SE446773B - Sett att beroringsfritt bestemma tunt materials vikt per ytenhet eller tjocklek och apparat for beroringsfri bestemning av tunt materials vikt per ytenhet eller tjocklek - Google Patents

Description

446 773 ma storleksordning som primärljudet. I beroende av papperets läge mellan sändare och mottagare varierar de störande ljudkom- ponenternas fasläge i förhållande till primärljudets fasläge.

Detta leder till överlagringar med avsevärt varierande amplitu- der hos den i mottagaren registrerade signalen.

Det har visat sig, att inga tillräckligt noggranna och framför allt reproducerbara resultat kan uppnås med apparaten eller för- faringssättet, som föreslagits i denna patentansökning. Ljudiso- leringen i sändar- och mottagarhöljena, såsom föreslagits i den- na patentansökning, utgör här ej några hjälpmedel, eftersom den- na ej har någon inverkan på reflektionen mellan sändare och pap- per respektive papper och mottagare bortsett därifrån, att den ej kan genomföras mycket effektivt. Om man, såsom visas vid en utföringsform i patentansökningen, vid motstående placering av sändare och mottagare anordnar isoleringen i strâlgàngen mellan sändare och mottagare, försvagas primärenergin i samma utsträck- ning. Det dåliga förhållandet mellan nytto- och reflektions- respektive störsignal förblir oförändrat.

Förhållandet mellan nytto- och störsignal blir dessutom avsevärt mera ogynnsamt, om, såsom även föreslås i patentansökningen, mottagaren är anordnad på samma sida som sändaren. I detta fall reflekteras den under alla förhållanden mycket svaga, genom pap- peret trängande ljudkomponenten vid en bakom papperet anordnad platta i riktning mot sändaren och försvagas en andra gång i sam- ma utsträckning av papperet. Med denna anordning och de i patent- ansökningen föreslagna åtgärderna är tillförlitlig bestämning av ytvikten praktiskt taget uteslutande av ovannämnda orsaker.

Uppfinningen är därför baserad på uppgiften att utveckla ett för- faringssätt och en apparat av ovannämnd art, medelst vilken det blir möjligt att mycket noggrant och reproducerbart bestämma tunt materials vikt per ytenhet.

Enligt uppfinningen löses denna uppgift genom att mottagaren in- 'kopplas fördröjt med ljudlöptiden mellan sändare och mottagare och åter frånkopplas, innan systembetingade störkomponenter, här- rörande från denna puls eller andra pulser, uppträder vid motta- garen. 446 773 Ett väsentligt kännetecken för lösningen enligt uppfinningen be- står sålunda däri, att en tidsperiod bestämmes för utvärdering av mottagningssignalen. Tidsperioden börjar i beroende av ljud- löptiden mellan sändare och mottagare med primärljudets uppträdan- de vid mottagaren och slutar innan de första systembetingade störkomponenterna (reflekterade störkomponenter i sändarljudet el- ler ljudkomponenter från angränsande sändare) uppträder vid mot- tagaren. Därmed är den för utvärdering inkommande mätsignalen fri från systembetingade signalförfalskningar. Till följd av elimine- ringen av de systembetingade störkomponenterna uppnås dessutom, att mätsignalen inom vida gränser förblir helt opâverkad av varia- tioner i pappersläget.

Förutom de systembetingade störkomponenterna kan även externa stör- brus förfalska mätresultatet. Till följd av den vid förfarings- sättet enligt uppfinningen valda höga ljudfrekvensen och till följd av ett speciellt, nedan närmare angivet utvärderingsförfarande reduceras även inverkan av omgivningsbrus i en utsträckning, som i det närmare kan försummas.

Uppfinningen beskrivas närmare nedan i exempelform med ledning av åtföljande ritning, där fig. 1 visar schemat för en apparat för genomförande av förfaringssättet enligt uppfinningen, fig. 2 i de- talj de elektroniska i apparaten ingående komponentgrupperna, fig. 3 ett pulsdiagram och fig. 4 en apparat för avsökning av stora ytor.

