DE3247017A1

DE3247017A1 - Mikrowellen-feuchtemesser

Info

Publication number: DE3247017A1
Application number: DE19823247017
Authority: DE
Inventors: Michael T. Downsview Ontario Riggin
Original assignee: Sentrol Systems Ltd
Current assignee: Sentrol Systems Ltd
Priority date: 1981-12-23
Filing date: 1982-12-18
Publication date: 1983-07-28
Also published as: FI824389A0; FI76433C; US4484133A; CA1193660A; JPS58115349A; FI824389L; GB2112148B; JPH0339580B2; GB2112148A; FI76433B

Description

HOEGER, STE-LLREOhT;&"pARTNER3247017

P-A-T fe N T-A N W A¹LT₁E₁₁ UHLANDSTRASSE 14 c · D 7O00 STUTTGART 1

A 45 402 b Anmelder: Sentrol Systems Ltd.

k - 176 4401 Steeles Avenue West

16. Dezember 1982 Downsview, Ontario M3N 2S4

Kanada

Mikrowellen-Feuchtemesser

Die Erfindung betrifft einen Mikrowellen-Feuchtemesser zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts einer Materialbahn mit Signalerzeugungseinrichtungen zum Erzeugen eines ersten Signals in Abhängigkeit von der Menge der Mikrowellenenergie, die die Materialbahn, ausgehend von einer Energiequelle für die Mikrowellenenergie, passiert hat.

Es sind Mikrowellen-Feuchtemesser bekannt, mit deren Hilfe während des Betriebes der Feuchtigkeitsgehalt einer laufenden Materialbahn gemessen werden kann. Bei derartigen Feuchtemessern wird Mikrowellenenergie mit einer Frequenz von etwa 22,2 GHz mit Hilfe eines als Sender dienenden Hornstrahlers gegen eine Seite der Materialbahn gerichtet, auf deren gegenüberliegender Seite ein als Empfänger dienender Hornstrahler angeordnet ist, der die die Materialbahn passierende bzw. die durch die Materialbahn hindurchtretende Mikrowellenenergie empfängt. Das Ausgangssignal des als Empfänger arbeitenden Hornstrahlers wird dann dazu verwendet, ein Maß bzw. eine Anzeige für den Feuchtigkeitsgehalt der Materialbahn zu erhalten. Ein derartiger Mikrowellen-Feuchtemesser ist beispielsweise

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in der US-PS 3 851 244 beschrieben. Weitere Feuchtemesser sind in den US-PSen 3 693 079, 3 681 684 und 3 534 beschrieben. Gemäß den Lehren dieser Patentschriften sind verschiedene Einrichtungen vorgesehen, um zu verhindern, daß von der Materialbahn reflektierte Anteile der Mikrowellenenergie zu dem als Sender arbeitenden Hornstrahler zurückkehren und die scheinbar von diesem als Sender arbeitenden Hornstrahler abgestrahlte Energie vergrößern oder verringern.

Bei den Feuchtemessern bzw.-Systemen der vorstehend beschriebenen Art wird die Energie Po an dem als Empfänger arbeitenden Hornstrahler mit der Energie P verknüpft, die von dem als Sender arbeitenden Hornstrahler abgestrahlt wird, und zwar gemäß folgender Gleichung:

P/Po = e"^¹ (1)

wobei O^ die Dämpfungskonstante ist und t die Dicke des dämpfenden Mediums ist. Dabei gilt für die Dämpfungs konstante der Materialbahn folgende Gleichung:

+ (E¹VE¹)

Aus den vorstehenden Angaben wird deutlich, daß die Mikrowellen-Feuchtemesser gemäß dem Stande der Technik in ihrem Betrieb von der Wechselwirkung zwischen den

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Mikrowellen und dem Wasser in der Materialbahn abhängig sind.

Während die bekannten Mikrowellen-Feuchtemesser im allgemeinen eine befriedigende Anzeige des Feuchtigkeitsgehalts einer laufenden Materialbahn liefern, können sie dennoch nicht in allen Fällen voll befriedigen, da sie diejenigen Effekte, die sich auf die Strahlung bzw. die Mikrowellenenergie auswirken und die auf andere Eigenschaften der Materialbahn zurückzuführen sind als auf deren Feuchtigkeitsgehalt, nicht berücksichtigen.

