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Verfahren und Einrichtung zur Messung der Feuchtigkeit von sich bewegenden
dielektrischen Stoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung
zur Messung physikalischer Großen von dielektrischen Werkstoffen, insbesondere zur
Messung der Feuchtigkeit von sich bewegenden dielektrischen Stoffen, z. B. einer
Papierbahn oder eines Tuchs.
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Es sind bereits bekannt Verfahren sowie Einrichtungen zur Messung
der Feuchtigkeit von sich bewegenden dielektrischen Werkstoffen, z. B einer Papierbahn}
die auf der Messung einer der elektrischen Größen vom elektrostatischen Feld des
sich bewegenden Stoffes beruhen.
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Diese Einrichtungen enthalten Mittel, welche die In formation über
die Feuchtigkeit des sich bewegenden dielektrischen Stoffes tragende elektrische
Signale unmittelbar empfangen und sie an elektronische Meßsysteme weitergeben, die
die Größen dieser Signale in zu der Feuchtigkeit des sich bewegenden dielektrischen
Stoffes proportionale Werte umformen (vgl. z. B. die Monographie von MoAo Berliner
"Elektritscheskije ismerenija, avtomatischeski kontrol i regulirovainie wlashnosti"
sowie, Verlag "Energija", 1965, S. 218).
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Als der Feuchtigkeit proportionale elektrische Größe des elektrostatischen
Feldes wird bei den genannten Verfahren die Größe der dieses Feld erzeugenden elektrischen
Ladung gewählt. Die angegebenen Mittel bei den Einrichtungen zur Durchführung dieser
Verfahren sind als Bürsten ausgebildet, die die Oberfläche des sich bewegenden Stoffes
berühren und die elektrischen Ladungen von dem Stoff abnehmen, während das elektronische
Meßsystem ein elektrostatisches Voltmeter ist.
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Die bekannten Einiichtungen zur Durchführung der bekannten Verfahren
weisen eine geringe Meßgenauigkeit auf, da die Messung vom sich ändernden Anpreßdruck
der Bürsten an die Oberfläche des Stoffes sowie vom verschiedenen Verschleiß der
Bürsten, wodurch die Bürsten die Landungen unvollständig abnehmen, beeinflußt wird0
Diese inrichtungen sind sehr aufwendig in der Wartung, weil man ständig die Intaktheit
der Bürsten überprüfen mußO Beim Abreißen des sich bewegenden Stoffes muß man die
Bürsten abnehmen und sie dann, wein der Stoff eingelegt ist, wieder
einsetzen
und ihre Anpreßkraft an den Stoff einstellen.
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Außerdem ermöglichen die erwähnten Einrichtungen zur Durchführung
der angegebenen Verfahren nur die Messung des Feuchtigkeitsgehaltes eines schmalen,
durch die Berührungsfläche der Bürsten bedingten Abschnittes des sich bewegenden
Stoffes, woraus man keine Schlußfolgerungen über den Feuchtigkeitsgehalt auf der
ganzen Breite des Stoffes ziehen darf.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung der oben genannten
Mängel ein berührungsrreies Meßverfahren für die Feuchtigkeit von sich bewegenden
dielektrischen Stoffen, z. B. eine Papierbahn, zu entwickeln, das eine zuverlässige
und genaue Messung der Feuchtigkeit des Stoffes gewährleistet, und eine Einrichtung
zur purchfUhrung dieses Verfahrens zu schaffen, deren Aufbau die Anwendung von die
sich bewegenden dielektrischen Stoffe berührenden Mitteln ausschließt.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren für die Messung der Feuchtigkeit
von sich bewegenden dielektrischen Stoffen, z. B. einer Papierbahn, das auf der
Ermittlung einer der elektrischen Größen des elektrostatischen Feldes des sich bewegenden
dielektrischen Stoffes beruht, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als elektrische,
dem Feuchtigkeitsgehalt des sich bewegenden dielektrischen Stoffes proportionale
Größe des elektrostatischen Feldes die Leistung der elektromagnetischen Schwingungen
gewählt wird, die durch elektrische, unter der Einwirkung dieses elektrostatischen
Feldes auftretende Entladungen hervorgerufen werden.
