MX2008016296A - Dispositivo para medir la humedad en revestimientos (similares al cabello) de un acoplador direccional de microtira. - Google Patents

Abstract

Un sensor para medir el contenido de humedad de una muestra como cabello, que comprende: una línea de microtiras; un acoplador direccional que tiene un par de, por lo general, primera (3) y segunda tiras paralelas (4) que definen una apertura de acoplamiento entre ellas; y un generador de señal de frecuencia alta eléctricamente acoplado a la primera tira (3) y que se puede operar para acoplar energía a la segunda tira (4) con la muestra colocada como un revestimiento a lo largo de la apertura de acoplamiento para así generar una señal de energía acoplada en la segunda tira que tienen una amplitud relacionada al contenido de humedad del sustrato. La señal de energía acoplada de la tira (4) se desfasa (13) mediante la línea de mícrotiras y se acopla a un puerto de un mezclador (12). La señal de energía directa de la tira (3) se acopla a la otra parte del mezclador (12).

Description

DISPOSITIVO PARA MEDIR LA HUMEDAD EN REVESTIMIENTOS (SIMILARES AL CABELLO) DE UN ACOPLADOR DIRECCIONAL DE MICROTIRA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere, por lo general, a sensores de medición y, de manera más particular, a un sensor para medir una propiedad de un sustrato, tal como el contenido de humedad externa e interna de sistemas biológicos tales como el cabello.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Muchos sustratos son higroscópicos y permeables lo que significa que absorberán agua del medio ambiente. Por ejemplo, bajo condiciones normales el agua representa de aproximadamente 12 % a aproximadamente 15 % de la composición del cabello. El cabello normal puede absorber más de 30 % de su propio peso en agua. Si el cabello está dañado tiene menos capacidad de retener agua dentro de las fibras del cabello lo cual proporciona al cabello una apariencia saludable. Por ello es importante ser capaz de medir con precisión la humedad del cabello para determinar la salud general del cabello o punto de humedad en el cabello que ofrece su mejor condición para estilizado. Dispositivos detectores de humedad han sido desarrollados en el pasado para determinar el nivel de humedad en sustratos y han dependido de varias técnicas que incluyen mediciones de resistencia y capacitancia para obtener la indicación deseada. Sin embargo, estos métodos solo funcionan bien para una densidad y cantidad en sección transversal conocida del sustrato que se está midiendo. Como la compactacion o densidad del sustrato es variada, estas técnicas de medición fallan. Además, estas técnicas dependen principalmente del contenido de humedad en el exterior de la fibra de sustrato para la medición, y no tienen la capacidad de medir con precisión el contenido de humedad dentro de las fibras del sustrato de la misma manera. Otras desventajas de los dispositivos previos son que los componentes del sensor y del circuito no son coplanares. Los dispositivos previos incorporaban un cable coaxial para interconectar los componentes del sensor y del circuito. Esto, en particular, supone dificultad en el envasado del sistema en un envolvente que se pueda sostener en las manos. A la vez, esto resulta en el incremento del costo de envasado y sensibilidad inferior. De esta manera, existe una necesidad de un dispositivo detector integrado con sensibilidad elevada, lo cual puede con exactitud y confianza determinar el contenido de humedad de un sustrato, como el cabello, incluyendo la humedad tanto en la parte interna como externa de la fibras del cabello.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN La presente invención supera lo precedente y los obstáculos e inconvenientes de los sensores de humedad y métodos de determinación del contenido de humedad conocidos anteriormente. Si bien la invención se describirá en conexión con ciertas modalidades, se comprenderá que la invención no se limita a estas modalidades. Por el contrario, la invención incluye todas las alternativas, modificaciones y equivalentes que puedan incluirse dentro del espíritu y alcance de la presente invención. Una modalidad comprende un sensor para medir el contenido de humedad de un sustrato que comprende: una guía de ondas coplanar; un acoplador direccional que tiene un par de primera y segunda tiras, por lo general, paralelas que definen una apertura de acoplamiento entre ellas; y un generador de señal de frecuencia alta eléctricamente acoplado a la primera tira y que se puede operar para acoplar energía a la segunda tira con el sustrato colocado a lo largo la apertura de acoplamiento para así generar una señal de energía acoplada en la segunda