DE2448021A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen messung und ueberwachung der kennwerte von materialien - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen messung und ueberwachung der kennwerte von materialien

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DE2448021A1 DE19742448021 DE2448021A DE2448021A1 DE 2448021 A1 DE2448021 A1 DE 2448021A1 DE 19742448021 DE19742448021 DE 19742448021 DE 2448021 A DE2448021 A DE 2448021A DE 2448021 A1 DE2448021 A1 DE 2448021A1
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Description

7. Oktober 1974 Gzt/Ra.
John S. Piso, Frainingham, Massachusetts 017Oi / U.S.A.
Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung und Überwachung der Kennwerte von Materialien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung und Überwachung physikalischer oder chemischer Änderungen von Materialien oder Stoffen durch Erfassen kapazitiver Änderungen, während die Materialien einen Meßfühler oder Sensor passieren. Bei einer spezifischen Anwendungsform werden Garne oder Fäden, Fasern, Drähte oder Bänder bzw. Streifen eines Materials mit hoher Geschwindigkeit an einem Meßfühler oder Sensor vorbeigeführt, um eine kontinuierliche, direkte Messung der Kapazität zu erhalten.
Das erfindungsgemäße Meßsystem läßt sich allgemein zur Überwachung des Denierwertes von Garnen, des Durchmessers bzw. der Dicke von Drähten, sowie zur Überwachung von Unregelmäßigkeiten bzw. Fehlerstellen bei Bändern, des Feuchtigkeitsgehaltes und anderer Kennwerte verwenden, die kapazitiv bestimmt werden können. Zum besseren Verständnis wird im folgenden jedoch hauptsächlich auf Einrichtungen zur Überwachung und Messung der Denierwerte von Garnen Bezug genommen.
Üblicherweise werden Luftströme verwendende Meßverfahren dazu benutzt, Abweichungen eines Faserdurchmessers von einein vorge-
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gebenen bzw. ausgewählten Wert anzuzeigen. Eine derartige Vorrichtung weist im allgemeinen ein Rohr auf, das die zu messende Faser eng umschließt, und Luft wird mit einem genau eingehaltenen, konstanten Druck durch das Rohr geführt. Änderungen des Faserdurchmessers ändern das Volumen des Rohres,-und Luitdrucküberwachungseinriehtungen erfassen die daraus resultierende Änderung der Luftströmung am Auslaß des Meßrohres„ Es werden im allgemeinen keine absoluten Messungen erzielt, sondern ein Signal wird dann abgegeben, wenn der Durchmesser der Faser von einem bestimmten, vorgegebenen Wert abweicht. Der Hauptnachteil derartiger Meßeinrichtungen besteht in ihrer mangelnden Empfindlichkeit, da Änderungen von + 5 % des vorgegebenen Wertes nicht mehr erfaßt werden können.
Kapazitive Meßeinrichtungen des Standes der Technik sind bisher auf die Messung von Änderungen beschränkt und nehmen keine absoluten Messungen vor. Darüber hinaus sind sie im allgemeinen nicht stabil und neigen zu Driftverhalten. Schließlich sind ihre Empfindlichkeit bzw. ihr Ansprechverhalten und ihre Fähigkeit, Signale vom Störpegel zu unterscheiden, sehr gering, und sowohl Anschaffungs- als auch Instandhaltungskosten sind sehr hoch.
Die vorliegende Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik, indem zunächst bei einer kapazitiven Meßbrücke eine integrale Vorverstärkung mit hoher Eingangsimpedanz vorgesehen und dann die verstärkten Signale synchron auf eine Weise demoduliert werden, mittels der diese Signale vom Störpegel deutlich unterscheidbar sind.
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Feldeffekt-Transistoren sind elektrisch in Kondensatorplatten in einem Meßfühlerkopf integriert, und ihre Ausgangssignale werden von phasenempfindliehen Detektoren, die in synchroner Beziehung zu der Quelle einer Erregung der kapazitiven Meßhrücke stehen, differentiell verstärkt und demaduliert.
