WO2008128363A1

WO2008128363A1 - Vorrichtung und verfahren zur kapazitiven untersuchung eines bewegten länglichen prüfgutes

Info

Publication number: WO2008128363A1
Application number: PCT/CH2008/000141
Authority: WO
Inventors: Philipp Ott; Hansruedi Wampfler
Original assignee: Uster Technologies Ag
Priority date: 2007-04-18
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2008-10-30

Abstract

Die Vorrichtung (1) zur kapazitiven Untersuchung eines länglichen Prüfgutes (9) beinhaltet einen Messkondensator (2) mit einer Messteilelektrode (23) und zwei vor bzw. hinter der Messteilelektrode (23) angeordnete Schutzelektroden (24.1, 24.2). Die Schutzelektroden (24.1, 24.2) haben eine Doppelfunktion: Erstens werden sie als Schutzelektroden zur Abschirmung der Messteilelektrode (23) von störenden Randeffekten bei der Untersuchung des Prüfgutes (9), und zweitens werden sie als eigenständige Sensoren zur Aufnahme von zwei zeitlich versetzen Massensignalen verwendet, aus denen mittels Laufzeitkorrelation die Momentangeschwindigkeit des Prüfgutes (9) ermittelt wird. Diese beiden Messfunktionen werden in zwei verschiedenen Frequenzbereichen realisiert. Durch die Erfindung wird eine Verbesserung des Messsignals und gleichzeitig eine genaue Geschwindigkeits- oder Längenmessung ermöglicht.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR KAPAZITIVEN UNTERSUCHUNG EINES BEWEGTEN LÄNGLICHEN PRÜFGUTES

FACHGEBIET

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Prüfung mit kapazitiven Mitteln, von länglichen, vorzugsweise textilen Gebilden wie Kardenband, Vorgarn, Garn oder Gewebe.

Sie betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kapazitiven Untersuchung eines bewegten länglichen Prüfgutes, gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen

Patentansprüche. Eine derartige Untersuchung kann bspw. die Detektion von Fremdstoffen oder das Erkennen von Änderungen der Masse pro Längeneinheit zum Ziel haben.

Gleichzeitig erlaubt die Erfindung die Messung der Momentangeschwindigkeit und/oder der Länge des Prüfgutes oder eines Abschnitts davon.

STAND DER TECHNIK

In der Textilindustrie besteht einerseits Bedarf nach der genauen Messung von Massen- oder Durchmesserschwankungen und aach einer zuverlässigen Erkennung von

Fremdstoffen wie Polypropylen in länglichen textilen Gebilden wie Garn. Aus der EP-0'924'513 Al sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kapazitiven Erkennung von Fremdstoffen in textilem Prüfgut bekannt. Dabei wird das Prüfgut durch einen Plattenkondensator hindurch bewegt und einem elektrischen Wechselfeld ausgesetzt. Es werden dielektrische Eigenschaften des Prüfgutes ermittelt. Aus den dielektrischen Eigenschaften werden zwei elektrische Grossen ermittelt und kombiniert, wobei ein Kennwert entsteht, der von der Masse des Prüfgutes unabhängig ist. Der Kennwert wird mit einem vorausgehend ermittelten Kennwert für die betreffenden Stoffe verglichen und daraus der Anteil Fremdstoffe bestimmt.

Um von äusseren Einflüssen wie Lufttemperatur oder Luftfeuchtigkeit verursachte Störsignale zu eliminieren, wird in einer bevorzugten Ausfϊihrungsform der in der EP-0'924'513 Al offenbarten Vorrichtung gleichzeitig mit dem eigentlichen Messkondensator ein Referenzkondensator eingesetzt. Dieser kann durch Zufügen einer dritten, parallel zu den beiden Messkondensatorplatten angeordneten Kondensatorplatte gebildet werden, wobei die drei Kondensatorplatten zu einer kapazitiven Brücke zusammen geschaltet werden. Typische Abmessungen der Kondensatorplatten betragen ca. 7 mm x 7 mm, typische Plattenabstände ca. 2 mm. Bei der oben beschriebenen Vorrichtung ist zu beobachten, dass das Signal/Rausch- Verhältnis mit grosserem Elektrodenabstand abnimmt. Ferner ist die durch die Messung gewonnene Information über den Fehlerverlauf in Längsrichtung unzuverlässig. Ausserdem ändert sich das Ausgangssignal, wenn das Prüfgut in Querrichtung, d. h. von einer Kondensatorelektrode zur anderen, verschoben wird. Die Folgen davon sind Artefakte und höheres Rauschen wegen Querschwingungen des Prüfgutes beim Durchlaufen des Messkondensators.

Diese unerwünschten Beobachtungen sind hauptsächlich auf Randeffekte im Messkondensator zurück zu führen. Es ist z. B. aus den Veröffentlichungen US-2,950,436, US-3,523,246, GB-1,373,922 oder GB-2,102,958 bekannt, zur Verringerung der parasitären Randeffekte so genannte Schutzelektroden (englisch „guard electrodes") an den Rändern des Messkondensators vorzusehen. Dadurch wird der effektive Messbereich auf den mittleren Bereich des Messkondensators beschränkt, wo das elektrische Feld homogen ist. Die Schutzelektroden sind an Masse oder einem anderen konstanten Potenzial angelegt und schirmen die eigentliche Messteilelektrode, die sich im mittleren Bereich des Messkondensators befindet, von störenden Randeffekten ab. Während die obigen Veröffentlichungen jeweils ein passives Guarding vorsehen, schlägt die WO-2006/105'676 Al ein aktives Guarding vor. Dabei wird eine sich zeitlich derart verändernde Spannung an die Schutzelektroden angelegt, dass die Schutzelektroden wechselspannungsmässig auf annähernd demselben Potenzial liegen wie die Messteilelektrode. Dadurch werden unerwünschte Auswirkungen der parasitären Kapazitäten zwischen Messteilelektrode und Schutzelektroden vermindert und der Platzbedarf verringert.

Andererseits besteht in der Textilindustrie Bedarf nach einer möglichst genauen, berührungslosen Messung der Momentangeschwindigkeit und/oder einer Länge des untersuchten Prüfgutes. Insbesondere die Garnlängenmessung an Spinn- oder Spulmaschinen ist ein immer bestehendes Problem. Erstens will man die Gesamtlänge eines auf eine Kreuzspule aufgespulten Garns möglichst genau kennen, um bspw. Garnabfälle in der Weberei zu vermeiden. Zweitens interessiert auch die möglichst genaue Messung von Längen bestimmter Garnabschnitte, z. B. von Garnfehlern wie Dickstellen. Zur Längenmessung wird oft die momentane Oberflächengeschwindigkeit bzw. die Drehzahl der Antriebswalze verwendet, welche mittels Friktion die Kreuzspule in Rotation versetzt. Aus der Oberflächengeschwindigkeit v kann eine Länge L mittels der einfachen Beziehung L = vT berechnet werden, worin T ein verstrichenes Zeitintervall ist. Die Oberflächengeschwindigkeit v bzw. die Drehzahl kann mit Hilfe eines Nutentrommelsignals ermittelt werden, wie z. B. aus der US-3, 844,498 A oder der US-4,817,425 A bekannt ist. Dieses Messverfahren ist aber besonders für die Bestimmung kurzer Längenabschnitte L zu ungenau, weil in der Praxis die Momentangeschwindigkeit v = v(t) nicht konstant ist, sondern wegen der Changierbewegung des Garns mit der Zeit t um bis zu +35 % schwankt. Die US-5,074,480 A schlägt deshalb vor, die Changierbewegung mit einem zweiten Sensor zu messen und das zweite Sensorsignal zur Korrektur der Momentangeschwindigkeit zu verwenden, was jedoch aufwändig ist.