tira que tiene una amplitud relacionada al contenido de humedad del sustrato. Otra modalidad de la presente invención comprende un sensor para medir el contenido de humedad de un sustrato, que comprende: un agente de acoplamiento direccional que tiene un par de primera y segunda tiras generalmente paralelas que definen una apertura de acoplamiento entre éstas, y un generador de señal de frecuencia alta eléctricamente acoplado a la primera tira y que se puede operar para acoplar energía a la segunda tira con el cabello colocado a lo largo de la apertura de acoplamiento para así generar una señal de energía acoplada en la segunda tira que tiene una amplitud relacionada a la salud del cabello, en donde la segunda tira comprende un detector de AC/DC el cual se puede operar para generar una señal de voltaje de salida que tiene un valor relacionado al contenido de humedad del sustrato.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las Figuras adjuntas, que se incorporan y constituyen parte de esta especificación, ilustran modalidades de la invención y, junto con una descripción general de la invención precedente y la descripción detallada a continuación, sirven para explicar la invención. La Figura 1 es un diagrama de bloques funcional del sensor acoplador direcccional según los principios de la presente invención; La Figura 2A incluye las Figuras 2A-1 , 2A-2, y 2A-3, y es una representación del circuito de un sensor acoplador direccional según los principios de la presente invención; La Figura 2B es una representación en circuito de un acoplador direccional para usar en el sensor de la Figura 1 según una modalidad de la presente invención; La Figura 2C incluye las Figuras 2C-1 y 2C-2, y es una representación en circuito de un detector para el contenido de humedad para usarse en el sensor de la Figura 1 según una modalidad de la presente invención; La Figura 2D es una representación en circuito de la capa de la parte superior de la distribución del PCB; La Figura 2E es una representación en circuito de la capa media de la distribución del PCB (Plano de tierra); La Figura 2F es una representación en circuito de la capa del fondo de la distribución del PCB; La Figura 2G es una representación de bloques de la configuración del sensor acoplador direccional; La Figura 3A es una vista en plano superior del sensor de la Figura 1 que se muestra integrado sobre una placa de circuito impresa; La Figura 3B es una vista en sección transversal de la Figura 3A; La Figura 4A es una vista en perspectiva de un sistema de sensor acoplador direccional según una modalidad de la presente invención; La Figura 4B es una vista frontal en elevación alargada de un sujetador del cabello para utilizar en el sistema del sensor de la Figura 4 A, que ilustra el dispositivo sujetador en una posición abierta para recibir el cabello en el dispositivo; La Figura 4C es una vista similar a La Figura 4B, que ilustra el dispositivo sujetador en una posición cerrada para sujetar el cabello en el dispositivo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Aún cuando la especificación concluye con las reivindicaciones que de manera particular señalan y claramente reivindican la invención, se cree que ésta se comprenderá mejor a partir de la siguiente descripción. El sistema actual para medir la humedad dentro y sobre un sustrato comprende un sensor para medir humedad el cual se conecta a un circuito mediante una guía de ondas coplanar. Cada uno de estos componentes esenciales, así como los componentes preferidos u opcionales, se describen en detalle de aquí en adelante. Ahora con referencia a las Figuras y a las Figuras 1 , 2A-2F y 3, en particular, un sensor acoplador direccional 1 se muestra según los principios de la presente invención. Para salvaguardar la simplicidad, el sensor 1 se describirá en la presente en conexión con la medición del contenido de humedad del cabello. Sin embargo, se apreciará por aquellas personas de habilidad ordinaria en la industria que la presente invención puede usarse en una amplia variedad de aplicaciones y por ello no se limita al análisis del cabello o la medición del contenido de humedad en un sustrato. Más bien, el sensor 1 de la presente invención es fácilmente adaptable para analizar una amplia variedad de sustratos y para medir humedades diferentes relacionadas a las propiedades de aquellos sustratos como se apreciará fácilmente por aquellas personas de habilidad ordinaria en la industria. Ejemplos no limitantes de sustratos adecuados para uso con el sensor de la presente invención incluyen cabello, piel, madera, fibras sintéticas y no sintéticas, mezcla de fibras, superficies poliméricas, y materiales similares. Por ejemplo, en