Der Aufhau des Meßfühler- oder Sensorkopfes, in dem die Brücke ausgebildet ist, ist derart, daß eine Eigenstabilität besteht. Zu überwachendes Material passiert Kondensatoren, die derart angeordnet sind, daß sie Änderungen aufgrund von Temperaturunterschieden oder Änderungen anderer Parameter ausgleichen. Außerdem ist der Meßfühler derart aufgebaut, daß die Empfindlichkeit im Verhältnis zu bekannten kapazitiven Meßeinrichtungen verdoppelt wird. Es wird ein kontinuierliches Ausgangssignal abgegeben, das eine absolute Messung des Denierwertes darstellt und somit mit einem Standard- oder Bezugsdenierwert verglichen werden kann, während das Garn bzw. die Faser hergestellt wird. Auch können Alarm— oder Steuervorrichtungen zur Korrektur des Herstellungsvorganges betätigt werden.
Erfindungsgeisäß wird somit eine vorteilhafte kapazitive Meßeinrichtung geschaffen, bei der im besonderen Falle der Überwachung des Denierwertes synthetischer Garne der Meßfühler direkt auf dem Oberbau einer Spinnvorrichtung befestigt ist und die neu gebildete Faser über die Platten von Kondensatoren in dem Meßfühlerkopf gezogen wird. Die Kondensatoren in dem Meßfühlerkopf sind in Form einer Brücke angeordnet, und das Ausgangssignal der unabgeglichenen Brücke wird differentiell verstärkt und einem synchron betriebenen, phasenempfindlichen Detektor bzw. Gleichrichter zugeführt, dessen Gleichstrom-Ausgangssignal verstärkt, mit Standardwerten verglichen werden
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und als kontinuierliche Anzeige oder Rückkopplung für Alarmgeber, zur Qualitätskontrolle oder zur Steuerung des Herstellungsvorganges dienen kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Überwachung des Denierwertes von Garnen ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine scheraatische Darstellung einer Spinnvorrichtung,
Fig. 2 bis 5 Einzelheiten des Meßfühlerkopfes,
Fig. 6 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung des Meßfühlerkopfes,
Fig. 6a eine schematische Darstellung eines variablen Filters. und
Fig. 7 den phasenempfindlichen Demodulator der Meßeinrichtung.
In Fig. 1 ist ein Behälter 102 dargestellt, in dem sich Kunststoffmaterial, z.B. Polymerstückchen, befinden. Die Polymerstückchen fallen in einen zweiten Behälter 104, der von einem Brenner 106 aufgeheizt wird, um flüssigen Kunststoff zu bilden. Das flüssige Polymer wird dann vom Behälter ±Ok mittels einer Pumpe 108 abgezogen und über ein Filter 110 geleitet. Nach Austritt aus dem Filter HO kann der flüssige Kunststoff einer Verteilerleitung 112 zugeführt werden, an deren Auslaßöffnungen jeweils Dosierpumpen 11h den Kunststoff Spinndüsen-Extrudern, wie dem bei Il6 gezeigten, zuführt. Üblicherweise weist die Spinndüsenanordnung
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vier Austrittsöffnungen auf, aus denen die Pasern austreten, und jede Paser kann über einen Meßfühlerkopf 118 geführt werden.
Der Meßfühlerkopf 118 stellt einen wichtigen Teil der Erfindung dar und wird im folgenden noch genauer beschrieben. Zunächst soll nur erwähnt werden, daß der Meßfühlerkopf ein kapazitives Meßelement 120, ein Alarmlicht 122 für hohe Denierwerte und ein Alarmlicht 124 für niedrige Denierwerte sowie einen Rückstellknopf 126 aufweist. Die aus dem kapazitiven Meßelement 120 austretende Faser wird auf eine Rolle oder Spule 128 aufgewickelt.
Eine zentrale Steuerung 130 kann entsprechend geeignete Signale für eine Anzahl Stationen erzeugen und weist digitale Einstellräder zum Einstellen des gewünschten Denierwertes und der er-, laubten Toleranzwerte auf.