Genauere Geschwindigkeits- bzw. Längenwerte liefert die Methode der Laufzeitkorrelation. Die EP-0'000721 Al und die EP-1'249'422 A2 beschreiben auf dieser Methode beruhende Längenniesseinrichtungen, wobei in der letzteren Veröffentlichung die Längenmesseinrichtung in einem Garnreiniger eingebaut ist. Eine solche Längenmesseinrichtung besitzt einen Messkopf mit zwei in Garnbewegungsrichtung hintereinander angeordneten Messpunkten. Ein Laufzeitkorrelator wertet die zeitliche Abfolge der detektierten Messwerte aus. Aus der zeitlichen Versetzung der beiden Messsignale und dem bekannten Abstand a der Messpunkte lässt sich die Momentangeschwindigkeit berechnen. Eine während eines Zeitintervalls aufgespulte Länge ergibt sich durch Integration der Momentangeschwindigkeit über das Zeitintervall. Nachteilig an den mit Laufzeitkorrelation arbeitenden Längenmesseinrichtungen ist, dass sie zwei separate, komplette Garnsensoren brauchen. Dies macht die Längenmesseinrichtungen teuer in der Herstellung, kompliziert und störungsanfallig. Sie nehmen viel Platz ein.

Die FR-2'738'910 Al offenbart einen Detektor mit zwei in einer Ebene angeordneten Elektroden. Das zu untersuchende länglichen Prüfgut wird durch das zwischen den beiden Elektroden im Halbraum über der Ebene erzeugte elektrische Feld bewegt. Dabei wechselwirkt es mit dem elektrischen Feld, so dass seine physikalischen Eigenschaften wie seine Massenungleichmässigkeit ermittelt werden können. Diese Messanordnung wird als „Streufeldmessung" (englisch „stray field" oder „fringe fleld") bezeichnet. Sind die beiden Elektroden in Laufrichtung des Prüfgutes hintereinander angeordnet, so kann die Geschwindigkeit des Prüfgutes ermittelt werden. Die FR-2738'910 Al schlägt auch einen Schutzring vor, der um die beiden Elektroden herum angeordnet ist und die parasitären Effekte vermindern soll. Die Anordnung mit Schutzring beansprucht aber viel Platz.

Die US-5,442,447 A schlägt zur Untersuchung eines längsbewegten länglichen Prüfgutes einen kontaktlosen Detektor mit mehreren Messzonen vor, die unterschiedliche, variable Empfindlichkeiten bezüglich der Mittelebene des länglichen Prüfgutes haben. Aus geeigneten Kombinationen der Messsignale aus den verschiedenen Messzonen können die Massenungleichmässigkeit, die Geschwindigkeit und die Spannung des Prüfgutes berechnet werden. Sind die Messzonen kapazitiv, so leidet dieser Detektor an einer Signalverschlechterung durch die oben beschriebenen Randeffekte.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kapazitive Vorrichtung und ein kapazitives Verfahren zur Untersuchung eines bewegten länglichen Prüfgutes anzugeben, welche gleichzeitig mit der Untersuchung eine Messung der Geschwindigkeit bzw. einer Länge des Prüfgutes erlauben. Die oben erwähnten Nachteile des Stands der Technik sollen nach Möglichkeit vermieden werden. Insbesondere sollen die Messungen von äusseren Einflüssen wie Lufttemperatur oder Luftfeuchtigkeit weitgehend unabhängig sein. Randeffekte im Messkondensator sollen eliminiert werden. Die Geschwindigkeits- bzw. Längenmessung soll möglichst genau sein. Bei all dem soll die Vorrichtung möglichst wenig Platz beanspruchen, einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar sein.

Diese und andere Aufgaben werden durch die erfindungsgemässe Vorrichtung und das erfmdungsgemässe Verfahren, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen definiert sind, gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die Erfindung beruht auf der Idee, mindestens einer Schutzelektrode, die in Laufrichtung vor oder hinter der Messteilelektrode angeordnet ist, eine Doppelfunktion zuzuweisen. Erstens wird sie als Schutzelektroden verwendet, um die Messteilelektrode bei der Untersuchung des Prüfgutes von störenden Randeffekten und von elektrostatischer

Entladung (electrostatic discharge, ESD) des Garns abzuschirmen. Zweitens wird sie als einer von zwei eigenständigen Sensoren zur Aufnahme von zwei zeitlich versetzen Massensignalen verwendet, aus denen mittels Laufzeitkorrelation die Momentangeschwindigkeit des Prüfgutes ermittelt werden kann. Das zweite Messsignal für die Laufzeitkorrelation stammt dabei von einer zweiten Elektrode, die von der

Schutzelektrode in Laufrichtung beabstandet ist. Die zweite Elektrode kann z. B. eine zweite Schutzelektrode, die Messteilelektrode oder eine weitere Elektrode sein. Sind mehr als zwei Elektroden vorhanden, so können damit durchaus mehrere redundante Messungen zur Untersuchung des Prüfgutes und/oder zur Bestimmung der Prüfgutgeschwindigkeit durchgeführt werden, die eine gegenseitige Kontrolle oder eine Verknüpfung der Messresultate, bspw. eine Mittelung, erlauben.

Vorzugsweise wird zur Ermöglichung einer solchen Doppelverwendung der Schutzelektrode bei mindestens zwei verschiedenen Frequenzen gemessen und eine Frequenzseparation durchgeführt, so dass die beiden Messfunktionen in zwei verschiedenen Frequenzbereichen realisiert werden. Beispielsweise kann die Untersuchung des Prüfgutes in einem hohen Frequenzbereich um 10 MHz herum und die Geschwindigkeitsmessung in einem tiefen Frequenzbereich um 100 kHz herum erfolgen. Voraussetzung für die Separierbarkeit sind im Wesentlichen eine lineare Überlagerung und lineare Kennlinien der beiden Signale.

