DE2005528A1 - Arrangement for determining a measured value which causes attenuation of microwaves on solid samples. A'nm: Canadian Patents and Development Ltd., Ottawa - Google Patents
Arrangement for determining a measured value which causes attenuation of microwaves on solid samples. A'nm: Canadian Patents and Development Ltd., OttawaInfo
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- G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
- G01N22/04—Investigating moisture content
Description
Canadian Patents and Development LimitedCanadian Patents and Development Limited
275 Slater Street Ottawa 4, Ontario, Kanada275 Slater Street Ottawa 4, Ontario, Canada
6. 2. 1970 Sp/to
L 8955February 6, 1970 Sp / to
L 8955
Anordnung zur Bestimmung eines eine Dämpfung von Mikrowellen hervorrufenden Meßwertes an Festkörperproben.Arrangement for determining a measured value which causes attenuation of microwaves on solid samples.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Bestimmung eines eine Dämpfung oder Absorption von Mikrowellen hervorrufenden Meßwertes an flachen Festkörperproben mit einem seitens eines Mikrowellensenders beaufschlagten, einseitig abgeschlossenen Hohlleiters, welcher einen Schlitz zum Hindurchführen der Probe in den Hohlleiter aufweist, zumindest einen zugeordneten Meßfühler sowie einer diesem nachgeordneten Anzeige- und Auswerteschaltung. Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, dient die Anordnung zum Bestimmen des Feuchtigkeitsgehaltes eines hygroskopischen Filmes oder einer hygroskopischen Bahn, beispielsweise bestehend aus Faserstoff, Gewebe, Zellstoff oder regenerierter Zellulose, während der Herstellung der Bahn unter Ausnutzung der Änderung der Eigenschaften von Mikrowellen infolge des Feuchtigkeitsgehalts der Bahn.The invention relates to an arrangement for determining a a measurement value causing attenuation or absorption of microwaves on flat solid samples with one side Microwave transmitter acted upon, one-sided closed waveguide, which has a slot for passing the sample has in the waveguide, at least one associated measuring sensor and a display and evaluation circuit downstream of this. In particular, but not exclusively, the arrangement is used to determine the moisture content of a hygroscopic film or a hygroscopic sheet, for example consisting of pulp, fabric, cellulose or regenerated cellulose, during the manufacture of the web by taking advantage of the change in the properties of microwaves due to the moisture content of the web.
Es sind bereits mehrere mechanische Anordnungen zum Bestimmen der Eigenschaften einer eine Papiererzeugungsanlage durchlaufenden Papierbahn mit Hilfe sich tenkrecht zur Papierebene fortpflanzender elektromagnetischer Wellen bekannt geworden. Diese Anordnungen weieen jedoch den Nachteil auf, daß das Abtasten unvermeidbar langsam vor sich geht und dazu führt, daß weite Bereiche der Papier-There are already several mechanical arrangements for determining the properties of a paper-making plant passing through Paper web with the help of propagating perpendicular to the plane of the paper electromagnetic waves became known. However, these arrangements have the disadvantage that scanning is unavoidable goes on slowly and leads to large areas of the paper
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bahn vom Abtastvorgang nicht erfaßt werden. Um diese Nachteile mechanischer Anordnungen zu beseitigen, ist bereits eine Anordnung entwickelt worden, um unter Verwendung der Dämpfung von Mikrowellen infolge des Feuchtigkeitsgehalts der Bahn die Eigenschaften einer Papierbahn in einer Papiererzeugungsanlage zu bestimmen.path cannot be detected by the scanning process. In order to eliminate these disadvantages of mechanical arrangements, there is already an arrangement has been developed using the attenuation of microwaves due to the moisture content of the web's properties to determine a paper web in a paper making plant.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Anordnung insbesondere zum Bestimmen des Feuchtigkeitsgehalts einer Probe zu schaffen, mit welcher Meßwertsschwankungen in der Probe schneller und genauer als bisher ermittelt werden können. Erreicht wird dies allgemein dadurch, daß die elektrischen Feldvektoren im wesentlichen senkrecht zu dem Durchtrittsquerschnitt des Schlitzes verlaufen und daß mehrere Meßfühler, welche auf zumindest einen Kennwert der Mikrowellen ansprechen, in einer im wesentlichen zu dem Schlitz parallelen Richtung bzw. parallel ?ur Probenebene an dem Hohlleiter angeordnet sind.The invention is based on the object of creating an arrangement which is improved in comparison, in particular for determining the moisture content of a sample, with which measured value fluctuations in the sample can be determined more quickly and more accurately than before. This is generally achieved in that the electric field vectors run essentially perpendicular to the passage cross section of the slot and that several sensors, which respond to at least one characteristic value of the microwaves, in a direction essentially parallel to the slot or parallel to the sample plane on the Waveguides are arranged.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:The invention is explained below with reference to an embodiment shown in the drawings. Show it:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordi ;· 1 shows an embodiment of an arrangement according to the invention ;
in schematisch perspektivischer Darstellung, Fig. 2 eine einen Bestandteil der Anordnung nach Fig. 1 bilden ' Anzeige- und Auswerteschaitung in Blockschaltbildda rstellung.schematically in a perspective view; Fig. 2 is a a part of the arrangement of FIG. 1 'indicating and Auswerteschaitung in block diagram form rstellung there.