Zum Beispiel sind auf der Skala 132 ein gewählter Denierwert 600 und ein Toleranzwert von + 2 ^ auf der Toleranzskala 134 eingestellt. Die Bezugsspannungen, von denen diese Werte abgeleitet werden, sind schematisch bei 136 dargestellt. Eine laufende Messung des erfaßten absoluten Denierwertes wird bei 137 angezeigt. Schließlich vervollständigen ein Leistungsschalter 138 und ein hörbarer oder visueller Alarmgeber 140 die Anzeigetafel der zentralen Steuerung 130.
Wie durch Pfeile an den einzelnen Leitungen eines vom Meßfühler 118 zu der Steuerung 130 verlaufenden Kabels 142 angedeutet ist, wird der absolute Denierwert über die unterste der drei Leitungen des Kabels übertragen, Vergleichs- oder Bezugssignale werden über die oberste Leitung des Kabels von der zentralen Steuerung zum Abtastkopf übertragen, und ein Alarmsignal wird vom Abtastkopf zur Steuerung über die mittlere Leitung des Kabels 142 übermittelt. . 5 0 9818/1055
Außer der Abgabe von Alarmsignalen für Werte außerhalb der Toleranz kann die Einrichtung digitale Denierdaten für Rechner, Aufzeichnungsgeräte, sowie für Einrichtungen zur Qualitätskontrolle oder für Rückkopplungen zur Steuerung des Herstel— lungsprozesses oder dergleichen erzeugen.
Einzelheiten des Meßfühlerkopfes 120 sind in den Fig. 2 bis 5 dargestellt: In den Fig. 2, 3 und 5 ist ein Abschnitt eines Materials 201 dargestellt, dessen Kennwerte geprüft werden, während es einen Schlitz 203 im Meßfühlerkopf 120 passiert. Der Meßfühlerkopf befindet sich gewöhnlich in einem (nicht gezeigten) Gehäuse, das an Stellen mit Schlitzen versehen ist, die entweder einem oder beiden Schlitzen 203 und 205 entsprechen, die in dem Meßfühlerkopf ausgebildet sind. Die Breite dieser Schlitze ist nicht kritisch und kann in einem gewissen Ausmaß geändert werden, abhängig von den Abmessungen des zu überwachenden Materials. Eine Breite von 22,86 mm eignet sich jedoch für eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten.
Die Gußform weist in ihrem Ausgangszustand zwei zentrale Aluminiumstege auf, die aus einem Stück mit dem äußeren Gehäuse bestehen. Nach dem Vergießen und Bearbeiten werden die Stege jedoch zu unabhängigen Segmenten, die voneinander durch Luftspalte in den Schlitzen 203 und 205 und von dem äußeren Gehäuse durch die Vergußmasse isoliert sind.
Die Vergußmasse, die ein Epoxydharz sein kann, wird in die Gußform gegossen und dient nach dem Aushärten dazu, die zentralen Stege in ihrer Position festzuhalten. Darauffolgend werden die Enden ab- und die Schlitze 203 und 205 eingeschnitten, um zwei Sätze aus jeweils drei unabhängigen Stegsegmenten zu erhalten.
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Die Vergußmasse ist bei den Flächen 207, 209, 2il und 213 zu erkennen. Ein Satz voneinander unabhängiger Stegsegmente kann am besten bei 215, 217 und 219 in Fig. 3 erkannt werden. Eine identische, parallele Dreieranordnung aus Stegsegmenten wird ebenfalls durch die Ab- bzw. Einsehneidevorgänge ausgebildet, wobei eines dieser Segmente 221. in Fig. 5 zu erkennen ist. Jedes einzelne Stegsegment bildet eine Elektrode oder Platte eines Kondensators. Aus Fig. 3 ist zu erkennen, daß der Materialabschnitt 201 zwischen den Segmenten 217 und 219 hindurchläuft, wobei diese, beiden Stegsegmente einen Kondensator der Meßeinrichtung bilden. In jedem äußeren Stegsegment dee Meßfühlerkopfes sind mit Gewinden versehene Löcher zur Aufnahme von Schrauben ausgebildet, an denen Leitungen zur Herstellung der elektrischen Verbindung angebracht sind. Die Schrauben und 233 und die zugehörigen Leitungen 235 und 237 sind hierfür typisch.