Dementsprechend beinhaltet die erfindungsgemässe Vorrichtung zur kapazitiven Untersuchung eines bewegten länglichen Prüfgutes einen Messkondensator mit mindestens einer Messteilelektrode und mindestens einer von der mindestens einen Messteilelektrode elektrisch isolierten, gegenüber der mindestens einen Messteilelektrode in Bewegungsrichtung des Prüfgutes versetzt angeordneten Schutzelektrode zur Verminderung parasitärer Randeffekte in einem Randbereich der mindestens einen Messteilelektrode. Ferner beinhaltet die Vorrichtung Mittel zum Anlegen einer Wechselspannung an den Messkondensator zwecks Erzeugung eines elektrischen Wechselfeldes im Messkondensator, und eine Durchgangsöffhung für das Prüfgut im Messkondensator, welche Durchgangsöffiiung vom elektrischen Wechselfeld beaufschlagbar ist. Es ist ein Laufzeitkorrelator zur Auswertung der zeitlichen Abfolge mindestens zweier Messsignale vorhanden, von denen ein erstes Messsignal von der mindestens einen Schutzelektrode und ein zweites Messsignal von einer davon verschiedenen Elektrode stammen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung sind genau zwei vor bzw. hinter der Messteilelektrode angeordnete Schutzelektroden vorhanden, und das erste sowie das zweite Messsignal stammen von jeweils einer der beiden Schutzelektroden. Die Mittel zum Anlegen einer Wechselspannung sind geeignet, die Durchgangsöffnung mit einem Wechselfeld zu beaufschlagen, das eine Überlagerung mindestens einer ersten Wechselfeldkomponente mit einer ersten Frequenz und einer zweiten Wechselfeldkomponente mit einer von der ersten Frequenz verschiedenen zweiten Frequenz ist; die Auswerteeinheit ist geeignet, ein bei der ersten Frequenz aufgenommenes Signal auszuwerten und der Laufzeitkorrelator ist geeignet, die zeitliche Abfolge zweier bei der zweiten Frequenz aufgenommener Signale auszuwerten. Zur Frequenzseparation kann die mindestens eine Schutzelektrode bei der ersten Frequenz mittels mindestens eines ersten Frequenzfilters niederohmig an die mindestens eine Messteilelektrode gekoppelt sein und bei der zweiten Frequenz mittels mindestens eines zweiten Frequenzfilters hochohmig an den Laufzeitkorrelator gekoppelt sein.

Die vorliegende Erfindung umfasst auch die Verwendung einer Schutzelektrode, die zur Verminderung parasitärer Randeffekte in einem Randbereich einer Messteilelektrode in einem Messkondensator angeordnet ist, zur Bestimmung einer Momentangeschwindigkeit und/oder einer Länge eines bewegten länglichen Prüfgutes bei der kapazitiven Untersuchung des Prüfgutes durch die Messteilelektrode.

Im erfindungsgemässen Verfahren zur kapazitiven Untersuchung eines bewegten länglichen Prüfgutes wird das Prüfgut in einem Messkondensator mit mindestens einer Messteilelektrode einem elektrischen Wechselfeld ausgesetzt. Im Messkondensator werden parasitäre Randeffekte in einem Randbereich der Messteilelektrode mittels mindestens einer von der mindestens einen Messteilelektrode elektrisch isolierten, gegenüber der mindestens einen Messteilelektrode in Bewegungsrichtung des Prüfgutes versetzt angeordneten Schutzelektrode vermindert. Ein erstes Messsignal von der mindestens einen Schutzelektrode und ein zweites Messsignal von einer davon verschiedenen Elektrode aufgenommen wird und die beiden Messsignale bezüglich ihrer Laufzeiten miteinander korreliert werden. Aus der Korrelation wird eine Momentangeschwindigkeit und/oder eine Länge des Prüfgutes ermittelt. Aus der Auswertung wird vorzugsweise ein Fremdstoffsignal, ein Massensignal und/oder ein Feuchtesignal ermittelt.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist das

Wechselfeld eine Überlagerung mindestens einer ersten Wechselfeldkomponente mit einer ersten Frequenz und einer zweiten Wechselfeldkomponente mit einer von der ersten Frequenz verschiedenen zweiten Frequenz. Mindestens ein bei der ersten Frequenz aufgenommenes Signal wird ausgewertet und die beiden zu korrelierenden Messsignale werden bei der zweiten Frequenz aufgenommen. Die mindestens eine Schutzelektrode betreibt bei der ersten Frequenz aktives Guarding bezüglich der mindestens einen Messteilelektrode und wirkt bei der zweiten Frequenz als kapazitive Messelektrode.

Unter dem Begriff „Schutzelektrode" wird in dieser Schrift eine Elektrode verstanden, die in der Nähe der Messteilelektrode angeordnet ist und parasitäre Randeffekte in einem Randbereich der Messteilelektrode wesentlich vermindert. Die Schutzelektrode kann auf zwei verschiedene Arten betrieben werden:

• passives Guarding: Die Schutzelektrode liegt, zumindest für diejenigen Frequenzen, bei denen die Messung mit der Messteilelektrode durchgeführt wird, an Masse oder einem anderen, im Wesentlichen konstanten Potenzial.

• aktives Guarding: Die Schutzelektrode liegt, zumindest für diejenigen Frequenzen, bei denen die Messung mit der Messteilelektrode durchgeführt wird, an demselben Potenzial wie die Messteilelektrode. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise die Spannung an der Messteilelektrode hochohmig abgegriffen und niederohmig an die Schutzelektrode angelegt.

Durch die Doppelverwendung der Schutzelektroden wird eine Verbesserung des Messsignals und gleichzeitig eine genaue Geschwindigkeits- oder Längenmessung ermöglicht. Zusätzliche mechanische Elemente werden dazu keine benötigt, und der Platzbedarf bleibt gleich. AUFZÄHLUNG DER ZEICHNUNGEN

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen detailliert erläutert. Figuren 1 und 2 zeigen schematisch zwei Ausführungsformen eines Messkopfes für die erfmdungsgemässe Vorrichtung in perspektivischen Ansichten. Figur 3 zeigt ein elektrisches Schaltschema einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.

Figur 4 zeigt eine Detektor Schaltung, wie sie als Alternative zu derjenigen von

Figur 3 eingesetzt werden kann. Figur 5 zeigt typische zeitliche Signalverläufe, wie sie an bestimmten Leitungen des Schaltschemas von Figur 3 auftreten können. Figur 6 zeigt einen für passives Guarding eingerichteten Messkondensator.

Figur 7 zeigt einen für aktives Guarding eingerichteten Messkondensator.

