專利名稱：用于測量產(chǎn)品介電性能的微波傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測量產(chǎn)品介電性能，特別是密度和/或水分含量且具有微波共振器的微波傳感器，其中，為了確定合適的測定量，特別是用于預(yù)紡紗機(jī)(spinning preparation machine)，引入共振器中的產(chǎn)品與共振器中產(chǎn)生的共振微波場相互作用。
背景技術(shù)：
采用這種傳感器，電場能集中于共振器的特定區(qū)域。高電場能區(qū)域中的共振器質(zhì)量負(fù)荷受到限制，因?yàn)檫^大的質(zhì)量負(fù)荷會因?yàn)閾p耗而引起測量信號不真實(shí)。使用幾個(gè)共振器且各自僅僅用于產(chǎn)品的一部分會很昂貴，并且可能因?yàn)楣舱衿髦幸约跋鄳?yīng)的電子控制和測定裝置中的差別而引起系統(tǒng)誤差。在寬大的特別是網(wǎng)形產(chǎn)品的情況下，進(jìn)一步的問題包括在較大的尺寸上，例如橫過產(chǎn)品棉網(wǎng)的整個(gè)寬度對產(chǎn)品的檢測。高電場能區(qū)域的擴(kuò)大，例如通過增大波長，將引起不切實(shí)際的尺寸結(jié)構(gòu)。橫過產(chǎn)品的寬大范圍使用幾個(gè)較小的共振器同樣會因?yàn)樯鲜鲈蚨焕?br> EP0889321A公開了一種用于測量細(xì)長樣品的微波傳感器，該傳感器具有一個(gè)扁平的電介質(zhì)填充共振器，所述共振器具有樣品穿過其中的通孔。在設(shè)置于共振器中心的測量區(qū)域中有一個(gè)強(qiáng)度較低大致均勻的微波場。
DE10204328A公開了一種用于測定預(yù)紡紗機(jī)中纖維條質(zhì)量的微波傳感器，該傳感器包括具有兩個(gè)樣品容腔用于兩個(gè)纖維條的共振器。
WO00/55606中公開了一種具有共振帶狀傳輸線、用于測量纖維物料質(zhì)量的微波傳感器。電場半波沿帶狀傳輸線發(fā)出，其強(qiáng)度最大值位于兩端，這里各有用于產(chǎn)品流的通道。線路開端的高度不均勻電場在測量技術(shù)方面不利。此外，為了防止測量結(jié)果因?yàn)檩椛鋼p耗而不真實(shí)，有必要使用金屬外殼屏蔽該帶狀傳輸線。為了避免接近測量頻率的共振，該外殼必須仔細(xì)調(diào)整。因此該傳感器的結(jié)構(gòu)比較昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種具有測量精度高且價(jià)廉的微波傳感器，并且最好使對較大產(chǎn)品數(shù)量和/或?qū)挻蟮漠a(chǎn)品能準(zhǔn)確測量。
該目標(biāo)根據(jù)本發(fā)明得以實(shí)現(xiàn)，特別是至少兩個(gè)電場半波在一個(gè)方向共振器中形成，產(chǎn)品喂入在一個(gè)電場半波的至少一個(gè)高場強(qiáng)度區(qū)域中完成。通過使用至少兩個(gè)電場半波，本發(fā)明可以使共振器的質(zhì)量負(fù)荷相對于共振器中儲存的總能量減小，這樣能使測量精度得到提高，并且在高質(zhì)量負(fù)荷下甚至有可能防止電場消失。根據(jù)本發(fā)明，為了獲得高測量靈敏度，樣品喂入設(shè)置在相應(yīng)強(qiáng)度最大值周圍至少一個(gè)半波的高電場能區(qū)域中。這是一個(gè)具有電場最大值強(qiáng)度的至少50％，優(yōu)選至少70％，更優(yōu)選至少90％的區(qū)域。這限定本發(fā)明不能用于高模共振器，如EP0889321A，其中樣品喂入發(fā)生在很低電場強(qiáng)度的共振器中心區(qū)域中。