In jedem der zentralen Stegsegmente ist eine ein wenig größere Öffnung ausgebildet, um das Metallgehäuse eines Feldeffekt-Transistors aufzunehmen. Die Transistoren 241 und 243 sind in den Fig. 3 bis 5 zu erkennen. Die Transistorgehäuse sind mit den Stegsegmenten 217 bzw. 225 verlötet oder sind auf andere Weise unter Aufrechterhaltung eines guten elektrischen Kontaktes an ihnen befestigt. Um die Eingangskapazität der Feldeffekt-Transistoren minimal zu halten, sind die Leitungen der Steuerelektroden, für die die Leitung 251 typisch ist, mit den entsprechenden Gehäusen ihrer zugehörigen Transistoren verlötet. Die elektrischen Verbindungen der Leitungen der Steuerelektroden mit den Transistorgehäusen werden durch die Lötpunkte 255 und 257 bezeichnet.
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Wie Fig. k zu entnehmen ist, ist eine Eingangsleitung des Meßfühler kopf es sowohl mit der äußeren Elektrode des Kondensators C. wie auch mit der äußeren Elektrode des Kondensators C. mittels der Querverbindung 26l verbunden. In ähnlicher Weise ist die andere Eingangsleitung mit den äußeren Elektroden der Kondensatoren Cg und C, über die Querverbindung 259 verbunden. Das Eingangs-Erregersignal der Brücke ist vorzugsweise sinusartig, jedoch können auch Rechtecksignale entgegengesetzter Phase zum Nullabgleich der Brücke bei Abwesenheit von Material entweder in dem Schlitz 203 oder dem Schlitz 205 verwendet werden.
Die physikalisch und elektrisch gegenüberliegende Anordnung der Kondensatoren in der Brücke und die offenen Schlitze und Enden des Meßfühlerkopfes führen zur Aufhebung fehlerhafter Anzeigen, die andernfalls auftreten könnten. Auch ist eine größere Stabilität möglich, insbesondere hinsichtlich Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen, indem der gesamte Meßfühlerkopf über normale Umgebungstemperaturen hinaus erwärmt wird.
Das Material kann durch beide Schlitze 203 und 205 laufen, um eine differentielle Messung oder Überwachung zu ermöglichen, z.B. beim Prüfen wandernder Fasern beim zweiseitigen Spinnen. Zur Erzielung einer differentiellen Wirkungsweise sind keine Änderungen der Elektronik der Meßeinrichtung erforderlich.
Der Meßfühlerkopf wie auch die Kondensatorsegmente bestehen normalerweise aus Aluminium, jedoch können auch andere Materialien verwendet werden. Schließlich sind Trimmungseinstellungen durch Schrauben möglich, die in bestimmte ausgewählte Kondensatorsegmente eingeschraubt werden. Ein jeder Kondensator weist einen Nennwert von 0,5 pF auf, und die gemessenen Änderungen bzw. Abweichungen können in der Größenordnung von 0,0005 pF liegen.
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In Pig. 6 ist eine Ausführungsform der Erfindung in Form eines Blockschaltbildes dargestellt. Ein Meßsender oder Signalgenerator 12 weist Ausgangsleitungen 12a und 12h auf, die mit einer Kondensatorbrücke Ik an Brückenanschlüssen 14a "bzw. 14b verbunden sind. Die von dem Generator 12 auf den Leitungen 12a und 12b erzeugten Signale sind sinusartig und weisen die gleiche Frequenz auf. Die Frequenz dieser Signale kann z.B. 20 kHz betragen. Ferner ist das Signal auf Leitung 12a zu dem Signal auf Leitung 12b um 180° phasenverschoben.