AUSFUHRUNG DER ERFINDUNG

Eine erste Ausführungsform eines Messkondensators 2 für die erfindungsgemässe Vorrichtung 1 ist in Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Dabei handelt es sich in diesem Ausführungsbeispiel um einen ebenen Zweiplattenkondensator mit einer ersten, im Wesentlichen ebenen Kondensatorplatte 21 und einer zweiten, im Wesentlichen ebenen Kondensatorplatte 22. Die Kondensatorplatten 21, 22 sind bspw. je ca. 0.8 mm dick, bestellen z. B. aus Messing und können zur Erzielung einer höheren Abriebfestigkeit z. B. mit Nickel beschichtet sein. Die beiden Kondensatorplatten 21, 22 sind durch einen ca. 1-3 mm, vorzugsweise ca. 1.5-2.0 mm dicken Luftspalt voneinander getrennt, der eine Durchgangsöffhung 26 für ein längliches Prüfgut 9 bildet. Das Prüfgut 9 kann z. B. ein Garn sein. Es wird vorzugsweise in einer Bewegungsrichtung 91, die mit seiner

Längsrichtung identisch ist, durch die Durchgangsöffnung 26 hindurch bewegt und dabei einem zwischen den beiden Kondensatorplatten 21, 22 erzeugten elektrischen Wechselfeld ausgesetzt. Der Messkondensator 2 beinhaltet mindestens eine Scliutzelektrode 24.1, 24.2 zur Verminderung des Einflusses von Randeffekten des elektrischen Wechselfeldes auf ein Ausgangssignal des Messkondensators 2. Im Ausführungsbeispiel von Figur 1 ist die zweite Kondensatorplatte 22 in drei voneinander elektrisch isolierte Teilelektroden 23, 24.1, 24.2 aufgeteilt: eine zentrale Messteilelektrode 23 und zwei äussere Teilelektroden 24.1 , 24.2, welche die zwei Schutzelektroden bilden. Die beiden Schutzelektroden 24.1 , 24.2 sind in Bewegungsrichtung 91 des Garns 9 vor bzw. hinter der Messteilelektrode 23 angebracht und weisen eine Entfernung a voneinander auf. Sie sind von der Messteilelektrode 23 elektrisch isoliert. Zu diesem Zweck kann sich zwischen jeweils zwei benachbarten Teilelektroden 23, 24.1 bzw. 23, 24.2 (nicht eingezeichnetes) Isolationsmaterial 25.1, 25.2, z. B. Keramik oder Kunststoff befinden, so dass die drei Teilelektroden 23, 24.1, 24.2 mechanisch eine starre Einheit, eben die Kondensatorplatte 22, bilden. Die Längen in Bewegungsrichtung 91 der einzelnen Teile 23, 24.1, 24.2, 25.1, 25.2 können z. B. wie folgt sein: Schutzelektroden 24.1. 24.2 je ca. 2 mm,

Isolationsmaterial je ca. 0.5 mm, Messteilelektrode 23 ca. 4 mm. Somit hat die zweite Kondensatorplatte 22 eine Gesamtlänge von ca. 9 mm; ihre Höhe kann auch ungefähr 9 mm betragen. Die Entfernung a der beiden Schutzelektroden 24.1, 24.2 beträgt ca. 7 mm. Die Abmessungen der ersten Kondensatorplatte 21 sind vorzugsweise im Wesentlichen dieselben wie diejenigen der zweiten Kondensatorplatte 22. Die Längenverhältnisse von Messteilelektrode 23 und Schutzelektroden 24.1, 24.2 können je nach Anwendung optimiert werden. Auf jeden Fall sollten die Entfernungen zwischen der Messteilelektrode 23 und den beiden Schutzelektroden 24.1, 24.2 möglichst klein sein, um einen optimalen Schutzeffekt durch die Schutzelektroden 24.1, 24.2 zu gewährleisten und um die geometrischen Abmessungen des Messkondensators 2 klein zu halten.

Die erste Kondensatorplatte 21 und die drei Teilelektroden 23, 24.1, 24.2 der zweiten Kondensatorplatte 22 sind durch separate elektrische Leitungen 27.1-27.4 kontaktiert, so dass an ihnen individuell elektrische Spannungen angelegt und/oder abgegriffen werden können. Auf das elektrische Schaltschema wird anlässlich der Figur 3 näher eingegangen.

Das eigentliche Messsignal, das zur Untersuchung des Garns 9 benötigt wird, wird von der Messteilelektrode 23 abgegriffen und auf der ihr zugeteilten Leitung 27.3 einer Auswerteeinheit zugeführt (vgl. Fig. 3). Aus diesem Messsignal können durch geeignete Auswertung Eigenschaften des Garns 9 wie Masse pro Längeneinheit oder Materialzusammensetzung ermittelt werden. Die beiden Schutzelektroden 24.1, 24.2 haben gemäss der vorliegenden Erfindung zwei Aufgaben. Erstens schirmen sie die zwischen ihnen liegende Messteilelektrode 23 von störenden Randeffekten in zu ihnen benachbarten Randbereichen ab. Zweitens werden sie als zwei in Bewegungsrichtung 91 des Garns 9 voneinander beabstandete Sensoren zur Messung einer Geschwindigkeit und/oder einer Länge des Garns 9 verwendet. Zu diesem Zweck werden ihre Messsignale einem Laufzeitkorrelator zugeführt (vgl. Fig. 3).

Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Messkondensators 2, in welcher zwei in Bewegungsrichtung 91 des Garns 9 hintereinander angeordnete Messteilelektroden 23.1, 23.2 vorhanden sind. Die beiden Messteilelektroden 23.1, 23.2 werden in Bewegungsrichtung 91 des Garns 9 von zwei Schutzelektroden 24.1, 24.2 eingerahmt. Diese Anordnung kann mehrere Vorteile haben. Erstens kann die effektive Messfeldlänge variiert werden: Kurze Garnfehler können mit nur einer der beiden Messteilelektroden 23.1, 23.2 detektiert werden, lange Garnfehler mit beiden zusammen. Zweitens können damit Artefakte, die durch elektrostatische Entladung (ESD) des Garns 9 verursacht werden, eliminiert werden. Drittens ermöglicht diese Anordnung Geschwindigkeits- oder Längenmessungen mit verschiedenen Entfernungen und/oder Kondensatorlängen. Die

Korrelationsfunktion kann nämlich mehrere Maxima aufweisen, was zu Zweideutigkeiten führen kann. Eine zweite Messung schafft Eindeutigkeit.

In Figur 3 ist ein elektrisches Schaltschema der ersten Ausführungsform (vgl. Fig. 1) der erfmdungsgemässen Vorrichtung 1 dargestellt. Ein Messkondensator 2 weist zwei parallele Kondensatorplatten 21, 22 und eine dazwischen liegende Durchgangsöffhung 26 für ein entlang seiner Längsachse bewegtes längliches Prüfgut 9 wie Garn auf. Fakultativ ist in der Vorrichtung 1 ein Referenzkondensator 3 zur Ausschaltung oder Verringerung von unerwünschten Umgebungseinflüssen wie Luftfeuchtigkeit oder Lufttemperatur vorhanden. Der Referenzkondensator 3 ist vorzugsweise gleich aufgebaut wie der