Im einzelnen ist das Absorptionsvermögen für. Mikrowellen von der Orientierung der Wassermoleküle abhängig, so daß dann ungenaue Messergebnisse hinsichtlich des Wassergehalts erhalten werden, wenn die freie Beweglichkeit der Wassermoleküle und damit deren statistischer Mittelwert der Orientierung durch Wechselwirkungen mit der Matrix bzw. dem Basismaterial der Materialbahn und mit anderen Wassermolekülen verfälscht wird. Beispielsweise gehen die Wassermoleküle bei einer Materialbahn in Form eines Zelluloseproduktes Bindungen"mit den Hydroxy1-Gruppen des Fasermaterials ein. Die auf diese Weise gebundenen Wassermoleküle zeigen aber eine andere Wechselwirkung mit der Mlkrowellenstrahlung als ungebundenes Wasser. Da das relative Verhältnis von gebundenem zu nicht gebundenem Wasser ferner durch die Gleichgewichtstemperatur der Materialbahn bestimmt wird, ist folglich die Dämpfung der Strahlung durch das Zellulose/Wasser-Gemisch der Materialbahn temperaturabhängig.

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Es tritt aber nicht nur eine Wechselwirkung zwischen den Mikrowellen und dem Wasser in der Materialbahn auf, sondern auch eine Wechselwirkung zwischen dem Material der Materialbahn, so daß die Dämpfungskonstante vom Trockengewicht bzw. von der Trockenmasse der Materialbahn pro Flächeneinheit abhängig ist.

Wenn die Dicke der Materialbahn im Bereich eines Vielfachen der ^./4-Wellenlänge der Mikrowellen in dem betreffenden Medium liegt, führen Reflexionen an der Oberfläche der Materialbahn außerdem zu einer Abhängigkeit der Dämpfungskonstante von der Dicke der Materialbahn.

Keines der Feuchtemess-Systeme gemäß dem Stande der Technik berücksichtigt aber die Auswirkungen der Dicke der Materialbahn auf die Dämpfungskonstante, mit der Folge, daß die Messergebnisse hinsichtlich des Feuchtigkeitsgehalts nicht so genau sind wie dies erwünscht wäre.

Ausgehend vom Stande der Technik und der vorstehend aufgezeigten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Mikrowellen-Feuchtemesser anzugeben, welcher unabhängig von der Dicke einer Materialbahn exakte Messergebnisse hinsichtlich des Feuchtigkeitsgehalts der laufenden Materialbahn liefert. Dabei wird gleichzeitig angestrebt, daß die Auswirkungen von Änderungen des Grundgewichts und der Temperatur der Materialbahn auf den gemessenen Feuchtigkeitsgehalt kompensiert werden.

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Diese Aufgabe wird bei einem Mikrowellen-Feuchtemesser der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zweite Signalerzeugungseinrichtungen zum Erzeugen eines zweiten Signals als Maß für die Dicke der Materialbahn vorgesehen sind und daß Auswerteeinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe in Abhängigkeit von dem ersten Signal und dem zweiten Signal ein Wert für den Feuchtigkeitsgehalt der Materialbahn erzeugbar ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es ferner möglich, Mikrowellen-Feuchtemesser gemäß der Erfindung so auszubilden, daß sie entweder für hohe Feuchtigkeitsgehalte von über 750 g/m² oder für die Messung relativ niedriger Feuchtigkeitsgehalte von unter 5 g/m² in einer laufenden Materialbahn geeignet sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 eine grafische Darstellung zur Erläuterung des Zusammenhanges zwischen der Frequenz der Mikrowellenenergie und der Dämpfungskonstante für reines Wasser bei 2 5°C;

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Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines Mikrowellen-Feuchtemessers gemäß der Erfindung zur Messung eines relativ hohen Feuchtigkeitsgehalts;

Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild

einer zweiten Ausführungsform eines Mikrowellen-Feuchtemessers gemäß der Erfindung zur Messung eines.relativ niedrigen Feuchtigkeitsgehalts und

Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Programms zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts bei einem Mikrowellen-Feuchtemesser gemäß der Erfindung.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine grafische Darstellung zur Erläuterung des Zusammenhangs zwischen der Frequenz und der Dämpfung für reines Wasser bei einer Temperatur von 25°C, und man erkennt, daß die Dämpfung der Mikrowellen durch das Wasser mit ihrer Frequenz ansteigt. Außerdem ist es bekannt, daß die Dämpfung jenseits einer Frequenz von 40 GHz bis zu einer Frequenz von 180 GHz monoton ansteigt (Felix Franks, Physics and Physical Chemistry.of Water, Plenum Press, New York 1972) .

