DE2907904C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen des Quotienten aus Spannung und Flächengewicht eines bahnförmigen Material, insbesondere einer Papierbahn - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Messen des Quotienten aus Spannung und Flächengewicht eines bahnförmigen Material, insbesondere einer Papierbahn

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Description

gekennzeichnet durch
mit zwei im Abstand voneinander liegenden Halterungen, über die das bahnförmige Material läuft,
mit einem zv/ischen den Halterungen angeordneten Oszillator zur Erzeugung periodischer Druckänderungen durch ein Frequenzsignal, um Transversalschwingungen im bahnförmigen ίο —
20
■'■'■— Messen eines ersten, in Phase mit den periodischen Druckänderungen befindlichen Frequenzsignals,
— getrenntes Erzeugen und Messen eines zweiten, in Phase mit den Transversalschwingungen des bahnförmigen Materials befindlichen Frequenzsignals,
— Abgeben eines Ausgangssignals bei einer von 90° abweichenden Phasenverschiebung zwischen beiden Frequenzsignalen,
— Änderung des ersten Frequenzsignals mit Hilfe des Ausgangssignals zur Herstellung einer Phasenverschiebung von 90°,
— Verwendung dieser Frequenzänderung des ersten Signals als Meßgröße für den Quotienten aus Bahnspannung und Flächengewicht.
40
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingung des bahnförmigen 'Materials mit Hilfe einer Ultraschallwelle gemessen wird, die gegen das bahnförmige Material ausgesandt und zu einem Empfänger reflektiert wird, und daß der Phasenunterschied zwischen der ausgesandten und der empfangenen Ultraschallwelle ermittelt 'wird, und das zweite Frequenzsignal liefert, das die ''Schwingungsbewegung des bahnförmigen Materials
bezüglich Amplitude und Phase angibt. so
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Frequenzsignal, das die Frequenz der Druckänderungen steuert, nach einer Integration der Abweichung von der 90° -Phasenverschiebung zwischen beiden Eingangssignalen erhalten wird.
4. Vorrichtung zum Messen des Quotienten aus Spannung und Flächengewicht eines bahnförmigen Materials, insbesondere einer Papierbahn, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, Material hervorzurufen, und einem Schwingungsempfänger zum Messen des Frequenzsignals,
mit einem Frequenzgenerator zum Durchfahren des Frequenzsignals bis zur Resonanzfrequenz des bahnförmigen Materials,
mit einem Signalgeber und einem Speicher zum Faststellen und Speichern der Resonanzfrequenz,
mit einer durch das Resonanzfrequenzsigna! beeinflußten Regeleinrichtung,
gekennzeichnet durch
— zwei Druckwandler (6) zur Messung eines in Phase mit den periodischen Druckänderungen befindlichen ersten Frequenzsignals,
— einen Sender (7) und einen Empfänger (8) zum Messen eines in Phase mit den Transversalschwingungen des bahnförmigen Materials befindlichen zweiten Frequenzsignals,
— einen mit den Druckwandlern (6) und dem ! Empfänger (8) verbundenen Phasendetektor
(15) zum Vergleich der Phasenlage beider Frequenzsignale und zur Abgabe eines Ausgangssignals bei einer von 90° abweichenden Phasenverschiebung zwischen beiden Frequenzsignalen,
— einen über einen Integrator (20) mit dem Phasendetektor (15) verbundenen Oszillator (11) zur Änderung des ersten Frequenzsignals in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal zur Herstellung einer 90°-Phasenverschiebung.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lautsprecher (5) im Abstand vom bahnförmigen Material angeordnet ist und die periodischen Druckänderungen erzeugt, und daß ein Druckwandler (6) zwischen dem Lautsprecher (5) und dem bahnförmigen Material vorgesehen ist, der diese Druckänderungen mißt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die die Bewegung der Lautsprechermembran mißt