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Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens
mit einem Mittel, das die Information über die Feuchtigkeit des sich bewegenden
dielektrischen Stoffes tragende, elektrische Signale unmittelbar aufnimmt und sie
an ein elektronisches Meßsystem weitergibt, das die Größen dieser Signale in zu
der Feuchtigkeit des sich bewegenden dielektrischen Stoffes proportionale-Werte
umformt, ist gemaß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das die elektrischen
Signale unmittelbar- aufnehmende Mittel eine- Antenne ist, die in unmittelbarer
Nähe des sich bewegenden dielektrischen Stoffs so angeordnet ist, daß sie elektromagempfängt
netischeg Schwingungeng die von den unter der Einwirkung des elektrostatischen Feldes
auftretenden elektrischen Entladungen hervorgerufen werden und als Träger der Information
über den Feuchtigkeitsgehalt des dielektrischen Stoffes dienen, und daß das elektronische
Meßsystem elektrisch untereinander gekoppelt enthält einen Schwingkreis, der die
Signale von der Antenne empfängt, einen Detektor, in den die Signale vom Schwingkreis
gelangen, und ein Registriergerät für integrale Mittelwerte des Feuchtgkeitsgehaltes
des sich bewegenden dielektrischen Stoffes, dasdie Signale vom Detektor empfängt.
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Zur Erhöhung der Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung
ist es zweckmäßig, die Antenne quer zur Bewegungsrichtung des dielektrischen Stoffes
anzuordnene Dank dieses Aufbaues der Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die berührungsfreie Messung des Feuchtigkeitsgehltes des sich bewegenden
dielektrischen Stoffes erreicht sowie die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Feuchtigkeitsmessung
erhöhte Außerdem trägt die Kontrolle von sich bewegenden dielektrischen Stoffen
über die Messung der Feuchtigkeit nicht nur zur Verbesserung der QualitEtdes
Erzeugnisses,
sondern auch zur Herabsetzung des Rohstoffaufwandes bei.
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Im folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel anhand
der aus einer einzigen Figur bestehenden Zeichnung näher erläutert, in der das elektrische
Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens und der sich bewegende dielektrische Stoff dargestellt sind.
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Das gezeigte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung
dient für die erfindungsgemäße Messung des Feuchtigkeitsgehaltes eines sich bewegenden
dielektrischen Stoffes in Form einer Papierbahn 1.
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung enthält ein Mittel, das die Information
über die Feuchtigkeit der sich bewegenden Papierbahn 1 tragende, elektrische Signale
unmittelbar aufnimmt und sie an ein elektronisches Meßsystem weitergibt, das die
Größen dieser Signale in zu der Feuchtigkeit der Papierbahn 1 proportionale Werte
umformt.
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Dieses Mittel ist eine Antenne 2, die in unmittelbarer Nähe der Papierbahn
1 quer zu dieser so angeordnet iæt, daß sie die elektromagnetischen Schwingungen
aufnimmt die von den elektrischen, unter der Einwirkung des elektrostatischen Feldes
der sich bewegenden Papierbahn 1 auftretenden Entladungen hervorgerufen werden und
als Träger der Information über den Feuchtigkeitsgehalt dieses Papierbandes dienen
(auf das Wesen der Entstehung dieses Feldes wird weiter unten eingegangen). Die
Antenne 2 kann auch anstatt an der ganzen Breite der Papierbahn 1 nur über einem
Teil der Bahn, deren Feuchtigkeit zu ermitteln ist, angeordnet werden.