la medición del contenido de humedad de un sustrato, el sensor 1 opera bajo el principio que al aumentar el contenido de humedad de un sustrato, también aumenta el acoplamiento de señal relativa eficaz. Como se describirá con mayor detalle a continuación, el sensor 1 está diseñado para medir el acoplamiento de señal relativa inducido por un sustrato, y a partir de esa medición de la señal acoplada, se puede determinar el contenido de humedad del sustrato. El valor del contenido de humedad puede presentarse en un registro visual, indicado a través de un tono audible perceptible por el usuario o usado como una señal de control para controlar una función de un dispositivo. Con mayor preferencia, el indicador es una o más luces LED. Como se representa en las Figuras 1 , 2A-2F y 3A, el sensor 1 incorpora un acoplador direccional de frecuencia alta 2 que tiene un par de tiras 3 y 4 generalmente paralelas que definen una apertura de acoplamiento entre ellas. El término "acoplar," como se utiliza en la presente, significa posicionar dos componentes de circuito eléctrico lo suficientemente cerca para permitir un intercambio de energía electromagnética de uno al otro. En una modalidad, las tiras paralelas 3,4 están soportadas en una placa de circuito impresa de FR4 (PCB, por sus siglas en inglés) 18 (Figuras 2D - 3B) que tienen un plano de tierra 19 formado en una superficie inferior del cartón 18. En una modalidad, la altura "h" de la PCB 18 es 1.6 mm (0.062 pulg), cada tira 3, 4 tiene un ancho "w" de 4.3 mm (0.17 pulg) y una longitud "I" de 8.9 mm (0.350 pulg), y la apertura de acoplamiento 5 tiene una distancia de apertura "s" de 0.5 mm (0.020 pulg) Por supuesto, se apreciará por aquellas personas de habilidad ordinaria en la industria que otras dimensiones de la PCB 18, tiras 3, 4 y la apertura 5 también son posibles, dependiendo de una aplicación particular, como se describirá en detalle a continuación. Además, el plano de tierra 19 siempre tiene que estar en el fondo de la PCB pero también puede estar en el medio como se muestra en la Figura 2E. Un generador de señal de frecuencia alta 7 está acoplado eléctricamente a la tira 3 y se puede operar para generar un campo electromagnético a lo largo de la apertura de acoplamiento 5 que acopla energía a la tira 4 con el sustrato colocado a lo largo, es decir, por lo general, normal al eje longitudinal de, la apertura de acoplamiento 5 en una manera compactada como se describirá en detalle a continuación. La tira 4 también puede comprender un detector AC/DC (no ilustrado) que se puede operar para generar una señal de voltaje de salida que tiene un valor relacionado al contenido de humedad del sustrato. La presencia del detector AC/DC detector obvia la necesidad del componente 12 mezclador. El generador de señal 7 genera una señal de energía acoplada en la tira acoplada 3 que tiene una amplitud relacionada al contenido de humedad, del sustrato colocado a lo largo de la apertura de acoplamiento 5. El generador de señal 7 está bloqueado de fase para mantener la precisión de la medición y la frecuencia, estabilidad, y reproductibilidad, y tiene una energía ajustable. El generador de señal 7 preferentemente se puede operar para generar señales en los intervalos de frecuencia VHF a UHF, es decir, entre aproximadamente 30 MHz y aproximadamente 3 GHz, aunque otros intervalos de frecuencia también son posibles. Según otra modalidad, el generador de señal 7 puede operar a aproximadamente 1 GHz, tal como a aproximadamente 915 MHz, ya que se contempla que el contenido de agua de un sustrato puede determinarse con mayor exactitud mediante su impedancia medida en el intervalo cercano a los GHz. Según una modalidad, el sensor 1 utiliza la variación de acoplamiento de energía inversa del acoplador direccional de frecuencia alta 2 (Figura 2B) para medir el cambio en la impedancia de un material colocado a lo largo de la apertura de acoplamiento 5. Al compactar el sustrato a lo largo de la apertura de acoplamiento 5, el acoplador direccional 2 se desajusta, y este desajuste causa un incremento monotónico en el acoplamiento de energía inversa del acoplador direccional 2 en tanto que la impedancia a lo largo de la apertura 5 se incrementa como resultado del incremento del contenido de humedad del material. La amplitud de la energía inversa en el brazo de energía inversa 6 (Figuras 1 y 2B) de la tira 4 es, por lo general, una medición directa de la impedancia y, por consiguiente, el contenido de humedad, del sustrato colocado a lo largo de la apertura de acoplamiento 5. Como se describirá en detalle a continuación, el contenido de humedad del sustrato, es decir, su contenido de agua en peso, puede determinarse de la