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Sender (7) und Empfänger (8) ein Ultraschallsender und ein Ultraschallempfänger vorgesehen sind, die neben dem bahnförmigen Material angeordnet sind und eine Ultraschallwelle gegen das bahnförmige Material aussenden und die vom bahnförmigen Material reflektierte Welle empfangen, und eine Einrichtung (18, 19) vorgesehen ist, die die Signal« des Empfängers aufnimmt und in das zweite Frequenzsignal umwandelt, das die Schwingungsbewegung des bahnförmigen Materials bezüglich Amplitude und Phase angibt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen des Quotienten aus Spannung und Flächengewicht eines bahnförmigen Materials, insbesondere einer Papierbahn, durch Führen des bahnförmigen Materials über zwei im Abstand voneinander liegende Halterungen, Erzeugen von periodischen Druckänderungen und Messen eines Frequenzsignals zur Bildung einer
Transversalschwingung zwischen den Halterungen, Durchfahren des Frequenzsignals bis zur Resonanzfrequenz des bahnförmigen Materials, Feststellen und Speichern der Resonanzfrequenz, Weiterverarbeitung des Resonanzfrequenzsignals, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit zwei im Abstand voneinander liegenden Halterungen, über die das bahnförmige Material läuft, mit einem zwischen den Halterungen angeordneten Oszillator zur Erzeugung periodischer Druckänderungen durch ein Frequenzsi- in gnal, um Transversalschwingungen im bahnförmigen Material hervorzuru.'en, und einem Schwingungsempfänger zum Messen des Frequenzsignals, mit einem Freqüenzgenerator zum Durchfahren des Frequenzsignals bis zur Resonanzfrequenz des bahnförmigen Materials, mit einem Signalgeber und einem Speicher zum Feststellen und Speichern der Resonanzfrequenz, mit einer durch das Resonanzfrequenzsignal beeinflußten Regeleinrichtung.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der DE-OS 23 44 170 bekannt.
Bei der Herstellung oder Verarbeitung von Papierbahnen, Folien oder ähnlichen Materialien wird das t bahnförmige Material zwischen Führungswalzen eingezogen, die das bahnförmige Material umlenken und "aufhängen. Es ist daher von größter Bedeutung, daß die Spannung im bahnförmigen Material innerhalb bestimmter Grenzwerte gehalten wird, um Risse im bahnförmigen Material zu vermeiden. Es ist auch wesentlich, daß die Bahnspannung quer zum bahnförmigen Material auf demselben Wert gehalten wird, um die Bildung von Falten und anderen ungünstigen Auswirkungen zu vermeiden. Aus diesem Grunde ist es wünschenswert, die Bahnspannung fortlaufend an verschiedenen Stellen längs des bahnförmigen Mate rials sowie an verschiedenen Stellen in Querrichtung zum bahnförmigen Material messen zu können. Dadurch, daß die Bahnspannung fortlaufend gemessen wird, kann sie so reguliert werden, daß die obigen Fehler vermieden werden können.
Die bei modernen Maschinen, insbesondere bei Druckpressen, bei denen Papier- oder Kunststoffbahnen über Umlenkwalzen laufen, gebräuchlichste Spannungsmeßvorrichtung ist eine Kraftmeßdose beliebiger Art, auf der die Walzen an beiden Enden gehalten sind. Beim Umlenken des bahnförmigen Materials entstehen Kräfte, die durch die Kraftmeßdosen angezeigt und zur Ermittlung der Bahnspannung verwandt werden können. Damit die Meßdosen schnelle Änderungen in der Bahnspannung messen können, muß das Gewicht der Walzen so klein wie möglich sein. Das verträgt sich jedoch nicht mit der Tatsache, daß mechanische Schwingungen immer dann auftreten, wenn sich die Walzen drehen und daß dadurch Störungen im Meßsignal auftreten, so daß aus diesem Grunde die Walzen starr ausgebildet werden müssen, um die Schwingungen zu vermindern. Das bedeutet aber, daß der feste oder starre Aufbau der Walzen ein hohes Gewicht der Walzen, insbesondere bei Maschinen mit großer Breite, mit sich bringt. Das hat zur Folge, daß der Teil der Kraft, der auf die Kraftmeßdosen wirkt und seinen Ursprung in der Bahnspannung hat, bezogen auf das Gewicht der Walzen, sehr klein ist. Die Anforderungen an die Empfindlichkeit der Kraftmeßdosen sind daher sehr hoch und führen zu ernsten Schwierigkeiten.