Die Kondensator- oder Kapazitätsmeßbrücke lh weist vier Kondensatoren auf, die in einer Brückenkonfiguration miteinander verbunden sind. Die Ausgangsanschlüsse 14e und 14d der Brücke lh sind mit den Eingangsanschlüssen eines Differenzverstärkers 18 verbunden. Die Ausgangsleitung 18a des Differenzverstärkers 18 ist mit einem ersten Eingang des Demodulators 20 verbunden. Die Leitung 12b des Signalgenerators 20 führt ein Signal einem zweiten Eingang des Demodulators 20 zu. Der Ausgang des Demodulators 20 wird über die Leitung 20a, einen Gleichstromverstärker 2h und ein Tiefpaßfilter 26 einem Vergleicher 30 zugeführt.
Die Kapazitätsmeßbrücke 14 weist die Kondensatoren Cl, C2, C3 und Ch auf. Die Kondensatoren Cl bis Ch sind bereits in Verbindung mit dem Meßfühlerkopf für diese Ausführungsform der Erfin-rdung beschrieben worden. Hierbei weist der Meßfühlerkopf vier im wesentlichen identische geometrische Anordnungen auf, die jeweils eine kapazitive Struktur mit zwei Elektroden bilden, die voneinander durch einen Luftspalt und dielektrisches Material getrennt werden. Die Kapazität eines jeden dieser Kondensatoren Cl bis Ch ist im wesentlichen gleich, wenn das Dielektrikum zwischen den beiden Elektroden der verschiedenen kapazitiven Strukturen identisch ist.
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Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung wird ein Materialabschnitt zwischen den Elektroden zweier gegenüberliegender Kondensatoren in der Brückenanordnung hindurchgeführt, die hier als die Kondensatoren Cl und C3 angenommen werden. Dementsprechend unterscheidet sich die Kapazität der Kondensatoren Cl und C3 von der Kapazität der Kondensatoren C2 und C4, da das dielektrische Material unterschiedlich ist. Es sei feiner angenommen, daß das zwischen den Elektroden des Kondensators Cl befindliche Material im wesentlichen die gleichen Abmessungen und Kennwerte wie das zwischen den Elektroden des Kondensators C3 befindliche Material aufweist, so daß die Kapazität der Kondensatoren Cl und C3 im wesentlichen gleich ist.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Meßeinrichtung erzeugen die von «iem Generator 12 über die Leitungen 12a und 12b der Brücke an den Anschlüssen 14a und 14b zugeführten Wechselstromsignale ein erstes Wechselstromsignal am Anschluß 14c, dessen Amplitude proportional der Differenz der Kapazität der Kondensatoren Cl und C3 und der Kapazität der Kondensatoren C2 und C4 ist, sowie ein zweites Wechselstromsignal am Anschluß 14d, das gegenüber dem Signal am Anschluß 14c um 180° phasenverschoben ist, jedoch die gleiche Amplitude aufweist. Diese beiden Sig~- nalkomponenten an den Anschlüssen 14c und 14d werden dem positiven bzw. negativen Eingang des Differenzverstärkers 18 zugeführt. Der Differenzverstärker 18 erzeugt auf Leitung 18a ein kombiniertes Signal mit der Grundfrequenz des Generators 12 und einer Amplitude, die proportional der Differenz der Kapazität der Kondensatoren Cl und C3 und der Kapazität der Kondensatoren C2 und C4 ist, d.h. wirksam von den Kennwerten des Materialabschnittes moduliert wird.
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Dieses letztere Signal wird von Leitung 18a dem ersten Eingang des Demodulators 20 zugeführt. Das Ausgangssignal des Generators 12 auf der Leitung i2b wird zur Demodulation des Signals des Verstärkers 18 derart verwendet, daß die Amplitudenmodulation des Signals erfaßt wird. Das Ausgangssignal des Demodulators 20 stellt somit ein der Differenz der Kapazität der Kondensatorpaare Cl, C3 und C2, Ck proportionales Signal dar. Dieses Signal wird mittels des Gleichstromverstärkers 2k verstärkt und dem Tiefpaßfilter 26 zugeführt. .