Die in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Anordnung ist zur laufer; den überwachung des Feuchtigkeitsgehaltes einer Papierbahn in e Papiererzeugungsanlage bestimmt, um den Feuchtigkeitsgehalt inr halb bestimmter Grenzen zu halten. Ein Mikrowellen-Hohlleiter 1 von rechteckförmigem Querschnitt mit Schmalseiten 3,4, einer de The inventive arrangement shown in Fig. 1 is for running; determined to monitor the moisture content of a paper web in e paper manufacturing plant, to keep the moisture content inr semi certain limits. A microwave waveguide 1 of rectangular cross-section with narrow sides 3, 4, one de
gegenüber breiteren Oberseite 5 sowie einer entsprechenden Unter- ; seite 6 weist an der Ober- und Unterseite zwei miteinander in Aus- ; richtung befindliche Längsschlitze 2 auf.compared to the wider top 5 and a corresponding lower ; Page 6 has two in alignment on the top and bottom; direction located longitudinal slots 2.
Ein durch eine (nicht gezeigte) Papiererzeugungsanlage verlaufendes Papier 7 in Bahnform wird durch die Schlitze 2 geführt und kann durch Mikrowellen untersucht werden, um einen Kennwert, beispielsweise den Feuchtigkeitsgehalt eines Papiers bekannter Stärke, zu bestimmen. Ein auf geringe Leistung ausgelegter Mikrowellensender 8 speist seine Energie in den Hohlleiter 1 ein, so daß die Richtung des elektrischen Feldes gemäß Vektorpfeilen 9 in Fig. 1 verläuft. Der Hohlleiter 1 ist an seinem dem Sender 8 abgewandten Ende mit einem Hohlleiterabschluß 10 versehen. ;One passing through a papermaking plant (not shown) Paper 7 in web form is guided through the slits 2 and can be examined by microwaves in order to determine a characteristic value, for example determine the moisture content of a paper of known thickness. A microwave transmitter designed for low power 8 feeds its energy into the waveguide 1, so that the direction of the electric field according to vector arrows 9 in FIG runs. The waveguide 1 is provided with a waveguide termination 10 at its end facing away from the transmitter 8. ;
An der Schmalseite 3 des Hohlleiters 1 sind mehrere Meßfühler Π, 12,^ 13. 14, 15, 16, 17, 18, 19 zum Beispiel in Form von Tastköpfen, Drahtschleifen oder Öffnungen im Hohlleiter vorgesehen, welche Energie auszukoppeln vermögen. Diese Meßfühler könnten wahlweise gleichermaßen auch an der Oberseite 5 oder in jeder anderen geeigneten Lage vorgesehen sein. Die Meßfühler sind gemäß Fig. 1 in gleichen Abständen voneinander angeordnet, jedoch kann der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Paaren von Meßfühlern auch unterschiedlich sein, wenn die Charakteristik der Anordnung geändert werden soll.On the narrow side 3 of the waveguide 1 several sensors Π, 12, ^ 13. 14, 15, 16, 17, 18, 19, for example in the form of probes, wire loops or openings in the waveguide, which are able to couple energy. These measuring sensors could alternatively also be provided on the upper side 5 or in any other suitable position. The sensors are arranged at equal distances from one another as shown in FIG. 1, but the distance between successive pairs of sensors can also be different if the characteristic of the arrangement is to be changed.