impedancia medida de la muestra. Además con referencia a las Figuras 1 , 2A-2F, la señal de energía directa de la tira 3 se acopla eléctricamente a un puerto de un mezclador 12 (ejemplo de lo cual puede ser un MBA-10VL-1 que se muestra en la Figura 2A) a través de un brazo de energía directa 10 (Figuras 1 y 2B) y, opcionalmente, un atenuador 11. Por ejemplo, la señal de energía directa puede opcionalmente atenuarse a aproximadamente -10 dBm mediante el atenuador 11. Sin embargo, el atenuador 11 no es esencial porque la guía de ondas coplanar (que se discute a continuación) proporciona un excelente control del desplazamiento de CC, por consiguiente, se incrementa el intervalo dinámico. La señal de energía acoplada de la tira 4 se desfasa mediante un desfasador 13 y se acopla eléctricamente a otro puerto del mezclador 12 a través del brazo de energía inversa 6. El desfasamiento se hace posible mediante una guía de ondas coplanar. Como se utiliza aquí, "coplanar" significa que la guía de ondas se integra dentro de la PCB principal 18 del dispositivo y sin utilizar conexiones de cable coaxial (es decir, las Figuras 2D-2F). El mezclador 12 puede actuar como un receptor coherente ya que es más sensible a las señales acopladas que están en fase con la señal de energía directa. El desfasador 13 asegura que la coherencia de fase apropiada de la señal de energía inversa en relación a la señal de energía directa para que el mezclador 12 produzca la máxima salida discernible del mezclador. Con la energía directa del mezclador establecida en el nivel apropiado a través de la energía ajustable 8, la salida del mezclador 12 monotónicamente incrementa con un incremento en la energía acoplada inversa, la cual se causa mediante el incremento en el contenido de humedad del sustrato. El mezclador 12 desmodula o reduce a la banda de la base CC el valor de la energía acoplada a través del acoplador direccional 2. La salida CC del mezclador 12 se filtra y amplifica mediante el amplificador 16 para producir un voltaje de salida medible que se relaciona al contenido de humedad 17 del sustrato colocado a lo largo de la apertura 5. El amplificador 16 incluye un aumento ajustable 14 y un desplazamiento de CC 15. En una modalidad, la interconexión sensor circuito se hace mediante una guía de ondas coplanar de 50 ohm. La traza de la guía de ondas 29 se representa en la Figura 2D. El diseño coplanar proporciona un control de corrección de fase ideal con una pérdida de señal mínima del sensor. El sistema es, por lo general, alimentado por un suministro de energía de 3.3 V regulado. El regulador de voltaje 9 regula la energía para el circuito integrado. Las Figuras 1 y 2A muestran los diagramas de bloques y esquemáticos respectivamente de una modalidad del diseño PCB. El generador de señal de RF 7 propaga una señal al sensor que utiliza el circuito de presilla de fase bloqueada. (PLL, por sus siglas en inglés). El bloqueo de PLL funciona con un oscilador controlado de voltaje externo (VCO) el cual está acoplado eléctricamente a él. Una persona de habilidad ordinaria en la industria estaría familiarizado con estos generadores de señales. El PLL se puede programar digitalmente. Y por consiguiente, su frecuencia y el nivel de energía pueden ajustarse mediante el programa. Ya que la salida de energía máxima de la botana es insuficiente, un amplificador de transistor sencillo 16 se utiliza para ampliar además la señal. Sin embargo, el PLL se comunica mediante un protocolo I2C. Por consiguiente, en una modalidad, se usa un microcontrolador para comunicarse con el PLL utilizando la lógica I2C. Un lenguaje C de alto nivel se utiliza para escribir la función completa el sistema. El programa C entonces se convierte en un código de máquina para el microcontrolador que utiliza un compilador HT-PIC y una herramienta de MPLAB para descargar el código de máquina al microcontrolador. El circuito PLL usado se puede ver en la Figura. 2A. La energía de la señal de RF generada fuera del VCO es aproximadamente -4 dBm. Por consiguiente, la señal se amplifica para alimentar una resistencia de señal 0 dBm en el sensor. Un amplificador RF de transistor sencillo 16 se utiliza para amplificar la señal a 0 dBm. Las microtiras acopladas 3, 4 se utilizan para que el sensor detecte la humedad presente en el objeto que se prueba. La señal acoplada se alimenta en la entrada del mezclador RF y la señal de referencia se alimenta dentro del puerto LO de un circuito mezclador 12 (MBA-10VL). El principio de sobreheterodinar se usa para mejorar la inmunidad al ruido del sistema; la ecuación del principio que gobierna el principio de sobreheterodinar se explica mediante las ecuaciones (1 ) - (3) a continuación.