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Fig. 2 zeigt als schematisch.es Blockschaltbild einen erfindungsgemäßen Mikrowellen-Feuchtemesser 10, der für die Messung hoher Feuchtigkeitskonzentrationen (über 750 g/m²) in einer laufenden Materialbahn 12 bestimmt ist. Der Feuchtemesser 10 umfasst einen Spannungsregler 14, welcher der Speisung eines üblichen, mit fester Frequenz arbeitenden Oszillators 16 über einen Modulator 18 dient. Der Oszillator 16 erzeugt eine Mikrowellenstrahlung im S- und im G-Band mit einer Mitte!frequenz von etwa 3,09 GHz bzw. einer Wellenlänge von 100 mm, wobei die Mikrowellenstrahlung über einen Isolator und ein: Dämpfungselement 22 einem Richtkoppler 24 zugeführt wird. Dabei verhindert der Richtungsisolator 20, daß ein Teil der Energie nach hinten zum Oszillator 16 zurückgestrahlt wird, wodurch die Stabilität des Oszillators 16 aufrechterhalten wird. Der Richtungsisolator 20 wird nachstehend, ebenso wie die anderen in der Schaltung eingesetzten Richtungsisolatoren, der Einfachheit halber nur noch als Isolator -bezeichnet. Der Richtkoppler 24 lenkt einen kleinen Bruchteil (etwa 5%) der Strahlung zu einem ersten Halbleiterdetektor 26, welcher einen Strom (oder eine Spannung) erzeugt, der (die) eine monoton steigende Funktion der Intensität der einfallenden Strahlung ist und ein Bezugssignal für den EIN (M.)- und AUS (O₁)-Zyklus der Modulation bildet. Das Ausgangssignal des "Bezugs"-Detektors 26 wird über einen Vorverstärker 2 8 einem Mikrocomputer 30 zugeführt.

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Der Richtkoppler 24 richtet die verbleibende Energie über einen weiteren .!Isolator 32 zu einem ersten Anschluß eines Mikrowellenzirkulators 34. Die an diesem Anschluß eintretende Energie wird zu einem zweiten Anschluß übertragen, wo sie in einen als Sendeantenne dienenden Hornstrahler 36 eingekoppelt wird, der unterhalb der Materialbahn 12 angeordnet ist. Der Hornstrahler 36 richtet die Strahlung durch die Materialbahn 12 hindurch gegen einen als Empfangsantenne dienenden Hornstrahler 38, der mit dem sendenden Hornstrahler 36 auf der gegenüberliegenden Seite der Materialbahn fluchtet und diejenige Strahlung sammelt, welche von der ■ Bahn 12 nicht absorbiert oder gestreut wird. Ein Isolator 40 sorgt dafür, daß zwischen dem empfangenden Hornstrahler 38 und einem zweiten Halbleiterdetektor 42 eine Energieübertragung nur in einer Richtung erfolgen kann. Der Detektor 42 erzeugt ein elektrisches Ausgangssignal, welches eine bekannte Funktion der vom Hornstrahler 38 empfangenen Mikrowellenenergie ist, die auf jeden Fall geringer ist als die vom Hornstrahler 36 gesendete Energie, und zwar aufgrund der Dämpfung und Absorption durch die Wassermoleküle in der Materialbahn 12. Der Detektor 42 liefert ein der übertragenen Energie entsprechendes Signal sowohl für den EIN (M„)- als auch für den AUS (O₂)-Zyklus der Modulation. Dieses Ausgangssignal des "Übertragungs"-Detektors wird dem Mikrocomputer 30 über einen Vorverstärker 44 zugeführt.