Jeder der Meßfühler 11 bis 19 ist über eine entsprechende Leitung 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 an eine Anzeige- und Auswerteschaltung 30 mit einem Oszillographen 31 angeschlossen. Während das Papier 7 die Papiererzeugungeanlage und damit, auch den im Hohlleiter 1 vorgesehenen Schlitz 2 durchläuft, wandern die von demEach of the measuring sensors 11 to 19 is connected to a display and evaluation circuit 30 with an oscilloscope 31 via a corresponding line 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29. While the paper 7 passes through the paper production plant and thus also the slot 2 provided in the waveguide 1, the migrate from the
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Sender 8 ausgestrahlten Mikrowellen durch den Hohlleiter 1 zum Hohlleiterabschluß 10 hin. Infolge des Feuchtigkeitsgehalts des Papiers 7 werden die Mikrowellen auf einen Wert abgeschwächt, der vom Feuchtigkeitsgehalt des Papiers 7 an dieser bestimmten Stelle abhängig ist. Der dem Meßfühler 12 gegenüberliegende Bereich des Papiers 7 kann beispielsweise auf einen anderen Feuchtigkeitsgrad gesättigt sein als der gegenüber dem Meßfühler 17 befindliche Bej-eioh des Papiers. Dies ergäbe eine unterschiedliche Dämpfung der Mikrowellen an diesen beiden, den Meßfühlern 12 und 17 gegenüberliegenden Stellen. Eine Kurvendarstellung des Feuchtigkeitsgehalts des Papiers 7 über dessen Breite erhält man durch den Oszillographen 31, wenn diesem die Spannungsdifferenz bzw. das Spannungsverhältnis zwischen angrenzenden Paaren von Meßfühlern 11 und 12, 12 und 13, usw. längs des Hohlleiters zugeführt wird. Wird festgestellt, daß sich der Feuchtigkeitsgehalt über die Breite des Papiers 7 an irgendeiner bestimmten Stelle nicht in vorgewählten Grenzen hält, dann kann entweder von Hand oder elektromechanisch eine Einstellung an einer (nicht dargestellten) Trocknungseinrichtung erfolgen, wodurch der Feuchtigkeitsgehalt des Papiers an dieser bestimmten Stelle auf die vorgewählten Grenzen eingeregelt wird.Transmitter 8 emitted microwaves through the waveguide 1 to the waveguide termination 10. As a result of the moisture content of the paper 7, the microwaves are attenuated to a value which is dependent on the moisture content of the paper 7 at this particular point. The area of the paper 7 opposite the measuring sensor 12 can, for example, be saturated to a different degree of moisture than the area of the paper located opposite the measuring sensor 17. This would result in different attenuation of the microwaves at these two points opposite the sensors 12 and 17. A graph of the moisture content of the paper 7 over its width is obtained by the oscilloscope 31 when the voltage difference or the voltage ratio between adjacent pairs of sensors 11 and 12, 12 and 13, etc. along the waveguide is fed to it. If it is found that the moisture content over the width of the paper 7 at any particular point does not hold within preselected limits, then an adjustment can be made either manually or electromechanically on a drying device (not shown), whereby the moisture content of the paper at this particular point is adjusted to the preselected limits.
Der Bildschirm des Oszillographen 31 ist so eingeteilt, daß er den Feuchtigkeitsgehalt des Papiers 7 in Prozent abzulesen gestattet, wobei die BiI dschtrmabszisse der Papierbreite entspricht. Somit kann bestimmt werden, ob ein bestimmter in Bahnrirhtung ver laufender Teil des Papiere 7 zu naß oder zu trocken ist, so daß nur in diesem bestimmten Teil der Bahn eine Regelung durchgeführt zu werden braucht. Diese Information, welche den Feuchtigkeitsgehalt über die gesamte Breite des Papiere darstellt, ist in einer Papiererzeugungsanlage von weit größerer Bedeutung al· eine solche, The screen of the oscilloscope 31 is divided so that it allows the moisture content of the paper 7 to be read off in percent, the image abscissa corresponding to the width of the paper. It can thus be determined whether a certain part of the paper 7 running in web direction is too wet or too dry , so that a control only needs to be carried out in this specific part of the web. This information, which shows the moisture content over the entire width of the paper, is far more important in a paper production plant than
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welche gemäß dem Stand der Technik nur einen relativ kleinen Bereich des Papiers unter Verwendung einer weniger empfindlichen Anordnung erfaßt.which according to the prior art only covers a relatively small area of the paper is detected using a less sensitive arrangement.
Die Beziehung zwischen dem prozentualen Feuchtigkeitsgehalt des Papiers und der Dämpfung der Mikrowellen in einem bestimmten Punkt wird empirisch ermittelt. Wird als Ausgangspunkt der n-te Teil des Mikrowellensignals angenommen, welches von dem Meßfühler 1 6 in die Schaltung 30 eingespeist wird, und verstärkt die Schaltung 30 quadratisch, wobei an deren Ausgang eine Spannung von beispielsweise V Volt erscheint, dann sindThe relationship between the percentage of moisture in the paper and the attenuation of microwaves in a given Point is determined empirically. If the starting point is assumed to be the nth part of the microwave signal, which is from the sensor 1 6 is fed into the circuit 30, and amplifies the circuit 30 quadratically, with a voltage at its output of V volts, for example, then are
V - V η V(n-1)V - V η V (n-1)
proportional zur Leistungsdifferenz zwischen! benachbarten Meßfühlern, die bei ver- jproportional to the difference in performance between! neighboring sensors, which are j
schiedenen Indizes _^n_unter der Voraussetzung einer einheitlichen Hohlleiter-Dämpfung !different indices _ ^ n_ under the condition uniform waveguide attenuation!