Den i fig. 1 visade apparaten kan t.ex. användas vid sedelsorte- ringsautomater för bestämning av sedlars vikt per ytenhet. Under loppet av ytviktbestämningen är det i detta fall även möjligt att fastställa häftremsor på sedlar eller även felande delar av sed- lar. Ytterligare en vid dylika sorteringsautomater väsentlig upp- gift är fastställande av s.k. dubbel- och multipelavdrag för att säkerställa automaternas räknesäkerhet. Förfaringssättet enligt uppfinningen kan med fördel även användas just för denna uppgift, såsom förklaras närmare nedan.

För att vid undersökning uppnå hög upplösning vid så höga sedel- transporthastigheter som möjligt skall pulsupprepningsfrekvensen, 446, 773 som bestämmer antalet mätningar per längdenhet på sedeln i trans- portriktning, väljas motsvarande hög. Denna frekvens begränsas emellertid av tiden för sändarsvängningens upphörande och den överlagrade reflekterade ljudkomponenten. Tiden för en medelst en puls alstrad ljudsvängningsupphörande är omvänt proportionell mot bandbredden hos det svängningsalstrande systemet. Förutom puls- upprepningsfrekvensen är sändarsvängningens frekvens av betydelse.

Med varje sändarpuls utvärderas den till mottagaren inkommande ljudpulsen enligt uppfinningen inom ovan redan angivna tidsperiod.

Med hänsyn till fördelaktigt avstånd mellan signal och brus bör sändarfrekvensen vid stor sändareffekt om möjligt vara så hög, att åtminstone en svängningsserie i mottagningssignalen kan utvärderas under tidsperioden.

Det har visat sig, att elektret-ultraljudomvandlare är speciellt väl lämpade för förfaringssättet enligt uppfinningen. Omvandlaren har vid hög sändareffekt en även hög resonansfrekvens med bredban- dig frekvensgång. En medelst lämpliga pulser aktiverad elektret- omvandlare alstrar till följd av sin bandbredd vid sin resonansfrek- vens en kraftigt dämpad svängning.

Enligt fig. 1 passerar sedeln 1 genom sändning-mottagningsanord- ningen 2, 3 i mittläge. I sändarstyrenheten 4 alstras i beroende av sekvensstyrenheten 6 på regelbundna avstånd lämpliga enkelpul- ser för inverkan på sändaren 2. Den härvid av sändaren utlösta ljudpulsen reflekteras till större delen vid sedeln. Via det me- delst ljudpulsen i rörelse försatta sedelpapperet fortplántar sig den ej reflekterade delen av sändarljudet till mottagarsidan.

Mottagaren 3 alstrar en analogsignal, som bearbetas i signalbe- handlingssteget 5. I detta steg integreras komponenten sedan, så- som förklaras närmare nedan, inom en medelst sekvensstyrenheten 6 förutbestämd tidsperiod. Integratorns slutvärde utvärderas i det i enheten 6 ingående signalutvärderingssteget och bringas till* indikering. Det i steget 5 âstadkomna integreringsvärdet är omvänt proportionellt mot papperets yttäthet, vilket kan anges t.ex. på indikatorn 7 efter lämplig kalibrering direkt i motsvarande enhe- ter (g/m2). lkv 446 773 Sättet för att åstadkomma och bilda integreringsperioder jämte andra för uppfinningen utmärkande drag beskrives med ledning av fig. 2 och 3.

Början av tidsperioden för utvärdering av mottagarljudet fastläg- ges genom ljudlöptiden mellan sändare 2 och mottagare 3. Ljudlöp- tiden mätes ständigt i en komponentgrupp 10 i sekvensstyrenheten 6, när inget papper befinner sig mellan sändare 2 och mottagare 3.