Beim Arbeiten mit dem erfindungsgemäßen Feuchtemesser 10 wird ein gewisser Teil der Strahlung von der Mate-

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rialbahn 12 zu dem als Sender arbeitenden Hornstrahler 36 reflektiert. Diese Strahlung wird von dem Hornstrahler 36 gesammelt und über den Zirkulator 34 einem dritten Anschluß desselben zugeführt, mit dem ein dritter Halbleiterdetektor 46 verbunden ist, der ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt. Der Detektor 46 liefert ein der reflektierten Energie entsprechendes Signal., und zwar sowohl für den EIN (M-)- als auch für den AUS (O )-Zyklus der Modulation. Das Ausgangssignal oes "Reflexions"-Detektors 46 wird dem Mikrocomputer 30 über einen Vorverstärker 48 zugeführt.

Eine andere und ebenso effektive Methode besteht darin,, die reflektierte Strahlung mittels eines eigenen als Empfänger arbeitenden Hornstrahlers zu überwachen, der so ausgerichtet ist, daß er diejenige Fläche der Materialbahn "sieht", die mit Mikrowellen aus dem Hornstrahler 36 bestrahlt wird. Bei dieser Ausgestaltung ist der Zirkulator 34 nicht wesentlich.

Der Mikrocomputer empfängt also die Ausgangsspannung von allen drei Vorverstärkern 28, 44 und 48 sowohl während des EIN-Zyklus wie auch während des AUS-Zyklus der Modulation und empfängt außerdem ein Eingangssignal, welches ein Maß für das Grundgewicht der Materialbahn ist, welches mit Hilfe eines geeigneten Detektors 50 erfasst wird. Außerdem empfängt der Mikrocomputer 30 von einem Detektor 52, der beispielsweise ein in unmittelbarem Kontakt mit der Bahn 12 stehender Thermistor sein kann oder auch ein optisches Infrarot-

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Pyrometer, ein weiteres Eingangssignal, welches ein Maß für die Temperatur der Bahn 12 ist. Diese Eingangssignale bzw. Messwerte werden anschließend in einer nachstehend noch näher zu beschreibenden Weise aufbereitet bzw. umgewandelt, um ein Maß für den Feuchtigkeitsgehalt der Materialbahn 12 zu erhalten.

Fig. 3 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines Feuchtemessers 60 gemäß der Erfindung, der geeignet ist,niedrige Wasserkonzentrationen (unter 5 g/m²) in einer laufenden Materialbahn 62 zu messen. Bei diesem Feuchtemesser 60 ist ein Oszillator 64 vorgesehen, der über einen Impulsmodulator 68 von einem Spannungsregler 66 gespeist wird. Zur Verbesserung der Empfindlichkeit des Feuchtemessers für einen Wassergehalt unter 5 g/m² erzeugt der Oszillator 64 eine Mikrowellenstrahlung im Q-Band mit einer MitteIfrequenz von etwa 40 GHz bzw. mit einer Wellenlänge von etwa 7,75 mm, wobei die Strahlung über einen Isolator 70 zu einem Richtkoppler 72 übertragen wird. Der Richtkoppler 72 lenkt einen Teil der Leistung zu einem Halbleiterdetektor 74, um ein Bezugssignal zu erhalten, während die Leistung im übrigen über einen Isolator 7 6 in einen Zirkulator 78 eingespeist wird, von wo sie zu einem ersten, als Sender arbeitenden Hornstrahler 80 übertragen wird. Der Hornstrahler 80 ist oberhalb der Materialbahn 12 angeordnet und richtet die Mikrowellenstrahlung durch die Materialbahn 12 hindurch. Derjenige Teil der Strahlung, der von der Materialbahn 12 nicht absorbiert oder gestreut wird, tritt in

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einen ersten, als Empfangsantenne arbeitenden Hornstrahler 82 ein, der unterhalb der Materialbahn 12 bezüglich des Hornstrahlers 80 fluchtend ausgerichtet ist. Die vom Hornstrahler 82 empfangene Energie ist wegen der Dämpfung oder Absorption durch die Wassermoleküle in der Materialbahn 12 kleiner als die vom Hornstrahler 80 abgestrahlte Energie. Die empfangene Energie wird dann einem zweiten, als Sender arbeitenden Hornstrahler 84 zugeführt, der die Strahlung wieder durch die Materialbahn 62 hindurch gegen einen zweiten, als Empfänger arbeitenden Hornstrahler 86 richtet. Die vom Hornstrahler 86 empfangene Energie ist dabei wieder kleiner als die vom Hornstrahler 84 gesendete Energie, da durch die Wassermoleküle in der Materialbahn 12 eine Dämpfung oder Absorption der Strahlung erfolgt. Ein Isolator 88 sorgt dafür, daß die Energie von dem als Empfänger arbeitenden Hornstrahler 86 nur in einer Richtung zu einem zweiten Halbleiterdetektor 90 übertragen werden kann, der die Größe der übertragenen Strahlung misst. Aufgrund der Tatsache, daß die Materialbahn zweimal im Strahlengang der Mikrowellenstrahlung liegt, wird die Empfindlichkeit des Systems bzw. des Feuchtemessers 60 stark verbessert.

