoher Präzision.and the insulating members 113 on surfaces inside the sators with high precision.

Tragsäule des Kondensators 100 beschränkt. Dem- Für Messungen in genauen Höhen und Steuerentsprechend besteht ein praktisch gleichförmiges operationen besitzt dci Kondensator 100 der F i c 2 Support column of the capacitor 100 limited. Accordingly, for measurements at precise heights and control there is a practically uniform operation possesses the dci capacitor 100 of the F ic 2

Schalter SHM bis SWS sowie ein Paar von Fotozellen 125-1 und 125-2. Die Fotozellen zeigen an, ob der Kondensator besetzt ist. Die mit den Schaltern verbundenen Steuerfunktionen werden in Verbindung mit der Abgleicheinheit 200 und der Meßeinheit 300 der F i g. 3 erläutert. Die Schalter besitzen hohe Empfindlichkeit bei geringer Bewegungstoleranz bzw. kurze Schaltwege. In einem Versuchsmodell wurden Schalter mit einer maximalen Bewegungstoleranz von 0,013 mm verwendet. Für diese Genauigkeit sind die Schalter gekapselt, und der zugehörige Schallarm 123 ist in einem Lager geführt.Switches SHM to SWS and a pair of photocells 125-1 and 125-2. The photocells indicate whether the capacitor is occupied. The control functions associated with the switches are used in conjunction with the adjustment unit 200 and the measurement unit 300 of FIG. 3 explained. The switches have high sensitivity with low movement tolerance or short switching paths. In an experimental model, switches with a maximum movement tolerance of 0.013 mm were used. For this accuracy, the switches are encapsulated and the associated sound arm 123 is guided in a warehouse.

Aus Fig.2 ersieht man, daß der SchalterSW-i mit einem Anschlagstift 121 betätigt wird, der an einer der Tragsäulen der Ballenpresse befestigt ist. Die anderen Schalter SW-I bis 5^-5 sind in dem Gehäuse 122 enthalten, das an der Grundplatte 102 befestigt ist. Der erste Schalter SHM ist nur geschlossen, wenn die obere Platte 102 in ihrer Ruhestellung ist. Die anderen Schalter werden nacheinander durch den Schaltarm 123 betätigt, der fest an der Platte 102 angebracht ist. Während der Bewegung der oberen Platte betätigt der Schaltarm 123 nacheinander die Schalter SW-2 bis SW-5. Die Schalter 5¹IV-I bis SWS überwachen die verschiedenen Abstände der beiden Platten 110 und 101. So wird der erste Schalter SW-I betätigt, wenn der Abstand ein Maximum ist. während der zweite Schalter bei einem verringerten Abstand wirksam wird usw.From Figure 2 it can be seen that the switch SW-i is actuated with a stop pin 121 which is attached to one of the support columns of the baler. The other switches SW-I to 5 ^ -5 are contained in the housing 122 which is attached to the base plate 102. The first switch SHM is only closed when the top plate 102 is in its rest position. The other switches are operated in sequence by the switch arm 123 which is fixedly attached to the plate 102. During the movement of the top plate, the switch arm 123 sequentially operates the switches SW-2 to SW-5. The switches 5 ¹ IV-I to SWS monitor the different distances between the two plates 110 and 101. The first switch SW-I is actuated when the distance is a maximum. while the second switch takes effect at a reduced distance, and so on.

Die Arbeitsweise des Kondensators 100 der F i g. 2 ergibt sich aus einer näheren Beschreibung der Abgleicheinheit 200 und der Meßeinheit 100 an Hand des Diagramms der Fig. 3. Die Meßeinheit 300 enthält einen Meßoszillator 301, welcher von dem Kondensator 100 gesteuert wird, wie die gestrichelt gezeichneten Steuerleitungen andeuten.The operation of the capacitor 100 of FIG. 2 results from a more detailed description of the adjustment unit 200 and the measuring unit 100 on the basis of the diagram in FIG. 3. The measuring unit 300 contains a measuring oscillator 301, which is controlled by the capacitor 100, like those shown in dashed lines Indicate control lines.

Änderungen der Kapazität des Kondensators.z.B. bei einem dielektrischen Material mit relativ hohem Feuchtigkeitsgehalt, können Frequenzänderungen bis zu 20 000 Hz im Meßoszillator 301 mit variabler Frequenz verursachen, wobei der Meßoszillator 301 beispielsweise im Bereich von etwa 2 Megahertz arbeiten kann.Changes in the capacitance of the capacitor, e.g. for a dielectric material with a relatively high Moisture content, frequency changes can be up to 20,000 Hz in the measuring oscillator 301 with variable Cause frequency, the measuring oscillator 301 working, for example, in the range of about 2 megahertz can.