Messkondensator 2, mit dem Unterschied, dass er nicht vom Prüfgut 9 durchlaufen wird. Der Messkondensator 2 und der Referenzkondensator 3 sind in Serie zueinander geschaltet und bilden zusammen einen kapazitiven Spannungsteiler. Die Vorrichtung 1 beinhaltet ferner einen ersten Teilwechselspannungsgenerator 41 zum Erzeugen einer ersten Wechselspannungskomponente mit einer ersten Frequenz fl, z. B. aus dem Bereich zwischen 1 MHz und 100 MHz, vorzugsweise zwischen 5 MHz und 50 MHz und bspw. ungefähr gleich 10 MHz. Die Vorrichtung 1 beinhaltet auch einen zweiten Teilwechselspannungsgenerator 42 zum Erzeugen einer zweiten Wechselspannungskomponente mit einer zweiten Frequenz £2, z. B. aus dem Bereich zwischen 10 kHz und 1000 kHz, vorzugsweise zwischen 50 kHz und 500 kHz und bspw. ungefähr gleich 100 kHz. Die erste und die zweite Wechselspannungskomponente sind vorzugsweise sinusförmig. Sie werden einander in einem analogen Spannungsaddierer 43 mit differenziellem Ausgang überlagert. Der erste und zweite Teilwechselspannungsgenerator 41, 42 sowie der Spannungsaddierer 43 können, zumindest gedanklich, zu einem Spannungsgenerator 4 zusammengefasst werden, der eine resultierende, aus zwei Wechselspannungskomponenten zusammengesetzte Wechselspannung erzeugt. Die resultierende Wechselspannung wird am Messkondensator 2 und am Referenzkondensator 3 angelegt. Selbstverständlich können auch andere, an sich bekannte Arten von Spannungsgeneratoren 4 für die erfindungsgernässe Vorrichtung 1 verwendet werden. So ist es nicht unbedingt nötig, zwei sinusförmige Wechselspannungskomponenten mit zwei Teilwechselspannungsgeneratoren 41, 42 zu erzeugen. Alternativ kann z. B. eine Wechselspannung in Form von periodischen

Rechteckpulsen erzeugt werden, deren Fourierentwicklung bekanntlich sinusförmige Komponenten mit Frequenzen enthält, die ein ungeradzahliges Vielfaches der Grundfrequenz sind. Beliebige dieser Komponenten, inklusive der Grundfrequenz, können zur Messung verwendet werden.

Den Kondensatoren 2, 3 ist vorzugsweise ein Impedanzwandler 5 nachgeschaltet, mit dessen Eingangsleitung 27.3 die Messteilelektrode 23 verbunden ist. Eine Ausgangsleitung 59 des Impedanz Wandlers 5 verbindet den Impedanzwandler 5 mit einer Detektorschaltung 6. Der Impedanzwandler 5 passt die hohe Impedanz des Messkondensators 2 der niedrigen Impedanz der Detektorschaltung 6 an. In der bevorzugten Ausführungsform von Figur 3 ist der Impedanzwandler 5 als Kollektorschaltung ausgebildet. In der Kollektorschaltung 5 ist die Eingangsleitung 27.3 mit einer Basis 53 eines Transistors 52, vorzugsweise eines Bipolartransistors, verbunden. An einem Kollektor 54 des Bipolartransistors 52 ist eine konstante Betriebsspannung V<χ angelegt. Ein Emitter 55 des Bipolartransistors 52 ist mit der Ausgangsleitung 59 verbunden. Widerstände 56, 57 dienen der Einstellung des Arbeitspunktes des Impedanzwandlers 5.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung wird aktives Guarding angewendet, d. h. an die Schutzelektroden 24.1, 24.2 wird eine Wechselspannung angelegt, und zwar derart, dass die Schutzelektroden 24.1, 24.2 zumindest bei der ersten, höheren Frequenz fl auf annähernd demselben Potenzial liegen wie die Messteilelektrode 23. Dies wird im Ausführungsbeispiel von Figur 3 erreicht, indem die Ausgangsleitung 59 des Impedanzwandlers 5 über geeignete Hochpassfilter 58.1, 58.2 mit den Schutzelektroden 24.1, 24.2 elektrisch verbunden ist.

Die Detektorschaltung 6 dient der analogen Detektion des Ausgangssignals der Kondensatoren 2, 3. Im Ausfuhrungsbeispiel von Figur 3 führt sie im Wesentlichen eine Frequenzfilterung und anschliessend eine Multiplikation des Ausgangssignals des Messkondensators 2 mit jeweils einer an den Kondensatoren 2, 3 angelegten Wechselspannungskomponente aus. Im Ausfuhrungsbeispiel von Figur 3 beinhaltet die Detektorschaltung 6 zunächst eine Frequenzweiche 60, welche das Ausgangssignal in eine erste und eine zweite Komponente, entsprechend den beiden angelegten Frequenzen, aufteilt und diese Komponenten auf einen ersten Signalpfad 61 bzw. einen zweiten

Signalpfad 62 führt. Dies kann z. B. mit einem Hochpassfilter 63 und einem Tiefpassfilter 64 bewerkstelligt werden. Die beiden Teilsignalkomponenten werden demoduliert. Die Demodulation wird im Wesentlichen synchron ausgeführt, indem das an den Kondensatoren 2, 3 angelegte erste und zweite Wechselspannungssignal auf Leitungen 45 bzw. 46 jeweils einem Multiplizierer 65, 66 zugeführt und im jeweiligen Multiplizierer 65, 66 mit der jeweiligen Teilsignalkomponente multipliziert wird. Die beiden so demodulierten Ausgangssignale werden auf Ausgangsleitungen 68, 69 an eine Auswerteeinheit 7 ausgegeben. Zur Glättung können beide Signale vor der Auswerteeinheit durch je einen (nicht eingezeichneten) Tiefpassfilter geschickt werden.

Die Auswerteeinheit 7 ermittelt aus den demodulierten Ausgangssignalen auf den Leitungen 68, 69 das eigentliche Resultat der Prüfung. Das Resultat kann bspw. im Messen von Änderungen der Masse pro Längeneinheit oder im Erkennen von Fremdstoffen im untersuchten Garn 9 bestehen. Mit geeigneten Auswertemethoden ist es sogar möglich, auch den quantitativen Anteil der Fremdstoffe und allenfalls das Material der Fremdstoffe zu bestimmen. Die Auswerteeinheit 7 kann als analoge elektrische Schaltung oder als digitale Schaltung mit einem Prozessor ausgebildet sein. Verfahren und Vorrichtungen zur kapazitiven Erkennung und Quantifizierung von festen Fremdstoffen in textilem Prüfgut 9 sind aus der EP-0'924'513 Al bekannt und können auch für die vorliegende Erfindung übernommen werden. Die EP-0'924'513 Al und insbesondere die Absätze [0022]-[0034] daraus werden durch Bezugnahme in die vorliegende Schrift aufgenommen. Durch die Bezugnahme auf die EP-0'924'513 Al erübrigt sich hier eine detaillierte Beschreibung der Auswertemethoden. Das Ausgangssignal wird auf einer Ausgangsleitung 79 der Vorrichtung 1 ausgegeben. Es kann bspw. in einer Angabe der Garnmasse pro Längeneinheit, des Anteils von Fremdstoffen im Garn 9 oder, nach Vergleich mit einer vorgegebenen Reinigungsgrenze, in einem Befehl „schneiden" oder „nicht schneiden", der an eine Schneidvorrichtung eines Garnreinigers erteilt wird, bestehen.