Después de pasar a través del filtro de paso baj o, el voltaje de salida final La ecuación (3) es válida, si la frecuencia de la señal de entrada en el oscilador local (LO) y el puerto de frecuencia de radio (RF) son iguales. El mezclador 12 es un detector de polaridad negativa (es decir, para una diferencia de fase cero entre las entradas, el voltaje de salida es negativo). Las entradas de diferencia de fase cero se utilizan para obtener la salida máxima del mezclador 12. El componente de frecuencia alta del mezclador 12 se filtra y la salida del CC se alimenta en un circuito de amplificación basado en un amplificador operacional 16. La amplificación del circuito se mantiene en alrededor de un aumento de 200. Un circuito nulo de desplazamiento positivo se usa para eliminar cualquier desplazamiento posible en la salida del mezclador 12.

Diseño de distribución PCB La capa de la parte superior de la PCB Figura 2D se utiliza para la colocación del componente. Las capas superior e inferior se utilizan para encaminar las señales. La capa media Figura 2E se utiliza específicamente para la conexión a tierra y se coloca 5 mm debajo de la capa superior. El separador es muy importante para que la dimensión de la guía de ondas de coplaneador corresponda a 50 ohm.

Diseño del Sensor y de la Guía de Ondas Los diseños del sensor y de la guía de ondas son muy críticos, porque este diseño determina el desempeño del sistema en su totalidad. Un mejor diseño del sensor y correspondencia de fase proporciona mejor sensibilidad si bien un diseño de guía de ondas que corresponde a 50 ohm proporciona la menor pérdida de señal. Las Figuras 2D, 2F, y 3 muestran una modalidad del diseño del sensor y de la guía de ondas. La sensibilidad del sensor aumenta al aumentar el espacio entre las tiras 3, 4 sin embargo, al hacerlo, el nivel de la señal de acoplamiento va muy por debajo de -50 dBm. En una señal de tan bajo nivel, la relación de la señal al ruido se reduce drásticamente. Por consiguiente, en una modalidad, el separador de sensor se fija a 0.5 mm (.020 pulgadas) con una buena relación señal a ruido (SNR). La sensibilidad también aumenta al disminuir la constante dieléctrica del material del cartón. Por lo general, los cartones Rogers son más sensibles que los cartones tipo FR4. Ambos cartones FR4 y Rogers están fácilmente disponibles de la Corporación Rogers. Para el diseño de la guía de ondas en un material de PCB FR4 (3 cartones de capas con un separador de la capa superior a la del medio = 5 mm), la relación w/d es igual a 1.8. "w" es el ancho de la traza y "d" es la distancia entre la traza y el plano de tierra. En una modalidad preferida, el ancho y las longitudes de la traza 29 se diseñan para coincidir una impedancia de entrada del mezclador de 50 O. Esta equivalencia de 50 O es muy importante para la transmisión de señal sin pérdida. Los cálculos para determinar el ancho y la longitud de las líneas de las microtiras se hacen utilizando las ecuaciones generalizadas (5) - (8) mencionadas a continuación: Para w/d = 2: Donde "w" es el ancho de la microtira y "d" es la distancia entre la microtira y el plano de tierra.