最好，產(chǎn)品喂入發(fā)生在至少兩個(gè)對應(yīng)各自電場半波的共振器部分中。這樣可以使產(chǎn)品分布在幾個(gè)電場半波上。這就減少了每個(gè)半波和每個(gè)共振器部分的質(zhì)量負(fù)荷。特別是，通過增加半波的數(shù)量，每個(gè)共振器部分的質(zhì)量負(fù)荷可以減少到適當(dāng)?shù)乃?。一個(gè)方向上產(chǎn)品的較大擴(kuò)幅可以通過分布到幾個(gè)半波而覆蓋，其中單個(gè)高場強(qiáng)區(qū)域的范圍可相對較小。因此，不是提供一個(gè)大的高場強(qiáng)區(qū)域，而是提供幾個(gè)較小的高場強(qiáng)區(qū)域，從而可總體上使共振器的總尺寸減小。這時(shí)高場強(qiáng)區(qū)域在一個(gè)共振器內(nèi)產(chǎn)生，沒有必要使用幾個(gè)較小的共振器。
術(shù)語“電場半波”說明在特定的測量頻率下余弦形電場的凹度，即從電場的零點(diǎn)通過電場最大值或最小值到下一個(gè)零點(diǎn)。半波具有對應(yīng)于半波長的范圍。使用至少兩個(gè)半波長意味著空腔共振器高模運(yùn)行。在有很多測量頻率的情況下，術(shù)語“半波”可以指從電場的零點(diǎn)通過電場最大值或最小值延伸到下一個(gè)零點(diǎn)的電場區(qū)域。換句話說，該術(shù)語可以涉及具有最高強(qiáng)度的測量頻率。
當(dāng)產(chǎn)品放置在強(qiáng)度最大值中時(shí)，在電場半波的強(qiáng)度最大值周圍存在一個(gè)強(qiáng)度大致均勻的區(qū)域，這樣可使測量精度提高。因此，在很多情況下，產(chǎn)品放置在對應(yīng)于至少兩個(gè)半波的至少兩個(gè)電場最大值中。如果產(chǎn)品所有部分要獲得測量數(shù)量平衡均值，那么這些產(chǎn)品部分有利放置在基本上位于各電場最大值中的各共振器部分內(nèi)。通過有選擇地使各產(chǎn)品部分的布置不同于各共振器部分中的最大值，可以設(shè)定各產(chǎn)品部分的任何所需增重。
共振器可以是各樣的結(jié)構(gòu)。最好是屏蔽共振器或空腔共振器，即由金屬壁形成的空腔，除了用于樣品喂入的開口之外基本上都封閉。如是空腔共振器，空腔共振在內(nèi)部感生。相比于例如WO00/55606A中的帶狀傳輸線，該結(jié)構(gòu)特別價(jià)廉。矩形共振器特別簡單，因此為首選。另一方面，共振器可以是特別通過扼流圈開口的共振器。盡管如此，本發(fā)明仍僅涉及那些用以將產(chǎn)品引入或引導(dǎo)通過共振腔進(jìn)行測量的共振器。因此，關(guān)于那些測量通過外部雜散電場完成以至出現(xiàn)完全不同類型場強(qiáng)分布的(雜散場)共振器應(yīng)用對象受到限制。
本發(fā)明特別用于測量引導(dǎo)通過共振器的連續(xù)產(chǎn)品流，因?yàn)榇藭r(shí)產(chǎn)品質(zhì)量或產(chǎn)品擴(kuò)幅是預(yù)定的，而且不能與共振器匹配。特別是，這包括線狀和網(wǎng)形產(chǎn)品，例如纖維產(chǎn)品、煙草、紙和其它類似制品。而且還包括有單個(gè)產(chǎn)品部分的測量。如是線狀產(chǎn)品，至少兩個(gè)共振器部分有利設(shè)計(jì)為各用于至少一股產(chǎn)品通過。如果兩股產(chǎn)品或甚至多股產(chǎn)品被引導(dǎo)通過各共振器部分，那可能是有利的，因?yàn)槿绻还衫w維斷裂，它會被其它股線一起帶走。但是，為了使相應(yīng)的質(zhì)量負(fù)荷盡可能低，最好至多有兩股產(chǎn)品引導(dǎo)通過各共振器部分。