Das resultierende Signal des Filters 26 wird dem Vergleicher 30 zugeführt. Der Vergleicher 30 weist zwei mit dem Eingangsanschluß verbundene Vergleicherschaltkreise 32 und 3k auf, deren Ausgangsanschlüsse jeweils mit Ausgangs-Flip-Flops 36 und 38 verbunden sind. Die Vergleicherschaltkreise 32 und 3k sind über einen ersten Eingangsanschluß mit dem Filter 26 verbunden und an ihren anderen Eingangsanschlüssen liegen vorgegebene Bezugssignale. Ist die Amplitude des Signals des Filters 26 kleiner als die Amplitude des Bezugssignals am Vergleicherschaltkreis 32, wird das Flip-Flop 36 in den binären Zustand "1M gesetzt, wodurch eine optische Ablesevorrichtung (lichtemittierende Diode) LED. erregt wird. Ist die Amplitude des Signals des Filters 26 größer als die Amplitude des Bezugssignals am Vergleicherschaltkreis 3k, wird das Flip-Flop 38 in den binären Zustand "1" gesetzt, und ein Ausgangesignal wird der optischen Ableseeinrichtung (lichtemittierende Diode) LED2 zugeführt, um diesen Zustand anzuzeigen. Die Flip-Flops 36 und 38 weisen auch eine Verbindung zur Rückstellung eines jeden Flip-Flops in den binären Zustand "0" durch eine Bedienungsperson auf.
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Wenn bei dieser Anordnung die Dicke des Materialabsehnittes eine den Kondensatoren Cl und C3 in der Brücke 14 zugehörige Kapazität bildet und außerdem ein Signal am Ausgang des Filters 26 erzeugt wird, das außerhalb des Signalbereichs der an den Vergleicherschaltkreisen 34 und 38 anliegenden vorgegebenen Bezugssignale liegt, wird eine optische Anzeige für eine Bedienungsperson abgegeben. Die optische Anzeige gibt der Bedienungsperson ferner an, ob das Signal des Filters 26 oberhalb oder unterhalb des vorgegebenen Bereichs liegt.
Im folgenden soll nun der Demodulator 20 in Verbindung mit Fig. 7 genauer beschrieben werden. Bei der AusfUhrungsform nach Fig. 7 wird der Ausgang des Differenzverstärkers 18 über die Leitung 18a dem Eingang des Demodulators 20 zugeführt. Das Signal auf Leitung 18a wird in Form einer Wechselstromkopplung mittels eines Kondensators Ca und eines Widerstandes Ra dem positiven Eingang eines Differenzverstärkers 44 zugeführt. Der positive Eingang des Differenzverstärkers 44 ist mittels eines Widerstandes Rb mit dem negativen Eingang eines Differenzverstärkers 46 und dem Ausgang eines Gleichstromverstärker 48 verbunden. Der positive Eingang des Differenzverstärkers 46 ist mittels eines Widerstandes Rc mit Masse verbunden. Der negative Eingang des Verstärkers 44 ist mit dem Ausgang des Verstärkers 48 verbunden. Die Ausgänge der Verstärker 44 und 46 sind mit dem Eingang des Verstärkers 48 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 48 ist ebenfalls mittels der Leitung 20a mit dem Gleichstromverstärker 24 verbunden, wie in Fig. 6 dargestellt ist.
Die Eingangsleitung 12b des Signalgenerators 12 nach Fig.·6 ist zu einer üblichen digitalen Steuerung 42 des Demodulators 20 geführt. Die Steuerung 42 weist einen ersten Ausgang auf,
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der mit einem Freigabeeingang des Verstärkers 44 verbunden ist und einen zweiten Ausgang, der mit einem Freigabeeingang des Verstärkers 46 verbunden ist.