Donde Z0 es la impedancia a ser correspondida (en este caso es 50 ohms) y eG es la relativa permitividad del material (para FR4 es 4.7) Para w/d > 2: (7) Donde el factor B es Donde Zf es la impedancia de onda en el espacio libre (es decir, 376.8 O) Para un sistema preferido designado en un material de cartón FR4 las especificaciones disponibles son Constante dieléctrica eG= 4.7 Grosor del Cartón de la capa desde la parte superior hasta el fondo = 1.6 mm (.062 pulgadas) Grosor del Cartón de la capa de la parte superior al suelo = 0.498 mm (.0196 pulgadas) Impedancia característica Z0 = 50 O Al insertar todos los parámetros anteriores en la ecuación (5) da w/d = 1.8, por consiguiente para una altura de 0.498 mm (.0196 pulgadas), w es aproximadamente igual a 0.89 mm (.0350 pulgadas). Cálculos para el desfasamiento de 90° Se requiere F = 90° F = ß? Donde, ß es la constante de propagación y I es la longitud requerida para el desfasamiento de 90°.

Donde, ko = = 715.748 pulgadas "1 y c 3.52, y eres la constante dieléctrica relativa (para el cartón FR4 es 4.7) Donde, f es la frecuencia de operación, y c es la velocidad de la luz en el espacio libre. / = 9°(p ? }_ = 46 mm (1 .810 pulgadas) 18.18V 52 Por ello, en base al cálculo anterior, la longitud de la traza de la guía de ondas 29 es 46 mm (1.810 pulgadas) para alcanzar una equivalencia de fase en la entrada del mezclador 12. Ahora con referencia a las Figuras 4, 4A, 4B y 4C, el uso del sensor 1 para determinar el contenido de humedad del cabello se describirá ahora en conexión con un sistema sensor de cabello 20. El sistema sensor de cabello 20 puede utilizarse en un salón de belleza profesional, por ejemplo, para indicar rápidamente, con exactitud y confiabilidad a un estilista cuando el contenido de humedad del cabello de un cliente se encuentra en el intervalo de aproximadamente 30-40 % en peso para que puedan lograrse entonces los resultados óptimos de estilizado. Un dispositivo sujetador 21 puede conectarse a una computadora 27 mediante un medio de conexión de dispositivo 17, y los resultados humedad/salud del cabello pueden mostrarse en la pantalla de la computadora 28. Como se muestra en las Figuras 4A y 4B, un dispositivo sujetador para el cabello 21 se proporciona con dos tenazas giratorias 22a y 24a que terminan cada una en mangos 22 y 24, que pueden definirse como abiertos o cerrados en base a la distancia entre ellos 23. Las tenazas 22a y 24a pueden desviarse a una posición abierta como se muestra en la 4A para que un mechón de cabello 25 se reciba con facilidad entre las tenazas 22a, 24a y se oriente con las fibras de cabello 25 extendiéndose longitudinalmente, es decir, por lo general, normal con respecto al eje longitudinal de, la apertura de acoplamiento 5 (Figura 3) del acoplador direccional 2 el cual está soportado por la tenaza 24. El dispositivo puede también incorporar un medio de envasado de sustrato 26, el cual comprende una apertura, dientes, púas, u otra estructura que permite que el cabello sea envuelto en el espacio entre el acoplador direccional 2 y los medios de envasado 26. Un medio de envasado 26 que comprende una apertura se prefiere para ayudar en las mediciones del perfil desde la raíz hasta la punta. En una aplicación, el sensor proporciona una herramienta de autoevaluacion fácil de utilizar por el consumidor que permite a un consumidor medir periódicamente la salud general del cabello del consumidor. Basado en estas mediciones, el consumidor es capaz de tomar acciones correctivas según sean necesarias, las cuales tienden a mejorar la salud del cabello del consumidor. Estas acciones pueden incluir cambiar los productos para el cuidado del cabello, cambiar las técnicas de estilizado del cabello, o ambas, de manera que la salud general del cabello del consumidor puede ser constantemente monitoreada y mejorada. Además, el sensor 1 proporciona una herramienta útil de monitoreo para los estilistas de cabello y también para los técnicos del cabello. Si bien no se muestra, se apreciará que el sensor 1 de la presente invención