Bei dem eingangs genannten Verfahren und bei der eingangs genannten Vorrichtung wird das gesamte bahnförmige Material zwischen zwei Walzen transversal zum Schwingen gebracht. Bei dieser Art einer Meßanordnung w' j von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß die Resonanzfrequenz für ein bahnförmiges Material eine bestimmte Beziehung zur Spannung im Material hat. Diese Beziehung kann ausgedrückt werden als:
wobei
/ = die Resonanzfrequenz,
T = die Spannung im Material,
η = die harmonische Oberschwingung, bei der das bahnförmige Material in Resonanz steht,
/ = der Abstand zwischen den Haltepunkten des bahnförmigen Materials und
m = Materialmasse pro Flächeneinheit, d. h. das Flächengewicht des bahnfcrmigen Materials.
Wenn für ein bestimmtes bahnförmiges Material n, I und m konstant gehalten werden, ergibt sich die folgende Beziehung:
f = k-Y7 oder T = Kf2.
Bei dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung wird folglich die Resonanzfrequenz gemessen, die ein Maß für die Bahnspannung ist.
Es gibt auch andere bekannte Vorrichtungen, bei denen kurzzeitig eine Schwingung an einen Teil des bahnförmigen Materials gelegt und die Zeit angezeigt wird, die die Schwingung brauch», um sich bis zu einem anderen Punkt im bahnförmigen Material fortzupflanzen. Diese Fortpflanzungszeit steht in einer bestimmten Beziehung zur Bahnspannung.
Bei einer weiteren aus der DE-OS 27 12 722 bekannten Vorrichtung zum Messen der Bahnspannung wird das bahnförmige Material dazu gebracht, transversal zwischen zwei Halteplatten mit einer sich periodisch ändernden Kraft bestimmter Amplitude und Frequenz zu schwingen. Die Schwingungsamplitude des bahnförmigen Materials wird gemessen und dient als Maß für die Bahnspannung. Die Frequenz der Anregungsschwingung sollte entweder etwas oberhalb oder etwas unterhalb der erwarteten Grundresonanzfrequenz des bahnförmigen Materials bei der fraglichen Bahnspannung liegen. Das heißt, daß die Bahnspannung, bei der die Resonanz auftritt, entweder etwas größer oder etwas kleiner als die erwartete Spannung des bahnförmigen Materials sein sollte. Der Meßbereich liegt dann innerhalb eines Bereiches, in dem kieine Änderungen der Bahnspannung zu großen Änderungen in der Amplitude führen. Durch eine Messung der Amplitude kann die Bahnspannung über eine Eichkurve erhalten werden. Es ist daher notwendig, eine Eichung durchzuführen, um eine Frequenz zu erhalten, die einen geeigneten Meßbereich liefert. Wenn sich die Bahnspannung über den Meßbereich hinaus ändern sollte, muß die Frequenz geändert und eine andere Eichkurve benutzt werden. Die Messung der Amplitude ist weiterhin hauptsächlich aufgrund der hohen Temperaturempfindlichkeit unsicher.
Aus der DE-OS 16 48 645 ist gleichfalls eine Vorrichtung zum Bestimmen der Spannung eines bahnförmigen Materials bekannt, bei der das bahnförmige Material in Schwingung versetzt wird und die Bestimmung der Spannung über die Ermittlung der Resonanzfrequenz des bahnförmigen Materials erfolgt.