variiert: 'varies: '
fn-1)fn-1)
gleich dem Verhältnis der Ausgangsgrößen benachbarter Meßfühler, welches für verschiedenen Indizes _n unter der Voraussetzung einer einheitlichen Dämpfung konstant ist.equal to the ratio of the outputs of adjacent sensors which _n for various indices assuming a uniform attenuation con stant is.
Wird die Beziehung (I) auf die erfindungegemSße Anordnung angewendet, dann erhält man auf dem Oszillographen 31 ein Oszillo- gramm, welches einer Darstellung der Werte V -V7 überIf the relationship (I) is applied to the arrangement according to the invention, an oscillogram is obtained on the oscilloscope 31 , which is a representation of the values V -V 7
η (n-1)η (n-1)
die Breite des Papiere 7 entspricht. Wenn die so erhaltene Kurve ei mn konstanten prozentualen Feuchtigkeitsgehalt anzeigt, ergibt sich ein exponentiell abklingender Verlauf. the width of the paper 7 corresponds. If the curve obtained in this way shows a constant percentage moisture content, the result is an exponentially decaying course.
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Wird andererseits die Beziehung (2) auf die erfindungsgemäße Anordnung angewendet, dann ist das Oszillogramm eine FolgeOn the other hand, if relation (2) is applied to the arrangement according to the invention, the oscillogram is a consequence
Vn
der Werte — , die auf dem Oszillographen 31 als eine hori-V n
of the values - displayed on the oscilloscope 31 as a horizontal
zontale Linie erscheinen, welche den prozentualen Feuchtigkeitsgehalt über die Breite der Papierbahn 7 darstellt. Es kann, wie sich versteht, jedes beliebige Verhältnis durch Änderung der Verbindungen der Meßfühler 11 bis 19 oder des Abstandes zwischen den Meßfühlerpaaren erzielt werden.zontal line appear showing the percentage of moisture content represents across the width of the paper web 7. It can, as is understood, any ratio by changing the Connections of the sensors 11 to 19 or the distance between the sensor pairs can be achieved.
Die von den Meßfühlern 11 bis 19 erhaltenen Daten können leicht in einem geschlossenen elektromechanischen Rückkopplungskreis verwendet werden, um eine automatische Regelung der (nicht dargestellten) Trocknungseinrichtung für die erforderliche Trocknung der Papierbahn 7 zu erzielen.The data obtained from the sensors 11 to 19 can easily be incorporated into a closed electromechanical feedback circuit can be used to automatically regulate the drying device (not shown) for the required drying to achieve the paper web 7.
Die Ausbreitungsrichtung der von dem Sender 8 ausgestrahlten Mikrowellen liegt in der Ebene des Papiers 7. Das Papier verläu durch die Mittellinien der Oberseite 5 und der Unterseite 6 des Hohlleiters 1, wo die Wellenenergie am größten ist. An dieser Stelle ist auch das elektrische Feld ein Maximum und die dort du: « das Papier 7 bewirkte Dämpfung ist viel stärker als diejenige, die sich ergeben würde, wenn die Papierebene quer zur Ausbreitiv«,$ richtung verliefe, wie dies Stand der Technik ist. Die erfindungsj gemäße Anordnung spricht daher wesentlich empfindlicher aufThe direction of propagation of the microwaves emitted by the transmitter 8 lies in the plane of the paper 7. The paper runs through the center lines of the upper side 5 and the lower side 6 of the waveguide 1, where the wave energy is greatest. At this point, the electric field maximum and there you, "the paper 7 induced attenuation is much stronger than that which would result if the paper plane verliefe angles to Ausbreitiv" $ direction, as the art is . The arrangement according to the invention is therefore much more sensitive
einen im Papier 7 enthaltenen Feuchtigkeitsgehalt an. Anstelle einea rechteckförmigen Querschnitts dea Hohlleiter· 1 kann auch anderer Querschnitt verwendet werden, um einen erwünschten Ve * pro Längeneinheit zu erzielen.a moisture content contained in the paper 7. Instead of a rectangular cross-section of the waveguide * 1, other cross-sections can also be used to obtain a desired Ve * to achieve per unit of length.