Komponentgruppen 10 registrerar i detta fall en kraftigt överstyrd signal vid utgången på förstärkaren 11. Löptiden bestämmes däref- ter genom tidmätning mellan nästföljande via pulsgeneratorn 4 till sändaren 2 avgivna puls och motsvarande puls, som efter fördröjning uppträder vid mottagaren. Vid sedelsorteringsautomater kan löptids- mätningen varje gång genomföras i luckan mellan två sedlar. Genom bestämningen av löptiden kräves ej någon exakt mekanisk justering av avståndet d mellan sändare och mottagare. Den fortlöpande bestäm- ningen av löptiden har dessutom fördelen, att hänsyn automatisk ta- ges till löptidsändringar till följd av temperaturvariationer i luften mellan sändare och mottagare, så att dessa löptidsändring- ar ej påverkar mätresultatet. I beroende av den för tillfället fast- ställda löptiden inställes i styrenheten 6 fördröjningen, med vil- ken integreringen av mottagningssignalen börjar efter en sändarpuls.

Styrningen av apparaten övertar en till styrenheten 6 matad klock- puls A (se även fig. 3). Denna kan synkroniseras med sedelns rörel- se. I beroende av pulsen A alstras i styrenheten 6 signalen B. Den- na signal tillföres sändar-pulsgeneratorn 4, som alstrar de för ultraljudomvandlarna lämpade spänningspulserna (signal C). Pulser- nas branta stigkant säkerställer sändarens aktivering vid reso- nansfrekvensen. Efter löptiden Td uppträder sändarpulsen vid mot- tagaren. Den i komponenten 11 förstärkta mottagningssignalen vi- sas i fig. 3 såsom signal D. Till följd av den förut genomförda löptidsmätningen kan nu styrsignalen F inställas exakt med ljud- signalens uppträdande vid mottagaren. Signalen tillföres strömstäl- laren 13, som därmed inleder integreringen. Vid mitt emellan sända- re och mottagare förd sedel uppträder den första reflekterade ljud- komponenten (sändare-sedel-sändare-mottagare) efter löptiden 2 Td, eftersom vägen är dubbelt så lång. Enligt förfaringssättet en- ligt uppfinningen avbrytes integreringen, innan den första reflek- 446 775 terade ljudkomponenten uppträder efter löptiden 2 Td. Vid den vi- sade utföringsformen är slutet av integreringsstyrsignalen F valt på sådant sätt, att exakt en period i mottagningssignalen fast- ställes. För att kunna kompensera variationer i sedelns läge är avståndet d mellan sändare och mottagare i beroende av resonans- frekvensen inställt på sådant sätt, att de störande reflekterade ljudkomponenterna efter integreringens avslutande först uppträder efter ett säkerhetsavstånd, som kompenserar dessa variationer. In- tegreringen av en hel period är ett specialfall och är i förelig- gande fall valt för bättre förståelse. Andra former är även möjliga.

Efter återställning av integratorn 15 med signalen E integreras mottagningssignalen till en början positivt. Efter utgången av hal- va integreringstiden, vilket under de valda betingelserna normalt motsvarar en halv period i mottagningssignalen, inverteras signa- len. För ändamålet inmatas signalen G till en inverterare 14, så att integratorn under den andra integreringshälften summerar den inverterade signalen (signal H). Denna art av integration har å ena sidan fördelen, att störbrus bortfiltreras. Å andra sidan tages vid integreringen hänsyn till fasförskjutningar av signalen. Det har nämligen visat sig, att vid ett s.k. dubbelavdrag, vid vilket sed- larna ligger mycket nära varandra, mottagningssignalens fas för- skjutes, medan signalens amplitud endast förändras mycket obetyd- ligt i förhållande till undersökningen av de enskilda sedlarna. I detta_speciella fall kommer integratorn trots i det närmaste oför- ändrad ingângsmaplitud till följd av signalens invertering i mitten av integreringsstyrsignalen till ett lägre slutvärde, så att även i detta fall tydliga uppgifter blir möjliga. Isynnerhet för att fastställa dylika dubbelavdrag är utvärderingen enbart under en pe- riod i mottagningssignalen mycket fördelaktig. Utvärderingsstegets frekvensförhållande är jämförbart med beteendet hos en låsförstär- kare (bandpassbeteende). Externa störbrus har därför betydelse en- bart inom resonansfrekvensens omrâde.