Das eingangs beschriebene bekannte Verfahren und die eingangs beschriebene bekannte Vorrichtung, die die Resonanzfrequenz als Maß für die BahnspannUng verwenden, haben jedoch den Nachteil, daß sie empfindlich auf äußere Störungen, wie beispielsweise ,äußere Geräusche ansprechen. Da ein derartiges ^Verfahren und eine derartige Vorrichtung in einer !'extrem lauten Umgebung angewandt werden müssen, imuß die Meßstelle gegenüber äußeren Geräuschen abgeschirmt werden, was sowohl schwierig als auch mit -hohen Kosten verbunden ist. Darüber hinaus bilden sich (Oberschwingungen, die bei Messungen oftmals statt der ■Grundschwingung, die die Bahnspannung wiedergibt, angezeigt v/erden. Das hat zur Folge, daß das Ergebnis, 'das von einer Vorrichtung erhalten wird, die nach einem derartigen Verfahren arbeitet, oftmals völlig irreführend ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ^besteht daher darin, das eingangs genannte Verfahren äUnd die eingangs genannt.: Vorrichtung so weiterzubilden, daß genauere Ergebnisse ohne störende Einflüsse von außen erhalten werden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung beim eingangs genannten Verfahren durch Messen eines ersten, in Phase mit den periodischen Druckänderungen befindlichen Frequenzsignais, getrenntes Erzeugen und Messen eines zweiten, in Phase mit den Transversalschwingungen des bahnförmigen Materials befindlichen Frequenzsignals, Abgeben eines Ausgangssignals bei einer von 90° abweichenden Phasenverschiebung zwischen beiden Frequenzsignalen, Änderung des ersten Frequenzsignals mit Hilfe des Ausgangssignals zur Herstellung einer Phasenverschiebung von 90°, Verwendung dieser Frequenzänderung des ersten , Signals als Meßgröße für den Quotienten aus Bahnspannung und Flächengewicht gelöst
Die erfindungsgemäße Vorrichtung der eingangs genannten Art ist gekennzeichnet durch zwei Druckwandler zur Messung eines in Phase mit den periodischen Druckänderungen befindlichen ersten Frequenzsignals, einen Sender und einen Empfänger zum Messen eines in Phase mit den Transversalschwingungen des bahnförmigen Materials befindlichen zweiten Frequenzsignals, einen mit den Druckwandlern und dem Empfänger verbundenen Phasendetektor zum Vergleich der Phasenlage beider Frequenzsignale und zur Abgabe eines Ausgangssignals bei einer von 90° abweichenden Phasenverschiebung zwischen beiden Frequenzsignalen, einen über einen Integrator mit dem Phasendetektor verbundenen Oszillator zur Änderung des ersten Frequenzsignals in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal zur Herstellung einer 90°-Phasenverschiebung.
Besonders bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Patentansprüche 2 und 3, während besonders bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäüen Vorrichtung Gegenstand der Patentansprüche 5 bis 7 sind.
Erfindungsgemäß wird die Beziehung zwischen der Resonanzfrequenz und dem Verhältnis zwischen der Bahnspannung und dem Flächengewicht und die Phasenverschiebung ausgenutzt, die zwischen der Bahnschwingung und den Druckänderungen, die das bahnförmige Material zum Schwingen bringen, oder dem Signal besteht, das die Druckänderungen hervorruft.
Wenn in der oben angegebenen Beziehung nur η und / konstant sind, dann ist
Die Resonanzfrequenz ist somit proportional zur Quadratwurzel des Verhältnisses zwischen der Bahnspannung und dem Flächengewicht. Es ist daher möglich, die Bahnspannung durch eine separate Messung des Flächengewichtes zu erhalten. Das Flächengewicht kann umgekehrt durch eine separate Messung der Bahnspannung ermittelt werden. Das kann bei der praktischen Anwendung dadurch erfolgen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer anderen Mpßvorrichtung für die Bahnspannung und das Flächengewicht jeweils kombiniert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung haben eine Reihe von Vorteilen, wie beispielsweise die hohe Genauigkeit, die fehlende Beschränkung des Meßbereiches, die fehlende Gefahr einer Überlastung des Meßkopfes, die hohe Stabilität, die geringe Nullpunktverschiebung und die fehlende Hysterese.