también pueda incorporarse en otros productos, tales como un peine, cepillo, rizador, o producto para el cabello similar que preferentemente comprometa el cabello del usuario durante el acicalamiento para proporcionar una medición del contenido de humedad, salud o cualquier otro estado del cabello basado en función de su aplicación en el cabello. Por lo general, la salud del cabello se caracteriza por factores tales como suavidad, brillo, ausencia de fragilidad, ausencia de fisuras, y ausencia de descomposición cuticular. Como cada uno de estos factores se relaciona directa o indirectamente al contenido de humedad del cabello, el sensor 1 de la presente invención es capaz de proporcionar una indicación confiable y precisa de la salud del cabello medido in vivo o in vitro. El sensor 1 del acoplador direccional es bastante apropiado para medir el contenido de humedad, salud u otra condición del cabello ya que este posee sensibilidad a las variaciones en impedancia cercana, tal como aproximadamente 2.5 mm (0.1 pulgadas.), a las superficies de las tiras 3 y 4. La altura de esta profundidad eficaz de la sonda de medición de las superficies de las tiras 3, 4 es una función del campo electromagnético que acopla las tiras 3 y 4. La altura de la profundidad de la sonda de medición puede cambiarse para una aplicación particular por medio del cambio de altura del PCB 18, la constante dieléctrica del PCB 18, las dimensiones de las tiras 3, 4, la distancia de apertura de acoplamiento "s," o la energía suministrada por el generador de señal 7. Al variar cualquiera o todos estos parámetros, la altura del campo de acoplamiento puede alterarse para así cambiar la profundidad eficaz de la sonda de medición. Se contempla que el sensor 1 pueda comprender múltiples acopladores direccionales 2 eléctricamente acoplados con al menos un generador de señal 7 para medir el contenido de humedad respectivo de los múltiples sustratos según los principios descritos en detalle anteriormente. Además se contempla que al menos dos de los múltiples acopladores direccionales 2 puedan tener profundidades de sonda de medición eficaz diferentes al variar uno o más de los parámetros descritos en detalle anteriormente. Las dimensiones y los índices expuestos en la presente no deben entenderse como estrictamente limitados a los índices numéricos exactos mencionados. En lugar de ello, a menos que se especifique de cualquier otra forma, cada una de esas dimensiones significará tanto el índice mencionado como también un rango funcionalmente equivalente que abarca ese índice. Por ejemplo, una dimensión descrita como "40 mm" se entenderá como "aproximadamente 40 mm". Todos los documentos citados en la Descripción detallada de la invención se incorporan, en su parte relevante, como referencia en la presente; la mención de cualquier documento no deberá interpretarse como una admisión de que éste corresponde a una industria precedente con respecto a la presente invención. Aunque se han ilustrado y descrito modalidades particulares de la presente invención, será evidente para aquellas personas experimentadas en la industria que pueden realizarse diversos cambios y modificaciones sin apartarse del espíritu y alcance de la invención. Se ha pretendido, por consiguiente, cubrir en las reivindicaciones anexas todos los cambios y modificaciones que están dentro del alcance de la invención.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un sensor para medir el contenido de humedad de un sustrato, caracterizado porque comprende: una guía de ondas coplanar; un acoplador direccional que tiene un par de primera y segunda tiras, por lo general, paralelas que definen una apertura de acoplamiento entre las mismas; y un generador de señal de frecuencia alta eléctricamente acoplado a la primera tira y que se puede operar para acoplar energía a la segunda tira con el sustrato colocado a lo largo de la apertura de acoplamiento para así generar una señal de energía acoplada en la segunda tira que tiene una amplitud relacionada con el contenido de humedad del sustrato.