Die Frequenzänderung des Meßoszillators 201 ist bei kleinen Änderungen von der Kapazitätsänderung des Kreises linear abhängig, wie aus Gleichung (3) hervorgeht:In the case of small changes, the change in frequency of the measuring oscillator 201 depends on the change in capacitance of the circle is linearly dependent, as can be seen from equation (3):

det. Das Tor 322 hat zwei äußere Schalter 323 und 324, welche die Schalter SHM bzw. SHM des Kondensators 100 sein können oder von diesen Schaltern gesteuert werden. Der Frequenzzähler 333 zählt vorwärts und rückwärts und besitzt zwei äußere Schalter 334 und 335. Der Schalter 334 löscht den Inhalt des Frequenzzählers zu Beginn jeder Prüfoperation. Der Schalter 334 kann der Schalter SW-I des Kondensators 100 sein oder von diesem gesteuert werden.det. The gate 322 has two outer switches 323 and 324, which can be the switches SHM and SHM, respectively, of the capacitor 100 or are controlled by these switches. The frequency counter 333 counts up and down and has two external switches 334 and 335. The switch 334 clears the contents of the frequency counter at the beginning of each test operation. Switch 334 may be or controlled by switch SW-I of capacitor 100.

Der Schaller 335 schaltet den Lauf des Frequenzzählers 333 um. Der Schalter 335 kann der Schalter SH/-3 sein oder von diesem gesteuert werden. Schließlich ist in der Meßeinheit 300 ein Drucker 341 enthalten, der den verbleibenden Zählwert aufzeichnet. Dieser Drucker wird mit dem Schalter 342 gesteuert, welcher der Schalter SH⁷-5 sein kann oder von diesem gesteuert werden kann.The Schaller 335 switches the running of the frequency counter 333. Switch 335 can be or controlled by switch SH / -3. Finally, the measuring unit 300 contains a printer 341 which records the remaining count. This printer is controlled by switch 342, which ^{can be switch SH 7} -5 or can be controlled by this.

Das Meßsystem nach F i g. 3 zeigt die Dielektrizitätskonstante des Materials an, indem die Kapazität bei zwei unterschiedlichen Plattenabständen des Kondensators 100 gemessen wird, in dem sich das zu prüfende Material befindet.The measuring system according to FIG. 3 indicates the dielectric constant of the material by the capacitance at two different plate distances of the capacitor 100 is measured, in which the to test material is located.

Geht man von dieser Voraussetzung aus, dann sind hier die Dielektrizitätskonstanten El und E 2 der Gleichung (2) dem Prüfmaterial bei den Abständen /il und /i2 der Platten 101 und 110 zugeordnet. Die experimentelle Prüfung hat gezeigt, daß im allgemeinen eine eindeutige Beziehung zwischen den beiden Dielektrizitätskonstanten El und E2 besteht, so daß die Kapazitätsänderung .1C für die beiden Abstände h 1 und h 2 eine Funktion der effektiven Dielektrizitätskonstanten E des Prüfmaterials ist, wie Gleichung (4) zeigt:Assuming this assumption, the dielectric constants E1 and E 2 of equation (2) are assigned to the test material at the distances / il and / i2 of the plates 101 and 110. The experimental test has shown that there is generally a clear relationship between the two dielectric constants El and E2, so that the change in capacitance .1C for the two distances h 1 and h 2 is a function of the effective dielectric constant E of the test material, as equation (4 ) indicates:

JC(/il-A2) = Jt/(E)JC (/ il-A2) = Jt / (E)

Aj = -Aj = -

1 /1 /

ACAC

(3)(3)

so daßso that

Darin ist / die Frequenz, bei der die Änderung stattfindet; C die Kapazität, bei der die Veränderung stattfindet, A: eine Kalibrierungskonstantc und 1/ die angezeigte Frequenzänderung, die mit der Kapazitätsänderung . 1C verknüpft ist.Where / is the frequency at which the change takes place; C is the capacitance at which the change takes place, A: a calibration constant c and 1 / the displayed frequency change that corresponds to the change in capacitance. 1 C is linked.

Somit ist für alle praktischen Zwecke die angezeigte Frequenzänderung ein Maß für die zugehörige Kapazitätsänderung. Umgekehrt ist eine Änderung in der Kapazität mit der Dielektrizitätskonstante verbunden, wie in Gleichung (2) gezeigt.Thus, for all practical purposes, this is the one indicated Frequency change a measure of the associated change in capacitance. The reverse is a change related in capacitance to dielectric constant as shown in equation (2).