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a) Ausgangsspannungen benachbarter Paare von Meßfühlern 11 bis 1 9 werden aufeinanderfolgend mit einer Umschaltfrequenz von f Hertz abgetastet.a) Output voltages of adjacent pairs of sensors 11 to 1 9 are successively with a switching frequency sampled by f Hertz.
b) Bei Umschaltung auf ein Meßfühlerpaar muß die entsprechende Spannungsdifferenz bzw. das entsprechende Spannungsverhältnis so gewählt werden, daß sich eine vertikala Ablenkung auf dem Oszillographen 31 ergibt. Wird also die Beziehung (1) verwendet, dann v/ird V - V. . erzeugt, bzw.b) When switching to a pair of sensors, the corresponding voltage difference or the corresponding voltage ratio must be selected so that there is a vertical deflection on the oscilloscope 31 results. If the relation (1) is used, then v / ird V - V. generated or
wird die Beziehung (2) verwendet, dann wird . erzeugt,if relation (2) is used, then becomes . generated,
v(n-1) um somit die erforderliche vertikale Ablenkung auf dem v (n-1) to provide the required vertical deflection on the
Oszillographen 3 1 zu erzeugen.Generate oscilloscope 3 1.
c) Erzeugung einer Sägezahn-Spannung bei einer Frequenz jsj wobei N die Zahl der Meßfühler 11 bis 19 ist, um eine horizontale Zeitbasis-Spannung für den Oszillographen 31 zu erzeugen. c) generating a sawtooth voltage at a frequency jsj where N is the number of sensors 11-19, around a horizontal Generate time base voltage for the oscilloscope 31.
Es gibt verschiedenen elektronische Schaltungen, um bei Einspeisung derAusgangsspannungen der Meßfühler 11 bis 19 ein geeignetes Oszillogramm mit dem Oszillographen 31 zu erhalten. Einq besondere Ausführungsform einer solchen Anzeige- und Auswerteschaltung gemäß Fig. 2 umfaßt mehrere getastete Differenzoder Quotientenverstärker 32 bis 37, von denen jeder zwei Eingänge aufweist, die mit jeweils einem benachbarten Paar der Meßfühler 11 bis 19 verbunden sind. Die Meßfühler sind in Fig. 2 so dargestellt, daß sie zwischen Masse und einem Eingang eines Differenzverstärkere liegen, wodurch die Mikrowellen den entsprechenden Meßfühler erregen können, um zwischen Masse und dem entsprechenden Eingang eines Differenzver stärke rs eine SpannungThere are various electronic circuits to help with when feeding of the output voltages of the sensors 11 to 19 to obtain a suitable oscillogram with the oscilloscope 31. Einq special embodiment of such a display and evaluation circuit 2 comprises a plurality of keyed differential or quotient amplifiers 32 to 37, each of which has two inputs which are connected to an adjacent pair of the sensors 11 to 19, respectively. The sensors are shown in Fig. 2 so that they are between ground and an input of a differential amplifier lie, whereby the microwaves can excite the corresponding sensor to between ground and the corresponding Input of a differential amplifier a voltage
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aufzugeben. Der erste getastete Differenzverstärker 32 weist beispielsweise zwei Eingänge 40 und 41 auf. Der erste Meßfühler 11 ist zwischen Masse und den getasteten Differenzverstärker-Eingang 38 geschaltet, während der zweite Meßfühler 12 zwischen Masse und dem zweiten Eingang 39 des getasteten Differenzverstärkers 32 Hegt. Analog liegi der Meßfühler 12 zwischen Masse und dem ersten Eingang 40 des zweiten getasteten Differenzverstärkers 33; der Meßfühler 12 ist zwischen Masse und den zweiten ^ Eingang 41 des zweiten getasteten Differenzverstärkers 33 geschaltet. Jeder getastete Differenzverstärker kann somit eine Ausgangsgröße liefern, die von der Differenz zwischen Auegangsspannungen des entsprechenden benachbarten Meßfühler-Paares abhängig ist. Die Ausgangsspannungen der getasteten Differenzverstärker 32 bis 37 stehen zwischen Masse bzw. einer Leitung 42 und einer Leitung 43 zur Verfügung, die über eine Leitung 44 an einen Vertikalverstärkeranschluß 45 des Oszillographen 31 angeschlossen ist.to give up. The first keyed differential amplifier 32 has for example two inputs 40 and 41. The first sensor 11 is between ground and the gated differential amplifier input 38 switched, while the second sensor 12 between ground and the second input 39 of the keyed differential amplifier 32 cherishes. Similarly, the sensor 12 lies between ground and the first input 40 of the second keyed differential amplifier 33; the probe 12 is between ground and the second ^ Input 41 of the second keyed differential amplifier 33 switched. Each keyed differential amplifier can thus provide an output variable that is the difference between output voltages of the corresponding neighboring sensor pair is dependent. The output voltages of the keyed differential amplifiers 32 to 37 are available between ground or a line 42 and a line 43, which are connected via a line 44 to a vertical amplifier connection 45 of the oscilloscope 31 connected.