Ein gewisser Teil der Strahlung wird von der Materialbahn 62 zu dem ersten, als Sender arbeitenden Hornstrahler 80 reflektiert. Diese Strahlung wird von dem Hornstrahler 80 gesammelt und über den Zirkulator 7 8 zu einem dritten Halbleiterdetektor 92 übertragen, der die Größe der reflektierten Strahlung misst.

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Außerdem kann ein gewisser Teil der Energie auch von dem ersten, als Sender arbeitenden Hornstrahler 80 zu dem zweiten, als Empfänger arbeitenden Hornstrahler und von dem zwei.ten, als Sender arbeitenden Hornstrahler 84 zu dem ersten, als Empfänger arbeitenden Hornstrahler 82 reflektiert werden. Die beiden, als Empfänger arbeitenden Hornstrahler 82 und 86 sind bezüglich der zugeordneten, als Sender arbeitenden Hornstrahler 84 bzw. 80 auf der jeweils gegenüberliegenden Seite der Materialbahn 62 kreuzpolarisiert.

Bei dem Feuchtemesser gemäß Fig. 3 werden also die Ausgangssignale der Detektoren 74, 90 und 92 wieder über entsprechende Vorverstärker 96, 98 und 100 einem Mikrocomputer 94 zugeführt. Außerdem werden dem Mikrocomputer 94 über Detektoren 102 und 104 Signale zugeführt, die der Temperatur und dem Gewicht der Materialbahn 62 entsprechen. Die gesamte, dem Mikrocomputer 94 zugeführte Information wird dort aufbereitet bzw. umgesetzt, um ein Maß für den Feuchtigkeitsgehalt der Materialbahn 62 zu erhalten, wie dies nachstehend noch näher erläutert wird.

Gemäß Fig. 4 beginnen die Programme der Mikrocomputer 30 bzw. 94 der erfindungsgemäßen Feuchtemesser 10 bzw. 16 für einen hohen bzw. einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt mit einem Startblock 110. Anschließend werden die von dem Bezugsdetektor, dem Übertragungsdetektor und dem Reflexionsdetektor für den EIN- und den AUS-Zyklus der Modulation erzeugten Ausgangssignale bzw.

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-Spannungen bei zwischen den sendenden und den empfangenden Hornstrahlern liegender Materialbahn geprüft (Block 112). Wenn die empfangenen Spannungen einen vorgegebenen Grenzwert übersteigen, was eine Fehlfunktion anzeigt, wird ein Alarmsignal erzeugt (Blöcke 114 und 116),und das Programm endet mit einem Block 118. Andernfalls werden die Leistungsparameter P.. für das Bezugssignal, P₂ für das übertragene Signal und P-. für das reflektierte Signal gemäß folgender Gleichung bestimmt:

Px = Mx² - Ox² (3)

wobei Mx die im EIN-Zyklus der Modulation erhaltene Spannung ist und wobei Ox die im AUS-Zyklus erhaltene Spannung ist, und zwar für jeden der drei Detektoren (Block 120).