Während des Betriebs dient die Steuerung 42 zur Zuführung eines Freigabesignals zu den entsprechenden Verstärkern 44 und 46 während abwechselnder Halbwellen des auf Leitung 12b anstehenden Signals. Dementsprechend wird der Verstärker 44 während einer ersten Halbwelle des Signals auf Leitung 12b freigegeben und der Verstärker 46 während der anderen Halbwelle des Signals auf der Leitung 12b. Die Verstärker 44 und 46 befinden sich somit während abwechselnder Halbwellen des vom Generator 12 erzeugten Signals in Betrieb. Im Betrieb befindlich, erzeugt jeder Verstärker 44 und 46 am Ausgang ein Signal, das im wesentlichen dem Eingangssignal auf Leitung 18a während dieses, der llalbwelle des Signals des Generators 12 entsprechenden Betriebszeitabschnittes angepaßt ist. Die Ausgangssignale der Verstärker 44 und 46 werden aufsummiert und dem Gleichstromverstärker 48 zur Erzeugung eines Signals zugeführt, dessen Gleichstrompegel proportional der Amplitudenmodulation des Signals auf der Eingangsleitung 18a ist. Der Demodulator wirkt somit als Schaltereinrichtimg zur Aufhebung der Amplitudenmodulation des vom Differenzverstärker 18 zugeführten Signals. .#
In Fig. 6a ist eine alternative Ausführungsform des Tiefpaßfilters 26 dargestellt. Das Ansprechen des Systems wird durch die Dämpfung des Signals im Filter 26 bestimmt. Verschiedene Kombinationen der Widerstände Rx, Ry und Rz mit dem Kondensator C können durch Öffnen oder Schließen der Schalter S und S2 er~
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-Inwerden. Die Werte der Widerstände können so gewählt sein, daß das schnellste Ansprechen bzw. der höchste Frequenzgang in der Größenordnung von 2 kHz oder annähernd 10 % einer typischen Betriebsfrequenz von 20 kHz liegt. Ein langsameres Ansprechen ist, falls erwünscht, durch Öffnen entweder eines oder beider Schalter S und S2 zwecks Einschalten eines größeren Widerstandswertes erzielbar.
Anders ausgedrückt, die Werte können derart gewählt werden, daß bei einer Dui~chlaufgeschwindigkeit des Materials durch die Leitung von ungefähr 914 m/Min_ oder ungefähr 14,63 m/Sek. Fehler oder Schwankungen über vorgegebene Toleranzen hinaus mit einer Ansprechzeit von 1 Sekunde erfaßt werden. Bei grösseren Widerstandseinstellungen und daher größeren Zeitkonstanten wurdenderart kurze Änderungen nicht erfaßt. Die Meßeinrichtung ist somit in der Lage, entweder kurze oder über eine längere Zeit verlaufende Änderungen zu erfassen, wie dies jeweils bei einer.bestimmten Anwendungsart erforderlich sein kann.
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Claims (5)

  1. - 15 Pa t entan s pru* eh e
    / 1. )Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung der Kennwerte eines sieh bewegenden Materialabschnittes unter Verwendung einer Brückenschaltung aus kapazitiven Elementen, gekennzeichnet durch die Schritte: Anlegen eines ersten Signals an eine erste Verbindung der Brückenschaltung, Anlegen eines zweiten Signals an eine zweite Verbindung gegenüber der ersten Verbindung der Brückenschaltung, wobei das erste Signal und das zweite Signal im wesentlichen identische Wechselsignale entgegengesetzter Phase sind, ■ Hindurchführen des Materials in der Nähe zumindest eines der kapazitiven Elemente der Brückensehaltung, wodurch die Brücke verstimmt und ein Ausgangssignal an den Ausgangspunkten der Brückenschaltung erzeugt wird, differentielles Verstärken des Ausgangssignals und Demodulieren des differentiell verstärkten Ausgangssignales zur Erzeugung einei- Ausgangs spannung, die sich mit den Kennwerten des sieh bewegenden Materialabschnittes ändert. N
  2. 2. Meßeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombination einer Brückenschaltung mit zumindest zwei miteinander verbundenen kapazitiven Elementen und einer Einrichtung zur Erregung der Brückenschaltung durch Zuführung einer Wechselspannung an entgegengesetzten Punkten der Brücke, so daß ein Wechselstrom durch beide, in Reihe liegende kapazitive Elemente fließt, wobei die Brückenschaltung zum Abgleich ,deraft angeordnet ist, daß die zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt der kapazitiven Elemente und einem Bezugspunkt
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    erzeugte Spannung vom Abgleichwert zu einem Meßwert durch eine Änderung der Kapazität eines der Elemente geändert wird, und einer Einrichtung zur Zuführung von Material in die Nähe eines der beiden kapazitiven Elemente, um dessen Kapazität relativ zu der Kapazität des anderen Elementes zu beeinflussen und dadurch zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt und dem Bezugspunkt ein dem unabgeglichenen Zustand entsprechendes Signal zu erzeugen, das die Kennwerte des Materials repräsentiert.