Die Differenzverstärker gemäß Fig. 2 sind so gesteuert, daß sie ^ der Reihe nach in die Leitung 43 eine Ausgangsspannung liefern.The differential amplifiers of FIG. 2 are controlled so that they ^ deliver an output voltage to line 43 one after the other.
Zu diesem Zweck ist ein Ringzähler 46 vorgesehen, welcher den Tasteingängen S2, S3, 54, 55, 56 der Differenzverstärker 32 Me aufeinanderfolgend Tastspannungen auf Leitungen 47, 48, 49, 50, liefert. Der Ringzähler 46 ist über einen Zeitgeberoszillator 57 (Frequenz f ) synchronisiert.For this purpose, a ring counter 46 is provided, which the key inputs S2, S3, 54, 55, 56 of the differential amplifier 32 Me successive key voltages on lines 47, 48, 49, 50, supplies. The ring counter 46 is synchronized via a timer oscillator 57 (frequency f).
Die Sägezahnspannung für den Oszillographen 31 wird durch einenThe sawtooth voltage for the oscilloscope 31 is through a
Sägezahngenerator 58 geliefert, welcher eine Sägezahnspannung ! über eine Leitung 59 zu einem Eingangeanechluß 60 eines Hori-Sawtooth generator 58 supplied, which has a sawtooth voltage! via a line 59 to an input connection 60 of a hori-
zontalverstärkers des Oszillographen 31 abgibt. Der Sägezahn- zontal amplifier of the oscilloscope 31 gives off. The sawtooth
OtI 913 35/TU7 2"OtI 913 35 / TU7 2 "
O - 8O - 8
ä 81 · Teiefo.i. (0811) 43 V. /Qä 81 Teiefo.i. (0811) 43 V. / Q
generator 58 ist so geschaltet, daß er von der Leitung 47 des Ringzählers 46 über eine Leitung 61 einen Synchronisierimpuls empfängt.generator 58 is connected so that it is from line 47 of the ring counter 46 receives a synchronization pulse via a line 61.
Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung bewirkt die Erzeugung eines Oszillogramms in dem Oszillographen 31, welches den Spannungsunterschieden bzw. Spannungsverhältnissen benachbarter Meßfühlerpaare 11 bis 19 proportional ist und somit den örtlichen Verlauf des Feuchtigkeitsgehalts des Papiers 7 (Fig. 1) über der Breite darstellt. Zweckmäßigerweise soll die Schaltung eine relativ hohe Abtastfrequenz aufweisen, beispielsweise 100 Hertz oder mehr. Es kann auch eine relativ große Anzahl von Meßfühlerpaaren zugeordlnet sein, so daß es nicht vorkommen kann, daß große Teile der Papierbahn vom Abtastvorgang nicht erfaßt werden.The circuit shown in Fig. 2 causes the generation of an oscillogram in the oscilloscope 31, which the voltage differences or voltage ratios of neighboring pairs of sensors 11 to 19 is proportional and thus the local course of the moisture content of the paper 7 (Fig. 1) over the width represents. The circuit should expediently have a relatively high sampling frequency, for example 100 Hertz or more. A relatively large number of pairs of sensors can also be assigned so that it cannot happen that large parts of the paper web are not detected by the scanning process.
Anstelle der Verwendung von getasteten Differenzverstärkern gemäß Fig. 2 kann gleichermaßen auch eine elektronische Schaltung gewählt werden, bei der jedem der Meßfühler 11 bis 19 ein gesonderter getasteter Verstärker zugeordnet ist und die einezlenen Ausgangs- I spannungen in Abhängigkeit von Tastimpulsen der Reihe nach dem Oszillographen zugeführt werden, wodurch ein entsprechendes Oszillogramm erzielbar ist.Instead of using keyed differential amplifiers according to FIG. 2, an electronic circuit can also be selected in which a separate keyed amplifier is assigned to each of the sensors 11 to 19 and the individual output voltages are fed to the oscilloscope in sequence as a function of key pulses , whereby a corresponding oscillogram can be achieved.