共振器部分的數(shù)量和布置可以按特殊需要自由匹配。布置可以是一維的，特別是直線布置，例如橫穿產(chǎn)品棉網(wǎng)的寬度。也包括環(huán)形布置，至少兩個(gè)半波沿圓周布置。也可以采用二維布置，其中在共振器中至少兩個(gè)電場半波各自沿兩個(gè)方向設(shè)置。甚至可以采用三維布置。共振器部分的數(shù)量優(yōu)選至少為3個(gè)，更優(yōu)選至少為4個(gè)。不需要的共振器部分可以允許無負(fù)荷運(yùn)行。例如，可以通過具有四個(gè)共振器部分的共振器測量四股產(chǎn)品，引導(dǎo)兩股線各自通過兩個(gè)共振器部分，而剩余的兩個(gè)共振器部分無負(fù)荷運(yùn)行。因此可以將相同的共振器結(jié)構(gòu)(例如，具有四個(gè)共振器部分的共振器)用于不同的應(yīng)用場合(在提到的例子中，1至8股)。凡是合適的地方，并非所有共振器部分都必須有產(chǎn)品喂入。
如果使用空腔共振器，共振器可以填充介電常數(shù)大于1，優(yōu)選至少為2，更優(yōu)選至少為5的固體電介質(zhì)。常用材料，特別是陶瓷為專家共知。使用電介質(zhì)填充可以使電場能存儲在較小的空間內(nèi)，因此結(jié)構(gòu)形式更小。最好，基本上整個(gè)共振器填充電介質(zhì)，除了容納樣品的空間之外?！盎旧稀笔侵赋擞糜谖⒉詈系难b置和用于引導(dǎo)樣品通過的裝置等之外。另一方面，共振器可以基本上填充空氣，但是，這是一種特別簡單又廉價(jià)的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明基本上適用于基于傳輸測量工作的共振器和基于反射測量工作的共振器。
本發(fā)明還包括一種有利裝置，用于具有微波共振器的獨(dú)創(chuàng)微波傳感器，特別用于測量至少一個(gè)紡織纖維條，例如棉線、合成纖維或其它類似織物的密度，其中微波傳感器用于控制和/或調(diào)節(jié)至少一個(gè)紡織纖維條用的處理裝置。
微波傳感器有利布置在梳棉機(jī)的輸出側(cè)。最好至少一個(gè)微波傳感器布置在并條機(jī)拉伸系統(tǒng)的喂入端和/或輸出側(cè)。有利的是，該拉伸系統(tǒng)是位于梳棉機(jī)輸出側(cè)的梳棉機(jī)拉伸系統(tǒng)。紡織纖維條最好為梳棉機(jī)生條(card sliver)。紡織纖維條有利為并條機(jī)熟條(draw framesliver)。微波傳感器最好連接到電子控制和調(diào)節(jié)裝置，例如機(jī)器控制和調(diào)節(jié)裝置。該控制和調(diào)節(jié)裝置有利連接至少一個(gè)驅(qū)動器，例如驅(qū)動馬達(dá)，用于改變纖維條的密度。用于顯示纖維條密度或密度變化的顯示裝置，例如顯示屏、打印機(jī)或其它類似裝置最好連接到該控制和調(diào)節(jié)裝置。微波傳感器有利用于監(jiān)測梳棉機(jī)或并條機(jī)生產(chǎn)的棉條密度。


參照附圖從所附權(quán)利要求書以及下面對本發(fā)明的說明中，可以清楚地了解到本發(fā)明的其它有利特征和實(shí)施例，其中圖1是傳感器第一個(gè)實(shí)施例的平面圖；圖2是圖1中傳感器的前視圖；圖3是傳感器第二個(gè)實(shí)施例的前視圖；圖4是傳感器第三個(gè)實(shí)施例的前視圖；圖5是傳感器第四個(gè)實(shí)施例的平面圖；圖6是圖5中傳感器的前視圖；圖7是傳感器第五個(gè)實(shí)施例的平面圖；圖8是具有傳感器的測量裝置的示意圖；圖9是傳感器第六個(