Der Meßkopf kann einfach am bahnförmigen Material angelegt und an jeder gewünschten Stelle in einer Maschine angeordnet werden. Der Meßkopf ist unempfindlich für mechanische Schwingungen, elektrische Störungen und Temperaturschwankungen, hat keine Anzeigeträgheit und mißt selbst schnelle Änderungen in der Bahnspannung. Es ist weiterhin möglich, fortlaufend Reinigungsluft durch den Meßkopf zu blasen, ohne den Meßvorgang merklich zu stören. Der Meßkopf hat geringe Abmessungen, ein geringes Gewicht und kann längs des bahnförmigen Materials zur Messung eines Spannungsprofiles bewegt werden.
Die Meßvorrichtung kann dem jeweils vorliegenden Bedarf angepaßt werden. Eine einfache Meßvorrichtung mit einem Meßkopf kann so ausgebildet werden, daß sie in der Hand gehalten und dazu benutzt werden kann, eine kleinere Maschine zu prüfen und zu kontrollieren oder die Spannungen bei einer größeren Maschine abzuschätzen. Es ist insbesondere möglich, eine Reihe von Meßköpfen quer über das bahnförmige Material an mehreren Stellen längs des bahnförmigen Materials anzuordnen, wenn der Weg des bahnförmigen Materials beispielsweise bei einer Papierherstellungsmaschine oder bei einer Druckpresse für Tageszeitungen groß ist, und die Ausgangssignale vor. den Meßköpfen an einer gemeinsamen Instrumententafel anzuzeigen.
Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Darin zeigt
F i g. 1 eine Querschnittsansicht durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung;
F i g. 2 eine Ansicht von unten auf die in F i g. 1 dargestellte Meßvorrichtung;
F i g. 3 in einem Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiej der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig.4 den Phasenunterschied zwischen der Bewegung des bahnförmigen Materials und den antreibenden Druckänderungen als Funktion der Frequenz;
F i g. 5 die Schwingungsamplitude des bahnförmigen
Materials bei verschiedenen Frequenzen.
(η den F i g. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung dargestellt. Der Meßkopf 1 weist eine Platte 2 auf, die an dem bahnförmigen Material anliegen soll. Die Platte 2 ist mit einem mittleren Meßspalt 3 versehen, der von zwei parallelen Erhebungen begrenzt ist, die Halterungen 4 für das bahnförmige Material bilden. Das bewegliche •bahnförmig« Material läuft transversal über die Halterungen.
An der oberen Außenfläche der Platte 2 ist ein
.Lautsprecher 5 angeordnet, der das bahnförmige •Material durch einen sich periodisch ändernden 'Schalldruck dazu bringt, transversal zwischen den Halterungen zu schwingen.
Der Lautsprecher 5 ist so angebracht, daß der gesamte Schalldruck nach unten in den Meßspalt 3 geht, der zu den Seiten hin offen ist, so daß eine Welle mit einer Fortpflanzungsrichtung parallel zu den Halterungen 4 verschwindet, ohne reflektiert zu werden.
Im Meßspalt 3 befinden sich zwei Druckwandler 6, die dazu dienen, den sich ändernden Schalldruck vom ' Lautsprecher 5 zu messen. Im Meßspalt 3 befinden sich weiterhin ein Ultraschallsender 7 und ein Ultraschallempfänger 8, die in der Mitte zwischen den Halterungen
4 angeordnet sind, wo das bahnförmige Material am stärksten ausgelenkt wird.
Luftdurchlässe 9, die zum Ultraschallsender 7 und Ultraschallempfänger 8 sowie zu den Druckwandlern verlaufen, halten die Geräte staub- und schmutzfrei.
Die Halterungen 4 sind mit Schlitzen 10 versehen, durch die Druckluft ausströmt. Die ausströmende Luft erzeugt ein Luftkissen am ebenen Teil der Platte 2. Aufgrund des Luftstromes wird das bahnförmige Material mit einer geringen Reibung an der Platte gehalten, was wesentlich ist, um die Bahnspannung so wenig wie möglich zu beeinflussen.