Die Stromtorcinhcit 310 enthält ein elektronisches ⁶S Tor 322, welches bei Betätigung einen Schaltwcg vom Mcßoszillator 301 zu dem Frequenzzähler 333 in der Stromtorcinhcit 310 für eine vorbestimmte Zeit bil-Hierin ist AC (/il — /i2) die Kapazitätsänderung für die beiden Abstände /11 und h 2 der Platten des Kondensators; k ist eine Kalibrierungskonstante, und /(E) ist eine eindeutige Funktion der effektiven Dielektrizitätskonstanten E des zu prüfenden Materials. Um eine Kapazitätsmessung bei den beiden unterschiedlichen Abständen /11 und h 2 der Platten 110 und 101 auszuführen, ist der Kondensator 100 nach Fig. 3 mit Schaltern Si-F-I und SW-A versehen. Der Kondensator 100 enthält den Schalter SW-I. um den Zähler umzukehren, und den Schalter SWS zur Steuerung des Druckers.The Stromtorcinhcit 310 includes an electronic ⁶ S gate 322, which upon actuation of a Schaltwcg from Mcßoszillator 301 to the frequency counter 333 in the Stromtorcinhcit 310 for a predetermined time bil-Herein, AC (/ il - / i2) the change in capacitance of the two distances / 11 and h 2 of the plates of the capacitor; k is a calibration constant and / (E) is a unique function of the effective dielectric constant E of the material under test. In order to carry out a capacitance measurement at the two different distances / 11 and h 2 of the plates 110 and 101, the capacitor 100 according to FIG. 3 is provided with switches Si-FI and SW-A . The capacitor 100 includes the switch SW-I. to reverse the counter and the switch SWS to control the printer.

Dementsprechend sind den beiden Abständen h 1 und /1 i im Stromtor 322 der Meßeinheit 300 zwei Schalter 323 und 324 zugeordnet, die mit· den Schaltern SWΛ bzw. SW-4 verknüpft sind. Für den Frequenzzähler 333 ist der äußere Schalter 335 mit dem Schalter SW-3 verknüpft. Außerdem hat der Frequenzzähler einen äußeren Schalter 334, der mit derr Schalter SHM verbunden ist. Der Endschalter SW-i des Kondensators 100 ist mit dem äußeren Schaltei 342 des Druckers 341 verbunden.Correspondingly, two switches 323 and 324 are assigned to the two distances h 1 and / 1 i in the current gate 322 of the measuring unit 300 and are linked to the switches SWΛ and SW-4. For the frequency counter 333, the external switch 335 is linked to the switch SW-3 . The frequency counter also has an external switch 334 connected to switch SHM. The limit switch SW-i of the capacitor 100 is connected to the outer switch 342 of the printer 341.

Nach F i g. 3 enthält die Abgleicheinheit 200 nu: einen von Hand justierbaren Kondensator 215. Diesi Art Justierung reicht für die Fehlerkompensation ausAccording to FIG. 3, the adjustment unit 200 contains: a manually adjustable capacitor 215. Diesi Type of adjustment is sufficient for error compensation

Die Betätigung des Meßsystems nach F i g. 3 ge schicht in folgender Weise:The operation of the measuring system according to FIG. 3 story in the following way:

Zu Beginn wird der Schalter SHM des Kondensa tors 100 betätigt, wodurch der Frequenzzähler 333 ii die Nullstellung gebracht wird. Wird nun, wie darge stellt, ein Ballen Papierfasern im Raum zwischen dei Platten des Kondensators eingesetzt, so erreicht diAt the beginning, the switch SHM of the capacitor 100 is operated, whereby the frequency counter 333 ii the zero position is brought. If now, as shown, a bale of paper fibers in the space between the Plates of the capacitor are used, so achieved di

Platte 110 den Abstand /ι 1 in bezug zur ortsfesten Platte 101. In dieser Stellung betätigt der Schalterarm 123 den Schalter SW-I, der das Tor 322 für eine vorbcslimmtc Zeit schließt, beispielsweise für 'm bis Viii» Sekunde. Während dieses Intervalls zählt der Frec]uenzzählcr333 die Schwingungen des Meßoszillators 301 variabler Frequenz.Plate 110 the distance / ι 1 in relation to the stationary plate 101. In this position, the switch arm 123 actuates the switch SW-I, which closes the gate 322 for a predetermined time, for example for 1 to 4 seconds. During this interval the frequency counter 333 counts the oscillations of the measuring oscillator 301 of variable frequency.