Die Parameter P₁ bis P_ werden dann ausgewertet, um das Verhältnis von übertragener Leistung zu Bezugsleistung: R₁ = P_ /P₁ und das Verhältnis von reflektierter Leistung zu Bezugsleistung: R„ = P_ / P₁ zu ermitteln (Block 122). Diese Verhältniswerte für den Betriebszustand "Materialbahn vorhanden", d.h. für den Betriebszustand, bei dem sich die Materialbahn zwischen den als Sender und den als Empfänger arbeitenden Hornstrahlern befindet, mit dem Wert S₁ verglichen (Block 124), welcher das Verhältnis von übertragener Leistung zu Bezugsleistung für den Betriebszustand darstellt, der als Standardzustand bzw. als Zustand "Gewebebahn nicht vorhanden" bezeichnet wird, bei dem

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die Materialbahn fehlt und sich nichts zwischen den als Sender und den als Empfänger arbeitenden Hornstrahlern befindet. Für den Wert S₁ gilt also:

Die durchgeführten Vergleiche lassen sich durch folgende Gleichungen darstellen:

C₁ = S₁ / R₁ (4)

C₂ = S₁ / R₂ (5) .

Man sieht, daß der Wert S sowohl zum Vergleich mit dem Verhältnis R₁ als auch zum Vergleich mit dem Verhältnis R₂ benutzt wird, da es für R„ kein Äquivalent für das Verhältnis von reflektierter Leistung zu Bezugsleistung bei fehlender Materialbahn bzw. bei der Standardbetriebsbedingung gibt. Man sieht ohne weiteres, daß die Messung zur Bestimmung des Wertes S. vor dem Beginn der kontinuierlichen Feuchtigkeitsmessung an einer Materialbahn durchgeführt werden muß und daß der betreffende Wert im Mikrocomputer gespeichert werden muß'.

Die beiden Verhältniswerte C₁ und C₂ werden dann in Dezibel-Werte D und D_ (Block 126) umgewandelt. Außerdem wird gemäß Block 128 eine "Verlustcharakteristik¹¹ D_ für die übertragene und die reflektierte Strahlung gemäß folgender Gleichung errechnet:

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D₃ = D₁ + KD₂ (6)

wobei K ein Eichparameter ist. Der Eichparameter K wird in Verbindung mit dem Reflexionssignal D benutzt, um das Übertragungssignal D' zu normieren, wobei ein Verlustfaktor D- erhalten wird, der hinsichtlich der Änderungen der Dicke der Materialbahn korrigiert ist. Der Verlustfaktor D- wird dann in einen Wert RM umgewandelt, der dem Feuchtigkeitsgehalt der Materialbahn bzw. einem "echten Feuchtigkeitsgehalt" entspricht, nämlich einem Wassergehalt, der in einer geeigneten technischen Einheit angegeben wird, wobei mit einer primären Eichtabelle gearbeitet wird, die im Mikrocomputer gespeichert ist. Dieser "echte Feuchtigkeitsgehalt" wird dann weiter korrigiert, um Änderungen des Grundgewichts und der Temperatur zu berücksichtigen, wozu die Ausgangssignale der Detektoren 50 und 52 bzw. 104 und 102 ausgewertet werden. Dies geschieht, weil beispielsweise eine Erhöhung des Grundgewichts oder der Temperatur zu einem anderen Feuchtigkeitsgehalt führt als er durch den Verlustfaktor D_ angegeben wird, wobei der Wert RM entsprechend korrigiert wird (Block 130).

Gemäß Block 132 wird der echte Feuchtigkeits- bzw. Wassergehalt RM noch weiter korrigiert, und zwar bezüglich einer endgültigen Feld-Eichung, welche durch Benutzung von frei.veränderlichen Parametern, wie z.B. einer Neigung SL und einer Verschiebung OF, die in

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dem Feld gesetzt sind, einen endgültigen Augenblickswert des Feuchtigkeitsgehalts IV liefert, für den folgende Gleichung gilt:

IV = SL χ RM + OF (7)

Die endgültige Eichung wird deshalb erforderlich, weil die ursprüngliche oder primäre Eichung im Mikrocomputer gespeichert ist und im "Feld", d.h. im praktischen Einsatz,nicht mehr ohne weiteres geändert werden kann. Der Augenblickswert IV wird dann auf geeignete Weise angezeigt (Block 134), und das Programm springt zurück zum Block 112.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst wird und daß ein Mikrowellen-Feuchtemesser geschaffen wird, bei dem es durch Auswertung der reflektierten Mikrowellenenergie möglich ist, ein Maß für den Feuchtigkeitsgehalt zu erhalten, welches unabhängig von der Dicke der Materialbahn ist. Bei dem erfindungsgemäßen Feuchtemesser werden die Einflüsse von Schwankungen des Grundgewichts und der Temperatur-auf die Feuchtemessung kompensiert. Außerdem können gemäß den beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sowohl sehr hohe Feuchtigkeitskonzentrationen von mehr als 750 g/m² als auch sehr niedrige Feuchtigkeitskonzentrationen von weniger als 5 g/m² in einer laufenden Materialbahn gemessen werden.