Ein Vorteil der Messung bei zwei verschiedenen Frequenzen, wie sie die Schaltung von Figur 3 ausführt, besteht darin, dass aus den zwei Messgrössen zwei Unbekannte, z. B. Garnmasse und Fremdstoffe, ermittelt werden können. Diese Überlegung kann auf drei und mehr Messgrössen erweitert werden. Die Messung von drei Messgrössen scheint besonders vorteilhaft zu sein, weil ein Ausgangssignal eines kapazitiven Garnsensors hauptsächlich durch die drei unbekannten Grossen Garnmasse, Garnfeuchtigkeit und Fremdstoffe beeinflusst wird. Diese drei Unbekannten lassen sich prinzipiell aus drei Messgrössen bestimmen. Vorzugsweise werden dabei mindestens drei vom Wechselfeld beeinflusste elektrische Grossen bei jeweils einer Frequenz aufgenommen. Dabei werden eine der Grossen bei einer ersten Frequenz fl und eine andere der Grossen bei einer zweiten, von der ersten verschiedenen Frequenz f2 ≠ fl aufgenommen. Die mindestens drei Grossen werden miteinander verknüpft. Wenn eine der drei Unbekannten in der betreffenden Anwendung nicht interessiert, kann eine andere Unbekannte ermittelt werden, eine der zwei verbleibenden Unbekannten kann absolut statt nur relativ ermittelt werden, oder die verbleibenden Unbekannten können aus dem überbestimmten System durch Ausgleichsrechnung mit grosserer Genauigkeit ermittelt werden. Eine entsprechende Detektorschaltung 6', welche die Detektorschaltung 6 von Figur 3 ersetzen kann, ist in Figur 4 dargestellt. Wiederum beinhaltet die Detektorschaltung 6' eine Frequenzweiche 60', welche das Ausgangssignal des Impedanzwandlers 5 in eine erste und eine zweite Komponente, entsprechend den beiden angelegten Frequenzen fl, £2, aufteilt und diese Komponenten auf einen ersten Signalpfad 61 ' bzw. einen zweiten

Signalpfad 62' führt. Zu diesem Zweck sind ein Hochpassfilter 63' und ein Tiefpassfilter 64' vorhanden, die z. B. wie in Figur 3 ausgeführt sein können. Auf dem ersten, hochfrequenten Signalpfad 61' wird die erste Signalkomponente nochmals auf zwei Teilpfade 61.1', 61.2' aufgeteilt und bei zwei verschiedenen Phasen demoduliert. Die Phasenverschiebung wird mit einem Phasenschieber 67', der vorzugsweise als RC- Phasenschieber ausgebildet ist, erreicht. Sie beträgt vorzugsweise 90°, um ein Quadratursignal zu erhalten. Es ist aber durchaus möglich, eine andere Phasenschiebung zu wählen. Die Signalteilkomponenten werden auf beiden Teilpfaden 61.1', 61.2' mit Hilfe eines Multiplizierers 65.1', 65.2' demoduliert. Auf dem zweiten, tieffrequenten Signalpfad 62' wird die zweite Signalkomponente auf gleiche Weise mit Hilfe eines Multiplizierers 66' demoduliert. Alle drei demodulierten Signale werden in Tiefpassfütern 72-74 geglättet und anschliessend der Auswerteeinheit 7 zugeführt. Im Ausführungsbeispiel von Figur 4 umfasst die Auswerteeinheit 7 ein Zwischenauswertemodul 71 zur Verknüpfung der beiden Teilsignalkomponenten des ersten, hochfrequenten Signalpfads 61' zu einem Zwischenkennwert Sl. Der Zwischenkennwert Sl kann z. B. eine Phasenverschiebung, ein Leistungsfaktor oder ein Verhxstwinkel sein, wie teilweise in der EP-0'924'513 Al beschrieben. Der Zwischenkennwert Sl wird danach in der Auswerteeinheit 7 mit der zweiten Signalkomponente S2 zu einem resultierenden Fremdstoffsignal verknüpft, das die Erkennung von Fremdstoffen im Garn 9 erlaubt und von der Masse der Garns 9 und der Feuchtigkeit im Garn 9 im Wesentlichen unabhängig ist. Ein Beispiel für eine derartige

Verknüpfung ist die Linearkombination S3 = Sl - 3-S2 aus dem Zwischenkennwert Sl und der zweiten Signalkomponente S2.

In den Ausführungsbeispielen der Figuren 3 und 4 wird die Untersuchung des Garns 9 bei zwei verschiedenen Frequenzen vorgenommen, bspw. bei fl = 10 MHz und f2 = 100 kHz. Bei der hohen Frequenz fl > f2 werden die beiden Schutzelektroden 24.1, 24.2 über Hochpassfilter 58.1, 58.2 niederohmig dem Potenzial der Messteilelektrode 23 nachgeführt, so dass sie wie konventionelle Schutzelektroden wirken. Bei der tiefen Frequenz £2 < fl sind jedoch die beiden Schutzelektroden 24.1, 24.2 über geeignete Tiefpassfilter 11, 12 hochohmig an einen Laufzeitkorrelator 8 gekoppelt. Die Ausgangssignale der Tiefpassfilter 11, 12 werden mit dem zweiten Wechselspannungssignal mittels Multiplizierer 13, 14 synchron demoduliert; die demodulierten Signale werden auf Leitungen 18, 19 dem Laufzeitkorrelator 8 zugeführt. Bei der tiefen Frequenz f2 greift also jede der beiden Schutzelektroden 24.1, 24.2 ein Massensignal des Garns 9 ab, so dass die Schutzelektroden 24.1, 24.2 als eigenständige kapazitive Messelektroden funktionieren. Es wäre auch möglich, mit drei verschiedenen Frequenzen zu arbeiten, wobei die beiden Schutzelektroden 24.1, 24.2 bei der höchsten und der mittleren Frequenz als konventionelle Schutzelektroden wirken würden und die Geschwindigkeitsmessung durch die Sclmtzelektroden 24.1, 24.2 bei der tiefsten Frequenz erfolgen würde. Der Fachmann wäre bei Kenntnis der Erfindung in der Lage, eine entsprechende Schaltung zu entwerfen.