An den Halterungen 4 selbst ist kein Luftkissen vorhanden, hier schlägt das bahnförmige Material gegen die Meßvorrichtung. Die durch den Lautsprecher
5 erzeugte Schwingung wird daher zwischen den Halterungen reflektiert, und es wird eine gute Resonanz erhalten.
F i g. 3 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Ein spannungsgesteuerter Oszillator 11 gibt ein sich periodisch änderndes Signal aus, das von einem Leistungsverstärker 12 verstärkt wird und im Lautsprecher 5 eine Schallwelle erzeugt Der sich periodisch ändernde Schall vom Lautsprecher 5 wird durch die Druckwandler 6 gemessen, die mit einem Verstärker 13 verbunden sind, von dem das Signal durch ein Filter 14 geht.
Das Signa! wird vom Filter auf einen Phasendetektor 15 übertragen. Der Phasendetektor ist eine Schaltung, die ein Ausgangssignal in Abhängigkeit vom Phasenunterschied zwischen zwei periodischen Eingangssignalen ausgibt. Bei einem Phasenunterschied von 90° beträgt die Ausgangsspannung des Phasendetektors OV. Wenn ein Signal in die positive oder negative Richtung relativ zum anderen Signal verschoben wird, tri;t eine positive oder negative Spannung jeweils am Ausgang auf. Das Eingangssignal des Phasendetektors 15 vom Druckwandler 6 hat dieselbe Phase wie die Schallwelle vom Lautsprechers, d. h. die Schallwelle, die das bahnförmige Material zum Schwingen bringt
Der Uiiraschallsender 7 wird über einen Oszillator 16 mit einem hochfrequenten Signal mit einer Frequenz von beispielsweise 41 kHz betrieben. Das vom bahnförmigen Material reflektierte Signal wird durch den Ultraschallempfänger 8 aufgefangen, wobei das empfangene Signal eine Frequenz und eine Phase hat, die aufgrund der Schwingung des bahnförmigen Materials gegenüber dem ausgesandten Signa! verschieden sind. Das Signal geht vom Empfänger 8 durch ein Filter 17. Die ausgesandten und empfangenen Ultraschallsignale werden einem Phasendetektor 18 zugeführt. Das
ίο Ausgangssignal vom Phasendetektor 18 geht durch ein Tiefpaßfilter 19 und ist anschließend ein Signal, das direkt die Schwingungsbewegung des bahnförmigen Materials bezüglich ihrer Amplitude und Phase beschreibt. Dieses Signal liegt am Phasendetektor 15 und wird dort mit dem Signal vom Mikrofon 6 verglichen. Zum Ermitteln der Resonanzschwingung des bahnförmigen Materials sollten diese Signale um 90° phasenverschoben sein, d. h. sollte die Ausgangsspannung vom Phasendetektor 150 V betragen.
Das Ausgangssignal vom Phasendetektor 15 hängt somit vom Phasenunterschied zwischen den Eingangssignalen ab. Dieses Ausgangssignal liegt an sinem Integrator 20, der die Abweichung von einem Phasenunterschied von 90° zwischen den beiden Eingangssignalen am Phasendetektor 15 integriert. Der Integrator 20 erhöht oder vermindert die Spannung für den Oszillator 11, um die Frequenz des Lautsprechers 5 zu erhöhen oder herabzusetzen, so daß die oben erwähnte Abweichung beseitigt wird. Sobald sich die Resonanzfrequenz des bahnförmigen Materials ändert, d. h. sobald das Verhältnis zwischen der Bahnspannung und dem Flächengewicht sich ändert, entsteht ein Phasenwinkelsignal vom Phasendetektor 15, das den Oszillator 11 zwingt, die Frequenz auf die Resonanzfrequenz zu ändern.
