[发明专利]一种用于确定电容器装置介电性能的设备和方法

说明书

 

背景技术

 

本发明属于采用电设施检查物质的领域。它涉及一种用于确定独立权利要求前序所述的电容器装置的至少一个介电性能的设备和方法。

本发明优选用于对优选为纺织结构的诸如粗疏条、粗纱、纱线或织物的长条形物进行电容性测试。本发明由此也涉及另一权利要求的前序所述的一种用于对移动的长条形测试对象进行电容性检查的设备。这种检查的目的例如可以是检测杂质、识别单位长度的质量变化、以及/或测量测试对象中的湿度。本发明例如可用于在纺纱机和络筒机中的清纱器内的生产过程中（联机）、或用于在纱线测试装置内的实验室测试中（脱机）。

现有技术

已知有许多各种设备用于检查或测试长条形纺织测试对象，例如粗疏条、粗纱、纱线或织物。取决于这些设备的应用，可将它们划分为实验室测试（脱机）和在生产过程中的测试（联机）两类。这些设备利用各种已知的传感器原理，其中电容性测量原理对于本发明尤其适用，其中测量电容器通常被布置成平面式平板电容器，且包括用于测试对象的通孔。测量电容器是 LC 振荡器的一部分，从而可在激发 LC 振荡器时向测量电容器施加电交变电压。该通孔由此经受交变电场。测试对象移动通过平板电容器，且经受交变场。检测平板电容器的电输出信号。由评估电路中的输出信号确定测试对象的介电性能。由介电性能确定测试对象参数的变化，例如单位长度的质量和/或材料成分。对电容性纱线或纱条传感器的描述例如可参见 GB-638,365 A。

为实现不受诸如空气温度或空气湿度的外部因素影响的精确测量，通常使用补偿方法。为此，所述设备除实际的测量电容器外，还包括参考电容器。可通过设置与所述两个测量电容器平板平行的第三电容器平板形成该参考电容器，且可将三个电容器平板一同切换到一个电容性测量电路内。在 EP-0’924’513 A1、WO-2006/105676 A1 和 WO-2007/115416 A1 的说明书中给出测量电路以及适用于其输出信号的评估电路的例子。

由 US-4,843,879 A 可知一种用于对纺织线进行电容性质量控制的装置。它包括具有测量电容器和参考电容器的双电容器装置。该双电容器装置被内置在电路内。该电路包括振荡器，该振荡器用于向双电容器装置的两个外部电容器电极施加两个具有相反相位的交变电压。信号放大器和平衡电容器位于振荡器与各个电极之间的每个支路中，由此可将双电容器装置的输出信号平衡到无任何测试对象时的数值零。

WO-2006/069720 A2 公开了一种用于对产品中（尤其是烟草、棉花或任何其他纤维产品中）的杂质进行电容性识别的测量设备和测量方法。高频产生装置产生高频波并施加在测量电容器上。由闭合回路控制装置将所产生的高频波的电压振幅保持恒定。

由 EP-0’922’963 A2 已知一种用于确定复阻抗的评估电路。由电压源产生两个交变电压信号，其中之一被施加在待测阻抗上。阻抗的输出信号与另一交变电压信号结合，该交变电压信号分别相移 0° 或 90°，从而可由分别得到的输出信号确定阻抗的实数部分和虚数部分。电压源包括用于产生数字信号的频率发生器、1:2 分频器、以及用于产生两个相移达 90° 的交变电压信号的 D 触发器。在频率变化中维持相移。

JP-2002-005971 A 显示一种用于对诸如蒸馏水和自来水的各种液体进行电容性微分、以及对液体中的非金属杂质进行检测的装置。为此，以宽频方式对放置有样品的电路进行扫描，并确定分散度。使用直接数字合成器 (direct digital synthesizer, DDS) 作为用于扫描的信号发生器。

对于现有技术水平的电容性传感器，测量电容器或测量电路是 LC 振荡器的一部分。测量电容器由此影响施加在其上的交变电压的参数，例如频率、相位和振幅。另一方面，LC 振荡器通常具有单一的谐振频率、或至少数量非常有限的离散谐振频率,以使其能正常运转。只有非常费力才能改变或平衡谐振频率和相位。

发明内容