Der Laufzeitkorrelator 8 berechnet eine zeitliche Versetzung Δt der beiden Massensignale, die durch die Schutzelektroden 24.1, 24.2 abgegriffen werden. Aus der zeitlichen Versetzung Δt (vgl. Fig. 5) und der bekannten gegenseitigen, in Bewegungsrichtung 91 gemessenen Entfernung a (vgl. Fig. 1) der beiden Schutzelektroden 24.1, 24.2 lässt sich die Momentangeschwindigkeit v(t) des Garns 9 mittels der einfachen Beziehung v(t) = a/Δt berechnen. Eine während eines Zeitintervalls T aufgespulte Garnlänge L ergibt sich durch Integration der Momentangeschwindigkeit v(t) über die Zeit t:

Die Momentangeschwindigkeit v(t) und/oder eine Länge L des Garns 9 kann auf einer

Ausgangsleitung 89 des Laufzeifkorrelators 8 ausgegeben werden. Bei Bedarf kann sie an die Auswerteeinheit 7 übermittelt werden. Dies kann z. B. erforderlich sein, wenn es sich bei der Vorrichtung 1 um einen Garnreiniger handelt und die Längenmessung zur Ermittlung der genauen Fehlerlänge eines Garnfehlers benötigt wird. Der Laufzeitkorrelator 8 kann auch in die Auswerteeinheit 7 integriert sein. Figur 5 zeigt typische Signalverläufe als Funktion der Zeit, wie sie an bestimmten

Leitungen des Schaltschemas von Figur 3 auftreten können, nämlich:

Figur 5(a) einen Verlauf eines hochfrequenten Signals Cl von der Messteilelektrode 23, wie es auf der Leitung 68 ausgegeben wird; Figur 5(b) einen Verlauf eines tieffrequenten Signals C2 von der Messteilelektrode 23, wie es auf der Leitung 69 ausgegeben wird; Figur 5(c) einen Verlauf eines Signals A2 von der ersten Schutzelektrode 24.1, wie es auf der Leitung 18 ausgegeben wird; und

Figur 5(d) einen Verlauf eines Signals B2 von der zweiten Schutzelektrode 24.2, wie es auf der Leitung 19 ausgegeben wird.

Die beiden Signale Cl und C2 werden in der oben beschriebenen Weise für die Untersuchung des Garns 9 verwendet. Die beiden Signale A2 und B2 werden in der oben beschriebenen Weise für die Geschwindigkeits- und/oder Längenmessung verwendet.

In Figur 6 ist schematisch ein Messkondensator 2 dargestellt, der für passives Guarding eingerichtet ist. Der Aufbau dieses Messkondensators 2 entspricht mit seiner ersten Kondensatorplatte 21, einer Messteilelektrode 23 und zwei beidseits der Messteilelektrode 23 angeordneten Schutzelektroden 24.1, 24.2 demjenigen von Figur 1. Die beiden Schutzelektroden 24.1, 24.2 sind über Hochpassfilter 58.1, 58.2 an Masse angelegt. Die Hochpassfilter 58.1, 58.2 lassen diejenige Frequenz durch, bei der die Messung mit der Messteilelektrode durchgeführt wird, nicht aber diejenige Frequenz, bei welcher die Geschwindigkeitsmessung durchgeführt wird. Die elektrischen Signale der Messteilelektrode 23 und der beiden Schutzelektroden 24.1, 24.2 werden über elektrische Leitungen 27.3bzw. 27.2 und 27.4 einer Auswerteeinheit 7 bzw. einem Laufzeitkorrelator 8 (vgl. Figur 3) zugeführt. Weitere Details der Schaltung sind hier der Einfachheit halber nicht eingezeichnet und können der Figur 3 entnommen werden.

Ein für aktives Guarding eingerichteter Messkondensator 2 ist schematisch in Figur 7 dargestellt. Hier wird die Spannung an der Messteilelektrode 23 mit einem Verstärker 5' abgegriffen und über Hochpassfilter 58.1 , 58.2 an die Schutzelektroden 24.1 , 24.2 angelegt. Diese Betriebsart entspricht derjenigen von Figur 3. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben diskutierten Ausfuhrungsformen beschränkt. Bei Kenntnis der Erfindung wird der Fachmann weitere Varianten herleiten können, die auch zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehören. Solche Varianten können z. B. Kombinationen der oben diskutierten Ausführungsformen sein.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Vorrichtung

2 Messkondensator

21, 22 Kondensatorplatten

23, 23.1, 23.2 Messteilelektroden

24.1, 24.2 Schutzelektroden

26 Durchgangsöffhung

27.1-27.4 Leitungen

3 Referenzkondensator

4 Spannungsgenerator

41, 42 Teilwechselspannungsgeneratoren

43 Spannungsaddierer

45, 46 Leitungen

5 Impedanzwandler

52 Transistor

53 Basis des Transistors

54 Kollektor des Transistors

55 Emitter des Transistors

56, 57 Widerstände

58.1, 58.2 Hochpassfilter

59 Ausgangsleitung des Impedanzwandlers 5

5' Verstärker

6 Detektorschaltung

60, 60' Frequenzweiche

61, 61' erster Signalpfad

61.1', 61.2' Teilsignalpfade

62, 62' zweiter Signalpfad

63, 63' ^■ Hochpassfilter

64, 64' Tiefpassfilter

65, 65.1', 65.2' Multiplizierer

66, 66' Multiplizierer

67' Phasenschieber

68, 69 Ausgangsleitungen der Detektorschaltung 6

7 Auswerteeinheit

71 Teilauswertemodul

72-74 Tiefpassfilter

79 Ausgangsleitung der Auswerteeinheit 7

8 Laufzeitkorrelator

89 Auseanεsleitunε des Laufzeitkorrelators 8 9 Prüfgut

91 Bewegungsrichtung des Prüfugutes 9

11, 12 Tiefpassfilter 13, 14 Multiplizierer

18, 19 Leitungen a gegenseitige Entfernung der Schutzelektroden 24.1 , 24.2, in Bewegungsrichtung 91 gemessen A2 Signal von der ersten Schutzelektrode 24.1

B2 Signal von der zweiten Schutzelektrode 24.2

Cl, C2 hochfrequentes bzw. tieffrequentes Signal der Messteilelektrode 23

L Länge des Prüfgutes 9 oder eines Abschnitts davon t Zeit T Zeitintervall v Geschwindigkeit des Prüfgutes 9

Δt zeitliche Versetzung der Signale von den Schutzelektroden 24.1 , 24.2

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung (1) zur kapazitiven Untersuchung eines bewegten länglichen Prüfgutes (9), beinhaltend einen Messkondensator (2) mit mindestens einer Messteilelektrode (23) und mindestens einer von der mindestens einen Messteilelektrode (23) elektrisch isolierten, gegenüber der mindestens einen Messteilelektrode (23) in Bewegungsrichtung (91) des Prüfgutes (9) versetzt angeordneten Schutzelektrode (24.1, 24.2) zur Verminderung parasitärer Randeffekte in einem Randbereich der mindestens einen Messteilelektrode (23),

Mittel (4) zum Anlegen einer Wechselspannung an den Messkondensator (2) zwecks Erzeugung eines elektrischen Wechselfeldes im Messkondensator (2), und eine Durchgangsöffnung (26) für das Prüfgut (9) im Messkondensator (2), welche Durchgangsöffnung (26) vom elektrischen Wechselfeld beaufschlagbar ist, gekennzeichnet durch einen Laufzeitkorrelator (8) zur Ausweitung der zeitlichen Abfolge mindestens zweier Messsignale (A2, B2), von denen ein erstes Messsignal (A2) von der mindestens einen Schutzelektrode (24.1) und ein zweites Messsignal (B2) von einer davon verschiedenen Elektrode (24.2) stammen.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Messkondensator (2) mindestens eine Messteilelektrode (23) und zwei von der mindestens einen Messteilelektrode (23) elektrisch isolierte, in Bewegungsrichtung (91) des Prüfgutes (9) vor bzw. hinter der mindestens einen Messteilelektrode (23) angeordnete Schutzelektroden (24.1, 24.2) aufweist, und das erste (A2) sowie das zweite (B2) Messsignal von jeweils einer der beiden Schutzelektroden (24.1, 24.2) stammen.

3. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Messkondensator (2) zwei Messteilelektroden (23.1, 23.2) beinhaltet.

4. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1) eine mit dem Messkondensator (2) elektrisch verbundene Auswerteeinheit (7) zur Auswertung mindestens eines von der mindestens einen Messteilelektrode (23) aufgenommenen Signals (Cl₅ C2) beinhaltet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Mittel (4) zum Anlegen einer Wechselspannung geeignet sind, die

Durchgangsöffnung (26) mit einem Wechselfeld zu beaufschlagen, das eine Überlagerung mindestens einer ersten Wechselfeldkomponente mit einer ersten Frequenz (fl) und einer zweiten Wechselfeldkomponente mit einer von der ersten Frequenz (fl) verschiedenen zweiten Frequenz (£2) ist, die Auswerteeinheit (7) geeignet ist, ein bei der ersten Frequenz (fl) aufgenommenes

Signal auszuwerten und der Laufzeitkorrelator (8) geeignet ist, die zeitliche Abfolge zweier bei der zweiten Frequenz (f2) aufgenommener Signale (A2, B2) auszuwerten.

6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei die mindestens eine Schutzelektrode (24.1, 24.2) bei der ersten Frequenz (fl) mittels mindestens eines ersten Frequenzfilters (58.1, 58.2) niederohmig an die mindestens eine Messteilelektrode (23) gekoppelt ist und bei der zweiten Frequenz (£2) mittels mindestens eines zweiten Frequenzfilters (11, 12) hochohmig an den Laufzeitkorrelator (8) gekoppelt ist.

7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Auswerteeinheit (7) geeignet ist, mindestens drei vom Wechselfeld beeinflusste, bei jeweils einer Frequenz (fl, f2) aufgenommene Signale miteinander zu verknüpfen, wovon eines der Signale bei der ersten Frequenz (fl) und ein anderes der Signale bei der zweiten Frequenz (f2) aufgenommen ist.

8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei zwischen dem Messkondensator (2) und der Auswerteeinheit (7) eine Detektorschaltung (6) zur Detektion eines Ausgangssignals des Messkondensators (2) angeordnet ist.

9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei die Detektorschaltung (6) eine Frequenzweiche (60) zur Aufteilung des Ausgangssignals auf zwei Signalpfade (61, 62), von denen ein erster Signalpfad (61) der Detektion eines Ausgangsteilsignals der ersten Frequenz (fl) und ein zweiter Signalpfad (62) der Detektion eines Ausgangsteilsignals der zweiten Frequenz (£2) dient, beinhaltet.

10. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1) nebst dem Messkondensator (2) einen Referenzkondensator (3) beinhaltet, der vorzugsweise zum Messkondensator (2) in Serie geschaltet ist.

11. Verwendung einer Schutzelektrode (24.1 , 24.2), die zur Verminderung parasitärer Randeffekte in einem Randbereich einer Messteilelektrode (23) in einem Messkondensator (2) angeordnet ist, zur Bestimmung einer

Momentangeschwindigkeit (v(t)) und/oder einer Länge (L) eines bewegten länglichen Prüfgutes (9) bei der kapazitiven Untersuchung des Prüfgutes (9) durch die Messteilelektrode (23).

12. Verfahren zur kapazitiven Untersuchung eines bewegten länglichen Prüfgutes (9), wobei das Prüfgut (9) in einem Messkondensator (2) mit mindestens einer

Messteilelektrode (23) einem elektrischen Wechselfeld ausgesetzt wird und im Messkondensator (2) parasitäre Randeffekte in einem Randbereich der Messteilelektrode (23) mittels mindestens einer von der mindestens einen

Messteilelektrode (23) elektrisch isolierten, gegenüber der mindestens einen

Messteilelektrode (23) in Bewegungsrichtung (91) des Prüfgutes (9) versetzt angeordneten Schutzelektrode (24.1, 24.2) vermindert werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Messsignal (A2) von der mindestens einen Schutzelektrode (24.1) und ein zweites Messsignal (B2) von einer davon verschiedenen Elektrode (24.2) aufgenommen wird und die beiden Messsignale (A2, B2) bezüglich ihrer Laufzeiten miteinander korreliert werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei aus der Korrelation eine

Momentangeschwindigkeit (v(t)) des Prüfgutes (9) und/oder eine Länge (L) des

Prüfgutes (9) ermittelt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Messkondensator (2) mindestens eine Messteilelektrode (23) und zwei von der mindestens einen Messteilelektrode (23) elektrisch isolierte, in Bewegungsrichtung (91) des Prüfgutes (9) vor bzw. hinter der mindestens einen Messteilelektrode (23) angeordnete Schutzelektroden (24.1,

24.2) aufweist, und das erste sowie das zweite Messsignal (A2, B2) von den beiden Schutzelektroden (24.1, 24.2) aufgenommen wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-14, wobei Eigenschaften des mit dem Prüfgut (9) wechselwirkenden Wechselfeldes ermittelt werden, indem vom

Wechselfeld beeinflusste Signale (Cl, C2) aufgenommen und ausgewertet werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Wechselfeld eine Überlagerung mindestens einer ersten Wechselfeldkomponente mit einer ersten Frequenz (fl) und einer zweiten Wechselfeldkomponente mit einer von der ersten Frequenz (fl) verschiedenen zweiten Frequenz (f2) ist, mindestens ein bei der ersten Frequenz (fl) aufgenommenes Signal (Cl, C2) ausgewertet wird und die beiden zu korrelierenden Messsignale (A2, B2) bei der zweiten Frequenz (f2) aufgenommen werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die mindestens eine Schutzelektrode (24.1, 24.2) bei der ersten Frequenz (fl) aktives Guarding bezüglich der mindestens einen Messteilelektrode (23) betreibt und bei der zweiten Frequenz (f2) als kapazitive Messelektrode wirkt.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei mindestens drei vom Wechselfeld beeinflusste Signale bei jeweils einer Frequenz (fl, f2) aufgenommen werden, wovon eines der Signale bei der ersten Frequenz (fl) und ein anderes der Signale bei der zweiten Frequenz (f2) aufgenommen wird, und die mindestens drei Signale miteinander verknüpft werden.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16-18, wobei die erste Frequenz (fl) zwischen 1 MHz und 100 MHz, vorzugsweise zwischen 5 MHz und 50 MHz und bspw. bei ca. 10 MHz liegt, und die zweite Frequenz (£2) zwischen 10 kHz und 1000 kHz, vorzugsweise zwischen 50 kHz und 500 kHz und bspw. bei ca. 100 kHz liegt.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15-19, wobei aus der Auswertung ein Fremdstoffsignal, ein Massensignal und/oder ein Feuchtesignal ermittelt wird.