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Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß dem Fachmann, ausgehend von den Ausführungsbeispielen, zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und/oder Ergänzungen zu Gebote stehen, ohne daß er dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müsste.

Claims

HOEGER, stellrec:ht^-partner3247017 P -A -T F N T^A M*W "äIl T f" UHLANDSTRASSE 14 c · D 7000 STUTTGART 1 A 45 402 b Anmelder: Sentrol Systems Ltd. k - 176 4401 Steeles Avenue West 16. Dezember 1982 Downsview, Ontario M3N 2S4 Kanada Patentansprüche

1.) Mikrowellen-Feuchtemesser zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts einer Materialbahn mit Signalerzeugungseinrichtungen zum Erzeugen eines ersten Signals in Abhängigkeit von der Menge der Mikrowellenenergie, die die Materialbahn, ausgehend von einer Energiequelle für die Mikrowellenenergie, passiert hat, dadurch gekennzeichnet, daß zweite Signalerzeugungseinrichtungen (46,48; 92,100) zum Erzeugen eines zweiten Signals als Maß für die Dicke der Materialbahn (12; 62) vorgesehen sind und daß Auswerteeinrichtungen (30; 94) vorgesehen sind, mit deren Hilfe in Abhängigkeit ·νοη dem ersten Signal und dem zweiten Signal ein Wert für den Feuchtigkeitsgehalt der Materialbahn (12; 6 2) erzeugbar ist.

2. Mikrowellen-Feuchtemesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Signalerzeugungseinrichtungen (46,48; 92,100) als Messeinrichtungen zum Messen der Menge der von der Materialbahn (12; 62) reflektierten Mikrowellen- v_ energie ausgebildet sind.

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3. Mikrowellen-Feuchtemesser nach Anspruch 2 mit einer auf der einen Seite der Materialbahn angeordneten Energiequelle für die Mikrowellenenergie und mit Signalerzeugungseinrichtungen zum Erzeugen des ersten Signals auf der gegenüberliegenden Seite der Materialbahn, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Signalerzeugungseinrichtungen (46,48; 92,100) auf derselben Seite der Materialbahn (12; 62) angeordnet sind wie die Energiequelle (36; 80) um ein zweites Signal zu erzeugen, welches ein Maß für die Menge der von der Materialbahn (12; 62) reflektierten Mikrowellenenergie ist.

4. Mikrowellen-Feuchtemesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Signalerzeugungseinrichtungen (26,28,50,52; 74,96, 102,104) vorgesehen sind, mit deren Hilfe mindestens eines der folgenden weiteren Signale erzeugbar ist: ein von der von der Energiequelle (36;80) abgestrahlten Energiemenge abhängiges Signal, ein dem Gewicht der Materialbahn (12; 62) entsprechendes Signal, ein der Temperatur der Materialbahn entsprechendes Signal, und daß die Auswerteeinrichtungen (30; 94) derart ausgebildet sind, daß mit ihrer Hilfe der Wert für den Feuchtigkeitsgehalt der Materialbahn (12; 62) zusätz.lich in Abhängigkeit von dem mindestens einen weiteren Signal erzeugbar ist.

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5. Mikrowellen-Feuchtemesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle derart ausgebildet ist, daß mit ihrer Hilfe Mikrowellenenergie im S- oder G-Band erzeugbar ist.

6. Mikrowellen-Feuchtemesser nach einem der Ansprüche 1 .bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle derart ausgebildet ist, daß mit ihrer Hilfe Mikrowellenenergie im Q-Band erzeugbar ist.

7. Mikrowellen-Feuchtemesser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Signalerzeugungseinrichtungen (82,84,86,90,98) derart ausgebildet sind, daß die durch die Materialbahn (62) hindurch übertragene Mikrowellenenergie erneut gegen die Materialbahn gerichtet wird und daß die beim zweiten Durchgang durch die Materialbahn (62) gemessene Mikrowellenenergie zur Erzeugung des ersten Signals verarbeitet wird.

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