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Das elektronische Meßsystem enthält elektrisch untereinander gekoppelt
einen Schwingkreis 3, der auf ein vorgegebenes Frequenzband # f abgestimmt ist,
einen ResonanzverX stärker 4, einen Detektor, der als Halbleiterdiode 5 ausgeführt
ist, einen Integrator 6, einen Verstärker 7 und eine stabilisierte Speisequelle
8o Der Schwingkreis 3 besteht aus einer Kapazität 9 und einer Induktivität 10. Der
Resonanzverstärker 4 ist aus einer Röhre 11 aufgebaut, deren Ano#denwiderstand einen
Schwingkreis darstellt, der aus einer Kapazität 12 und einer Induktivität 13 besteht
und auf das gleiche Frequenzband # f wie der Schwingkreis 3 abgestimmt ist. Der
Integrator 6 stellt ein RC-Glied dar, das aus einem Widerstand 14, einem Potentiometer
15 für die Einstellung der Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung und
Kapazitäten 16 und 17 zusammen gesetzt ist. Der Verstärker 7 ist als Röhre lS mit
einem Potentiometer 19 für den Nullabg£eich der Einrichtung ausgeführt. Als Anodenwiderstand
der Röhre 18 dient ein in % des Feuchtigkeitsgehaltes kalibriertes Drehspulgerät
20 für die Registrierung von integralen Mittelwerten des Feuchtigkeitsgehaltes der
sich bewegenden Papierbahn 1.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens arbeitet folgendermaßen.
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Die Messung der Feuchtigkeit der sich bewegenden Papier bahn 1 beruht
auf der Ermittlung einer der elektrischen Größen des elektrostatischen Feldes der
sich bewegenden Papi erbahn 1. Das elektrostatische Feld entsteht zwischen der bei
der Fertigung elektrisch aufgeladen werdenden, sich bewegenden Papierbahn 1 und
dem geerdeten Teil der Ausrüstung der Papierfertigungsmaschine (nicht dargestellt).
Als elektrische Größe des elektrostatischen Feldes, die dem Feuchtigkeitsgehalt
der
sich bewegenden Papierbahn 1 proportional ist, wird die Leistung von elektromagnetischen
Schwingungen gewählt, die von elektrischen Entladungen hervorgerufen werden, die
zwischen der sich bewegenden und elektrische Ladungen auf sich tragenden Papierbahn
1 und dem geerdeten Teil der Ausrüstung der Papierfertigungsmaschine auftreten Die
angegebenen elektromagnetischen Schwingungen, die wie oben beschrieben als Träger
der Information über den Feuchtigkeitsgehalt der sich bewegenden Papierbahn 1 dienen,
werden von der Antenne 2 empfangen. Von den letzteren gelangen die Signale an den
Schwingkrefls 3, welcher das vorgegebene Frequenzband A f aus dem ganzen empfangenen
Frequenzspektrum ausfiltert. Vom Schwlngkreiæ 3 gelangen die Signale in den Eingang
des Resonanzverstärkers 4.
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Die dem Schwingkreis des Verstärkers 4 entnommene HF-Spannung wird
von der Halbleiterdiode 5 gleichgerichtet und an den Integrator 6 weitergegeben.
Die Diode 5 und der Integrator 6 formen die amplitudenmodulierten HF-Schwingungen
um und sieben die Signale als niederfrequente Schwingungen aus. Diese Signale werden
vom Integrator 6 an den Verstärker 7 abgegeben, dessen Drehpulsgerät 20 den integralen
Mittelwert der Feuchtigkeit der sich bewegenden Papierbahn 1 anzeigt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die Einrichtung zu seiner Durchführung
ermöglichen eine berührungsfreie Messung von integralen Mittelwerten des Feuchtigkeitsgehaltes
des sich bewegenden dielektrischen Stoffes mit einem hohen Grad an Genauigkeit und
Zuverlässigkeit0 Die erfindungsgemäße Einrichtung zur DurchfUhrung des beschriebenen
Verfahrens ist einfach in der Herstellung und zuverlässig im Betrieb.