2. El sensor según la reivindicación 1 , caracterizado además porque el generador de señal de frecuencia alta se puede operar para generar una señal de energía en la primera tira y recibir la señal de energía en la segunda tira.

3. El sensor según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque además comprende un circuito mezclador acoplado eléctricamente a la primera y segunda tiras y se puede operar para recibir la señal de energía de la primera tira y recibir la señal de energía de la segunda tira para de ese modo generar una señal de voltaje de salida que tenga un valor relacionado con el contenido de humedad del sustrato.

4. El sensor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque el generador de frecuencia alta opera en un intervalo de aproximadamente 30 MHz a aproximadamente 3 GHz.

5. El sensor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque el generador de frecuencia alta se puede operar para generar un campo electromagnético que acopla la primera y segunda tiras del acoplador direccional y define una profundidad eficaz de la sonda de medición en relación a la primera y segunda tiras.

6. El sensor según la reivindicación 5, caracterizado además porque la profundidad de la sonda de medición es variable.

7. El sensor según las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque además comprende: una pluralidad de acopladores direccionales cada uno con un par de primera y segunda tiras, por lo general, paralelas que definen una apertura de acoplamiento entre ellas; y un generador de señal de frecuencia alta eléctricamente acoplado a la primera tira y que se puede operar para acoplar energía a la segunda tira de cada acoplador direccional con un sustrato colocado a lo largo de la apertura acopladora de cada acoplador direccional para con el cabello colocado a lo largo de la apertura de acoplamiento para así generar una señal de energía acoplada en cada segunda tira que tiene una amplitud relacionada con el contenido de humedad de cada sustrato respectivo.

8. El sensor según la reivindicación 7, caracterizado además porque al menos dos de la pluralidad de los acopladores direccionales tienen profundidades de sonda de medición eficaces diferentes.

9. Un sensor para medir la salud del cabello caracterizado porque comprende: una guía de ondas coplanar; un acoplador direccional que tiene un par de, por lo general primera y segunda tiras paralelas que definen una apertura de acoplamiento entre ellas; y un generador de señal de frecuencia alta eléctricamente acoplado a la primera tira y que se puede operar para acoplar energía a la segunda tira con el cabello colocado a lo largo de la apertura de acoplamiento para así generar una señal de energía acoplada en la segunda tira que tiene una amplitud relacionada a la salud del cabello, en donde preferentemente la amplitud de la señal de energía acoplada se relaciona con un atributo seleccionado del contenido de humedad del cabello, suavidad del cabello, brillo del cabello, fragilidad del cabello, ausencia de fisuras del cabello, y ausencia de descomposición cutilar.

10. El sensor según la reivindicación 9, caracterizado porque además comprende un dispositivo sujetador de cabello que soporta al acoplador direccional y al generador de señal de frecuencia alta que preferentemente comprende un medio envoltorio del sustrato soportado mediante el dispositivo sujetador del cabello, preferentemente en donde el dispositivo sujetador del cabello comprende un par de tenazas giratorias que terminan cada una en un extremo distal de la misma en un mango, en donde el acoplador direccional está soportado mediante una de las tenazas y el medio envoltorio del sustrato está soportado mediante otra tenaza en yuxtaposición al acoplador direccional.