[发明专利]用于确定电容器装置节点性能的设备和方法

说明书

本申请是中国专利申请号200980140636.3的分案申请，申请日2009年10月12日，发明名称为，用于确定电容器装置介电性能的设备和方法。 

背景技术

本发明属于电测量设备领域。它涉及进行移动长条形纺织品电容性测量的设备的平衡方法。通过本发明可自动平衡所述设备、模拟所述设备的测量、以及测试所述设备或在下游与所述设备连接的构件。 

本发明优选用于对优选具有纺织结构的长条形物(例如粗梳条、粗纱、纱线或织物)进行电容测试。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和/或测量测试对象的湿度。本发明例如可在生产过程中(联机)用于纺纱机和绕线机内的清纱器中、或在实验室测试中(脱机)用于纱线测试设备中。 

现有技术 

已知有多种设备用于检查或测试长条形纺织品测试对象，例如粗梳条、粗纱、纱线或织物。可将这些设备的应用划分为实验室测试(脱机)和在生产过程中的测试(联机)两类。这些设备使用不同的已知的传感器原理。本发明尤其使用其中的电容测量原理，其中，测量电容器 通常被设计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。该通孔由此受到交变电场的作用。测试对象移动通过平板电容器，且受到交变场的作用。检测平板电容器的电输出信号。在评估电路中由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的诸如单位长度质量和/或材料成分的参数)的变化。例如在GB-638,365A中描述了电容式纱线或纱条传感器。 

为实现不受诸如空气温度或空气湿度的外部因素的影响的精确测量，通常采用补偿法。为此，所述设备除实际的测量电容器外，还包括参考电容器。可通过增加与所述两个测量电容器平板平行设置的第三电容器平板来形成该参考电容器，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实施例。 

当在无测试材料的情况下施加交变电压时，测量电路应给出数值为零的输出信号。由于实际电构件存在各种缺陷，实际上无法将测量电路完全设计成对称式，以在无测试材料的情况下获得零信号。为实现对称，需使每个测量电路单独达到平衡。在制造商的生产过程中实现对称平衡，以及可在维护期间由技术服务人员实现对称平衡。为此，通常改变与测量电路并联的至少一个微调电容器的电容。使用适当工具进行手动调节，例如螺丝刀。或者使用已知的激光微调方法。但无论采用哪种方式，均需打开设备进行平衡。这种手动平衡方式费力、耗时且昂贵。 

DE-10'2005'006'853中公开了一种具有传感器元件的测量系统，该测量系统包括形成第一振荡电路的导体结构。第二振荡电路与第一振荡电路耦合且包括可变构件，使得可调节第二振荡电路的共振频率。由于两个振荡电路形成耦合系统，因而可影响由第一振荡电路确定的共振行为，且由此使该共振行为向期望值移动。结果，可因此补偿导体结构的电容或电感构件的偏差，该偏差可可选地发生在传感器元件的制造或安装期间。 

GB-963,258 A给出具有测量电容器的电容式清纱器，纱线移动经过该测量电容器。施加到测量电容器的电压被分接，且用于触发纱线切割。将可变电阻器切换成与测量电容器串联，且由此形成的串联电路的端部与AC电压发生器连接。可通过改变电阻来设定清纱器的灵敏度。 

在US-3,768,006 A中给出用于对在管道中流动的油/水乳状液的含水量进行电容测量的设备和方法。由管道外壁构成测量电容器的外部接地电极，且设置在管道中央的元件构成内部电极。具有已知电容的参考电容器与测量电容器串联。AC电压发生器产生施加到两个电容器的交变电压。测量参考电容器的电压，并将该电压作为对含水量的量度。通过控制电路使填充有测量对象的测量电容器上的电压保持恒定，且该控制电路控制AC电压发生器的输出振幅。 

US-3,684,953 A涉及用于定量确定介电测试对象的性能(尤其是相对湿度)的一种设备和方法。将测试对象插入测量电容器。对测量电容器施加电交变信号，该电交变信号由与放大器串联的振荡器产生。解调从测量电容器分接的信号，并将该信号与同样被解调且施加到测量电容 器上的交变信号作比较，即形成这两个信号的商。由上述比较得到测试对象的湿度。为保持解调器的动态范围，由测量电容器的解调输出信号来控制放大器的放大率。通过与测量电容器并联的可变平衡电容器来实现无测试对象时的零平衡。