Wenn «lie Kompression des Ballens weiter fortschreitet, dann betätigt der Schaltarm 123 den Schalter 5¹H¹O, wodurch die Zählrichtung des Frequenzzählers 333 umgekehrt wird. Die Messung läuft weiter bis zu einem Punkt, in dem der Abstand der Platten gleich hl ist und der vierte Schalter .91^-4 betätigt wird, um wieder den Meßoszillator über das Tor 322 an den Frequenzzähler für die gleiche Zeitspanne anzuschließen. Weil der Frequenzzähler diesmal jedoch du.ch den dritten SchalterSW-3 in seiner Zählrichtung umgekehrt worden ist, wird der zuvor entstandene Zählwert um eine Einheit für jede gezählteWhen the compression of the bale continues, the switching arm 123 actuates the switch 5 ¹ H ¹ O, whereby the counting direction of the frequency counter 333 is reversed. The measurement continues to a point at which the distance between the plates is equal to hl and the fourth switch .91 ^ -4 is actuated in order to reconnect the measuring oscillator via gate 322 to the frequency counter for the same period of time. However, because the frequency counter has been reversed in its counting direction by the third switch SW-3 this time, the previously generated count value is counted by one unit for each

Schwingung während dieses zweiten über das Toi laufenden Zeitintervalls vermindert. Im Ergebnis is: der Nettowert des Frequenzzählers am Ende de; Meß- bzw. Prüfvorgangs ein Maß für die Kapazitätdifferenz IC in Gleichung(3). So kann der vom Frequenzzähler angezeigte Differenzwert direkt in Einheiten der Dielektrizitätskonstanten geeicht werden und er stellt somit den Feuchtigkeitsgehalt des zi messenden Materials dar.Vibration reduced during this second time interval running over the Toi. The result is: the net value of the frequency counter at the end of de; Measuring or testing process a measure of the difference in capacitance IC in equation (3). In this way, the difference value displayed by the frequency counter can be displayed directly in units the dielectric constant are calibrated and it thus represents the moisture content of the zi measuring material.

Da die Zählung differenziert und durch differen zierte Kombination zweier Frequenzen erfolgt, wer den die normalerweise auftretenden Drift- odei Steuereffekte praktisch durch die Subtraktion dei Zählwerte ausgeschaltet. Fehler infolge einer Brutto Frequenzänderung im Meßoszillator 301, wie si< durch die Zählung für den ersten Abstand /11 ange zeigt werden, werden durch gelegentliche Prüfung de Oszillatorfrequenz und Justierung der Abgleicheinhei 200 vermieden.Since the count is differentiated and takes place through a differentiated combination of two frequencies, who the normally occurring drift or control effects practically by subtracting the Counts switched off. Error as a result of a gross frequency change in the measuring oscillator 301, such as si < indicated by the count for the first distance / 11 are shown by occasionally checking the oscillator frequency and adjusting the adjustment unit 200 avoided.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Method of measuring the dielectric constant influencing properties of a material, which at least to a small extent Is compressible, in particular the moisture content, the composition and the Density, in which the material between the plates of a measuring capacitor, which is used as the frequency-determining Element is contained in the resonant circuit of a measuring oscillator, is brought, and at which measured the frequency difference between a first and a second measuring position of the plates " is characterized by that the density of the material at the transition of the plates from the first to the second measuring position with a noticeable change in the dielectric constant and that the frequency difference between the two measuring positions of the plates by counting up the frequency of the Measuring oscillator during a certain time interval in the first measuring position of the plates and counting down for an equal time interval is obtained at the second measurement position.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1 for measuring the dielectric constant influencing properties of a material which is at least slightly compressible, in particular the moisture content, the composition and the density, with a capacitor that separates the material between its accommodates adjustable plates and is contained as a frequency-determining element in the oscillating circuit of a measuring oscillator, and with a measuring device for measuring the frequency difference between a first and second measuring position of the plates, characterized in that the stroke of the plates (101, 110) between the first and second measuring position (/ 11 or h 2) is dimensioned in such a way that the density of the material can be changed during the transition of the plates from the first to the second measuring position with a noticeable change in the dielectric constant and that for measuring the frequency difference between the first and second measuring position the Plates (101, 110) a reversible in its counting direction frequency counter (333) is provided, which with the output of the measuring oscillator (301) via an oscillator oscillation in the first or second measuring position (h 1 or h 2) during a certain time interval transmitting circuit (322) is connected, and which has means (335) for reversing the counting direction when the plates pass from the first to the second measuring position (/ 11 or h 2).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the oscillator vibration passing circuit (322) has a plurality of switches (323, 324) which, when there is a change the distance between the plates (101, 110) can be actuated automatically one after the other.

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the means for reversing the counting direction consist of a first switch (335), that the frequency counter (333) has a second switch (334) for deleting the count display and that these two switches (335, 33 ⁴ ) ^{can be} controlled by further switches (SWi, SI '/ 3) on the capacitor as a function of the distance between the plates.