Wahlweise kann auch eine elektronische Schaltung mit Zungenschaltern verwendet werden. Wenngleich hier die Schaltgeschwindigkeit niedriger ist, kann eine derartige Schaltung doch sehr wirtschaftlich sein. Hierbei ist jeder Meßfühler an den Eingang einer Abtasteinheit angeschlossen, welche N Eingangskanäle und zwei Ausgangsanschlüeee aufweist. Diese Einheit tastet Eingangsspannungen kontinuierlich bei eine r Frequenz von F ab und leitet je Optionally , an electronic circuit with reed switches can also be used. Although the switching speed is lower here, such a circuit can be very economical. Each sensor is connected to the input of a scanning unit which has N input channels and two output connections. This unit samples input voltages continuously at a frequency of F and conducts each
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j Dri i.,·,. He^z !es.«'. M- -mi-..;!! D- 8 M,m.-:·.._·:, Bl, Cosimaslrcfi· 81 ■ Telefon: (0811) 48 38 20j Dri i., · ,. He ^ z! Es. «'. M- -mi - ..; !! D- 8 M, m .-: · .._ · :, Bl, Cosimaslrcfi · 81 ■ Telephone: (0811) 48 38 20
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' zwei benachbarte Spannungen durch den Abtaster über Relais und'two adjacent voltages through the scanner via relays and
Schalter. Somit führen die zwei Ausgangsanschlüsse der Abtasteinheit je eine Spannung, die einem Meßfühlerpaar entspricht;Counter. The two output connections of the scanning unit thus lead one voltage each, which corresponds to a pair of sensors;
diese Spannung kann an die beiden Eingangsanschlüsse eines
Differenz- oder Quotientenverstärkers angelegt werden. Diethis voltage can be applied to the two input terminals of a
Differential or quotient amplifier can be applied. the
resultierende Ausgangsgröße des Differenzverstärker wird dem j Vertikalverstärkereingangsanschluß des Oszillographen zugeführt, ;resulting output of the differential amplifier is the j Vertical amplifier input terminal of the oscilloscope supplied;
der an seinem Horizontalverstärker- bzw. Zeitbasis-Eingangs- .'the one at its horizontal amplifier or time base input. '
ψ anschluß von einem synchronisierten Sägezahngenerator eine ■ ψ connection of a synchronized sawtooth generator a ■
Sägezahnspannung erhält. In diesem Fall sollte der Oszillograph !Sawtooth voltage receives. In this case the oscilloscope should!
I zweckmäßigerweise mit einer Nachleuchtröhre versehen sein. j I expediently be provided with an afterglow tube. j
i Wie vorstehend bereits vermerkt, sind die Meßfühler Vorzugs- j i As noted above, the sensors are preferred j
weise in gleichem Abstand voneinander angeordnet, jedoch ist dies j erfindungsgemäß nicht zwingend erforderlich, sofern eine ent- ; wise arranged at the same distance from one another, but this is not absolutely necessary according to the invention, provided that one ent- ;
sprechende mathematische Beziehung vorliegt, wodurch eine wir. »«chj keitsgetreue Darstellung der erwünschten Eigenschaft, beispiele :there is a speaking mathematical relationship, whereby a we. »« Accurate representation of the desired property, examples:
weise des Feuchtigkeitsgehalts, erzielbar ist. Die erfindungsgewise the moisture content, is achievable. The inventive
i mäße Anordnung kann für jede Art von Bahnmaterial verwendet : Proper arrangement can be used for any type of sheet material :
ψ werden, bei dem es erforderlich ist, den Feuchtigkeitsgehalt ψ be where it is necessary to adjust the moisture content
zu bestimmen, so beispielsweise für Gewebe, Kunststoff, Holz.
Leder, Gummi od. dgl. Bei der Bestimmung des Feuchtigkeitsgi *)f<*j
wurde davon auegegangen, daß das Papier 7 eine einheitliche ,to be determined, for example for fabric, plastic, wood.
Was leather, rubber or the. Like. In determining the Feuchtigkeitsgi *) f <* j thereof auegegangen that the paper 7, a uniform,
j Dicke aufweist. Dies ist jedoch nicht wesentlich, da andere be- jj thickness. However, this is not essential, since others be j
kannte Meßeinrichtungen zur Bestimmung der Dicke des Papierr 7Known measuring devices for determining the thickness of the paper 7
eingesetzt werden und durch eine geeignete Berechnung der gen; · j Feuchtigkeitsgehalt angegeben werden können. Die erfindungsge j are used and by a suitable calculation of the genes; · J moisture content can be specified. The erfindungsge j
mäße Anordnung eignet sich auch bei konstantem Feuchtigkeit·- \ correct arrangement is also suitable with constant humidity - \
I gehalt in der gesamten Bahn zum Messen der Dicke oder eines I I content throughout the web for measuring thickness or an I.