Integratorsignalens I slutvärde tillföres det i styrenheten 6 ingå- ende och här ej närmare angivna utvärderingssteget 17. Det kan i beroende av apparatens undersökningsuppgift utmatas såsom absolut- värde, t.ex. omräknat till g/m2 eller efter jämförelse med förut- bestämda standardvärden i form av en ja/nej-uppgift, t.ex. för in- dikering av ett dubbelavdrag.

Claims (8)

446 773 Fig. 4 visar en utföringsform av apparaten enligt uppfinningen, som är lämpad för avsökning över stora ytor av t.ex. sedlar. Till följd av ovan angivna speciella utvärderingsmetod är det möj- ligt att anordna de enskilda sändar-mottagarparen 2, 3 yttäckande inom ett litet område bredvid varandra utan att signalerna från de enskilda sändar~mottagaranordningarna stör varandra. Minimum- avståndet A mellan de enskilda sändarna beror på avståndet d vid de enskilda sändar-mottagaranordningarna. Avståndet A väljes så stort, att ljudet från en angränsande sändare når motsvarande mot- tagare först efter integreringstiden. Ljudets löptidskillnad (d2- d1)/C (Cêljudhastighet) måste sålunda vara större än integrerings- tidens längd. Patentkrav

1. Sätt att beröringsfritt bestämma tunt materials vikt per yten- het eller tjocklek, t.ex. papper, folie eller liknande, varvid ma- terialet (1) bestrålas medelst en sändare (2), som pulsformigt utstrålar ultraljudvågor, och från materialet reflekterade ljud- svängningar mottages av en mottagare (3), varvid mottagaren för mottagning av de ljudsvängningar från materialet som härrör från en viss utstrålad puls inkopplas fördröjt i förhållande till sän- darens utstrålning av denna puls och därefter frånkopplas, k ä n n e t e c k n a t av att mottagaren inkopplas fördröjt med ljudlöptiden (Td) mellan sändare och mottagare och åter frånkopp- las innan systembetingade störkomponenter, härrörande från denna puls eller andra pulser, uppträder vid mottagaren.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att ljud- svängningarna integreras av mottagaren under en tidsperiod, som börjar och slutar med primärljudets uppträdande vid mottagaren, innan reflekterade ljudkomponenter eller ljudkomponenter från an- gränsande sändare mottages av mottagaren.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att tidsperioden omfattar en svängningsperiod eller en multipel här- av i de mottagna svängningarna. 446 773

4. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att den till en integrator (15) matade signalen inverteras efter utgången av en halvperiod i den mottagna svängningen.

5. Sätt enligt något av krav 1-4, k ä n n e t e c k n a t av att ljudlöptiden bestämmes, när inget material befinner sig mellan sän- dare och mottagare.

6. Sätt enligt krav 5, varvid sedlar eller liknande passerar mel- lan sändare och mottagare, k ä n n e t e c k n a t av att ljud- löptiden efter varje tjockleksmätning bestämmes på nytt i luckor- na mellan två sedlar.

7. Apparat för beröringsfri bestämning av tunt materials vikt per ytenhet eller tjocklek, t.ex. papper, folie eller liknande, inne- fattande en sändare (2) för pulsformig bestrålning av materialet med ultraljudvågor och en mottagare (3) för mottagning av från ma- terialet reflekterade ljudsvängningar samt organ för inkoppling och frånkoppling av mottagaren i beroende av den pulsformiga be- strålningen, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar flera sändar-mottagarpar, att den i ett par ingående mottagaren (E) är anordnad att för mottagning av ljud härrörande från tillhörande sändare (S) i paret genom organet inkopplas fördröjt med ljudlöpti- den (Td) mellan sändare och mottagare i paret, och efter en tids- period åter frånkopplas, innan systembetingelse störkomponenter uppträder vid mottagaren, samt att avstånden (dz, A) mellan olika sändar-mottagarpar är så dimensionerade, att ljud härrörande från en angränsande sändare uppträder vid en mottagare ingående i ett annat par först efter tidsperiodens slut.

8. Apparat enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att elekt- retomvandlare bildar mottagare och/eller sändare.