Da Oberschwingungen auftreten können, für die die Schaltung gesperrt werden kann, ist eine Suchschaltung 21 vorgesehen, die die Frequenz von 0 an aufwärts durchläuft. Der Frequenzdurchlauf wird bei der ersten festgestellten Phasenverschiebung von 90° unterbrochen. Der Integrator 20 hält den Oszillator 11 an der richtigen Frequenz. Damit bekannt ist, wann die Umschaltung vom Durchlauf auf die Abstimmung stattfinden soll, ist ein Detektor 20 für eine Phasenver-Schiebung von 90° vorgesehen, den Zeitpunkt erfaßt, an dem die Frequenz den richtigen Wert hat. Dieser Detektor 22 wird rnii dem Druckwandlersignai über einen 90° Phasenschieber 23 und mit dem Bahnschwingungssignal vom Tiefpaßfilter 19 versorgt. Das Ausgangssignal vom Detektor 22 für eine Phasenverschiebung von 90° wird in einem Komparator 24 mit einem Vergleichssignalpegel von einem Signalpegelwandler 25 verglichen. Wenn der Vergleichssignalpsgel 'iberschriüen wird, liegt ein Signal an der Suchschakung 21, um den Frequenzdurchlauf zu unterbrechen.
F i g. 4 und 5 zeigen Meßdiagramme von Versuchen mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung. Das bahnförmige Material bestand bei diesen Versuchen aus einer Leinwand mit einem Flächengewicht von 112 g/m2. Die Bahnspannung betrug 40 N/m. Der Abstand zwischen den Halterungen in der Meßvorrichtung betrug 50 mm. Die Frequenz wurde von 0 Hz aufwärts durchlaufen. Die Frequenz wurde so gesteuert, daß der Phasenunterschied bei einer Phasenverschiebung von 90" gehalten wurde.
Als Alternative zur Messung der erzeugten Druckschwankungen mit Hilfe eines speziellen Druckwandlers kann die Messung auch direkt über die Bewegung
der Lautsprechermembran erfolgen. Eine weitere Alternative besteht darin, das Signal, das die Druckschwankungen bewirkt, d.h. das Signal vor dem Lautsprecher, auszunutzen. Dieses Signal sollte dann mit dem Bahnschwingungssignal in der oben beschriebenen Weise verglichen werden.
Es äst auch möglich, die Transversalschwingung des bahnförmigen Materials auf andere Weise aJs durch Ultraschall anzuzeigen. Die Schwingung des bahnförmigen Materials erzeugt einen sich ändernden Druck an den Halterungen 4. Ein gegebener Druck entspricht somit einer bestimmten Schwingungsstellung des bahnförmigen Materials. Durch eine Messung r-s Druckes, beispielsweise mit Hilfe von Druckwandlern in den Halterungen, kann die Schwingung des bahnförmi-
'5 gen Materials gemessen werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Schwingung optisch zu messen.
Wenn das bahnförmige Material ein magnetisches Material ist, können die Druckschwankungen, die die Schwingung des bahnförmigen Materials bewirken,
ίο magnetisch erzeugt werden.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
W-

Claims (1)

29 07 §04 Patentansprüche:
1. Verfahren zum Messen des Quotienten aus Spannung und Flächengewicht eines bahrtförmigen Materials, insbesondere einer Papierbahn,
durch Führen des bahnförmigen Materials über zwei im Abstand voneinander liegende Halterungen,
Erzeugen von periodischen Druckändarungen und Messen eines Frequenzsignals zur Bildung einer Transversalschwingung zwischen den Halterungen,
Durchfahren des Frequenzsignals bis zur Resonanzfrequenz des bahnförmigen Materials, Feststellen und Speichern der Resonanzfrequenz,
Weiterverarbeitung des Resonanzfrequenzsigp.als,
DE2907904A 1978-03-10 1979-03-01 Verfahren und Vorrichtung zum Messen des Quotienten aus Spannung und Flächengewicht eines bahnförmigen Material, insbesondere einer Papierbahn Expired DE2907904C2 (de)

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