  3. 3. Kapazitive Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenschaltung in einem Meßfühlerkopf mit einem äußeren Gehäuse eingeschlossen ist, daß mehrere leitende Segmente in dem Gehäuse angeordnet sind, die voneinander und von dem Gehäuse isoliert sind und die einzelnen Kondensatoren bilden, und daß das Gehäuse zumindest eine angrenzend zu einem kapazitiven Element ausgebildete Öffnung aufweist, damit das Material in der Nähe des kapazitiven Elementes eingeführt werden kann.
  4. k. Kapazitive Meßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Meßfühlerkopf eine schlitzähnliche Öffnung ausgebildet ist, um eine kontinuierliche Vorbeibewegung eines Materialabschnittes an den Platten des einen kapazitiven Elementes zu ermöglichen.
  5. 5. Kapazitive Meßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühlerkopf vier Kondensatoren aufweirst, die in einer vierteiligen Brückenschaltung .miteinander verbunden sind, und daß zwei Kondensatoren in entgegenge-
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    setzten Zweigen der Brückenschaltung in der einen Öffnung im Abstand voneinander entlang der Bewegungsbahn des Materialabschnittes angeordnet sind, so daß die Kapazität beider kapazitiver Elemente durch den gleichen Materialabschnitt geändert wird.
    6. Kapazitive Meßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Segment des kapazitiven Elementes eine Ausnehmung aufweist, und daß ein Transistor in dieser Ausnehmung in direktem elektrischen Kontakt mit dem Segment angeordnet ist, der einen Teil eines Verstärkers zur Verstärkung des dem unabgeglichenen Zustand entsprechenden Ausgangssignals bildet.
    7. Kapazitive Meßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Meßfühlerkopf zwei parallele, geschlitzte Öffnungen ausgebildet sind, die drei ähnliche Teile bilden, die jeweils zwei der leitenden Segmente aufweisen, und daß in den beiden leitenden Segmenten des zentralen Teiles die Ausnehmungen ausgebildet sind, in denen jeweils ein Transistor mit seinem Eingang in direktem Kontakt mit dem zugehörigen leitenden Segment angeordnet ist und einen Teil eines Verstärkers zur Verstärkung des dem unabgeglichenen Zustand entsprechenden Signals bildet.
    8. Kapazitive Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein synchronisierter Demodulator einen Eingang aufweist, dem das dem unabgeglichenen Zustand der Brückenschaltung entsprechende Signal zugeführt wird sowie
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    einen zweiten Eingang aufweist, der von der der Brückenschaltung zugeführten Wechselspannung erregt wird, und daß der Demodulator derart angeordnet ist, daß er ein Ausgangssignal erzeugt, das proportional dein dom unabgeglichenen Zustand der Brücke entsprechenden Signal ist.
    9. Kapazitive Meßeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tiefpaßfilter mit dem Ausgang des Demodulators gekoppelt ist und dessen Ausgangssignal erhält, daß ein Vergleicher mit dem Ausgang des Tiefpaßfilters gekoppelt ist und dessen Ausgang erhält, wobei der Vergleichen einen oberen Bezugspegel und einen unteren Bezugspegel aufweist, und daß eine Einrichtung zur Erzeugung eines ersten Warnsignals bei Überschreiten des oberen Bezugspegels durch das Ausgangssignal und eine Einrichtung zur Erzeugung eines zweiten Warnsignals bei Unterschreiten des unteren Bezugspegels durch das Ausgangssignal vorgesehen sind.
    10. Kapazitive Meßeinrichtung nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühlerkopf eine Anzeige für hohe Denierwerte und eine Anzeige für niedrige Denierwerte aufweist, die von dem ersten bzw. dem zweiten Warnsignal betätigbar sind.
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