anderen Parameters der Bahn, während diese durch den Hohlle : ι ■other parameters of the path, while this through the hollow: ι ■
009836/ 1072009836/1072
~£! '■ -SimW. Γ<1 (\ ,im :.f.jfer- 31 ■ iei«fo.i (0811) >i3 ?·3/O~ £! '■ -SimW. Γ <1 (\, im: .f.jfer- 31 ■ iei «fo.i (0811)> i3? · 3 / O
2ÜÜ5528
- li - 2ÜÜ5528
- li -
schlitz 2 geführt wird. Der Hohlleiterschlitz 2 und damit auch die
Bahn des Papiere 7 müssen sich nicht unbedingt innerhalb des
maximalen elektrischen Feldes befinden, wenn andere Hohlleiter- j Querschnitte gewählt werden, die eine andere Feldverteilungslot 2 is guided. The waveguide slot 2 and thus also the
The path of the paper 7 does not necessarily have to be within the
maximum electric field if other waveguide j cross-sections are selected that have a different field distribution
mit sich bringen.entail.
Anstelle der Bestimmung der Amplitudenänderung des Signals jInstead of determining the change in amplitude of signal j
mit Hilfe der Meßfühler 11 bis 19 (Fig. 1) kann auch die Phasen- ! änderung der Mikrowellen gemessen werden. Dazu können an ; with the help of the sensors 11 to 19 (Fig. 1) the phase! change in microwaves can be measured. This can be done at ;
den entsprechenden Stellen entlang des Hohlleiters mehrere ithe corresponding points along the waveguide several i
Phasendetektoren angeordnet sein, die gegebenenfalls eine noch ;Phase detectors may be arranged, which may have a still;
I empfindlichere Messung des Feuchtigkeitsgehaltes bewirken ·I cause more sensitive measurement of the moisture content
können.can.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann auch leicht zur Prüfung ·The arrangement according to the invention can also easily be used for testing
einer Imprägnierungeschicht eines bestimmten Materials aufan impregnation layer of a certain material
einem normalen Trägermaterial eingesetzt werden. Auch die
Dielektrizitätskonstante sowie der Verlustwinkel von Werk- !a normal carrier material can be used. Also the
Dielectric constant as well as the loss angle of work!
etoffen können ermittelt werden. jopen can be determined. j
ι In der vorstehenden Beschreibung wurde der Hohlleiter 1 als 'ι In the above description, the waveguide 1 was called '
ortsfest und die Papierbahn 7 als sich in Richtung des Pfeiles 20 j stationary and the paper web 7 as in the direction of arrow 20 j
durch den Schlitz 2 hindurchbewegend dargestellt. In bestimmten j Fällen kann es indessen notwendig sein, eine ortsfeste Bahn
zu untersuchen. Der Hohlleiter 1 kann dann relativ zur ortsfestenShown moving through the slot 2. In certain cases, however, it may be necessary to have a fixed track
to investigate. The waveguide 1 can then be relative to the stationary
' Bahn bewegbar angeordnet sein, um dadurch die erforderlichen' Be movably arranged web to thereby the required
Die erflndungsgemäfle Anordnung kann auch lediglich einen Schlitz 2
im Hohlleiter umfassen. Eine Probe erstreckt sich dann nur in The arrangement according to the invention can also have only one slot 2
include in the waveguide. A sample then only extends in
009836/1S72009836 / 1S72
- 12 -- 12 -
den Hohlleiter hinein, jedoch nicht durch diesen hindurch, undthe waveguide in, but not through it, and
die Bewegungsrichtung der Probe durch den Schlitz verläuft ;the direction of movement of the sample is through the slot;
ι parallel zur Längsrichtung des entsprechenden Abschnittes des !ι parallel to the longitudinal direction of the corresponding section of the!
Hohlleiters sowie des Schlitzes. In diesem Fall sind nur zwei jWaveguide and the slot. In this case there are only two j
Maßfühler erforderlich, in bestimmten Fällen sogar nur ein Meß- i
fühler; ferner ein mit Abschluß versehener Hohlleiter und gegebenenfalls eine richtungsempfindliche Kopplungsvorrichtung zum Messen
des gesamten Feuchtigkeitsgehaltes.Measuring sensor required, in certain cases even only one measuring sensor; also a terminated waveguide and optionally a direction-sensitive coupling device for measuring
of the total moisture content.
009836/1372009836/1372
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| US79891969A | 1969-02-13 | 1969-02-13 |
Publications (1)
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|---|---|
| DE2005528A1 true DE2005528A1 (en) | 1970-09-03 |
Family
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (1)
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-
1970
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- 1970-02-12 FR FR7005038A patent/FR2035360A5/fr not_active Expired
Also Published As
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