gè)實(shí)施例的平面圖；圖10表示圖5中的傳感器，各共振器部分中的產(chǎn)品基本設(shè)置在電場的各最大值中；圖11為側(cè)視圖，示意性示出具有根據(jù)本發(fā)明的微波傳感器的梳棉機(jī)；圖12表示具有纖維條筒的圈條器以及帶有根據(jù)本發(fā)明的微波傳感器的自調(diào)勻整牽伸系統(tǒng)；圖13是具有根據(jù)本發(fā)明的各自微波傳感器的自調(diào)勻整并條機(jī)示意側(cè)視圖；圖14表示具有根據(jù)本發(fā)明的閉環(huán)控制(調(diào)節(jié))和測量裝置的自調(diào)勻整并條機(jī)；圖15表示具有根據(jù)本發(fā)明的開環(huán)控制(控制)和測量裝置的自調(diào)勻整并條機(jī)；圖16表示具有根據(jù)本發(fā)明的開環(huán)和閉環(huán)控制(參考變量輸入)組合以及兩個(gè)測量裝置的自調(diào)勻整并條機(jī)；圖17表示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其中第二下游傳感器相對于第一上游傳感器設(shè)置為偏移位置；和圖18表示與圖17所示相似的實(shí)施例，其中第二傳感器朝相反方向偏移。
具體實(shí)施例方式
微波傳感器10包括空腔共振器11，其中產(chǎn)生微駐波場。微波場的耦合和退耦通過耦合裝置12完成。微波通過由計(jì)算機(jī)13控制的發(fā)生器14產(chǎn)生，再通過線路傳遞到耦合裝置12a。微波信號通過耦合裝置12b從共振器11退耦，再通過線路提供給分析器15，其輸出信號可由計(jì)算機(jī)13處理。發(fā)生器14、分析器15和計(jì)算機(jī)13有利地結(jié)合在一個(gè)測量單元16中(參考圖8)。箭頭D、E、F和G表示物料流的方向。
共振器11有很多共振器部分17a、17b、17c、...。劃分成不同的共振器部分用虛線在各圖中表示。圖1、2、5、6、7和9分別涉及具有例如4個(gè)或2個(gè)共振器部分的細(xì)長矩形空腔共振器。細(xì)長表示沿縱軸的長度比沿垂直于縱軸的兩個(gè)方向的長度至少長2倍，優(yōu)選至少是3倍，更優(yōu)選至少是5倍。共振器部分17沿共振器11的縱軸連續(xù)設(shè)置。圖3示出一種共振器，其中共振器部分成行列，即以矩陣形式設(shè)置。行列的數(shù)量以及通常共振器部分的布置可以根據(jù)需要適應(yīng)特別的要求。圖4涉及一種環(huán)形共振器11，其中共振器部分17沿共振器11的環(huán)形軸線連續(xù)布置。在該實(shí)例中，四個(gè)共振器部分17b、17d、17f、17h無負(fù)荷運(yùn)行。通常，任何需要數(shù)量的共振器部分17都可以無負(fù)荷運(yùn)行。
為樣品喂入，各共振器部分具有開口21a、21b、21c、...，特別是它們可設(shè)在共振器限定的壁上。在對產(chǎn)品流進(jìn)行測量，特別是對線狀產(chǎn)品流(圖1至4和7)或者網(wǎng)形產(chǎn)品流(圖5、6)進(jìn)行測量的情況下，各獨(dú)立開口21的設(shè)置有利于樣品19分別進(jìn)入共振器11或從中退出。最好開口21的尺寸大致對應(yīng)于要測量的產(chǎn)品19的橫截面。最好開口21的形式與產(chǎn)品的橫截面匹配。例如，如是線狀產(chǎn)品，因而開口21最好為圓形或者橢圓形。共振器最好基本上封閉，除了產(chǎn)品喂入開口21之外?！胺忾]”是指不能被所使用的微波穿透。上述特征有助于減小微波能量從共振器不利的輻射。
為了使產(chǎn)品19通過共振器11或共振器部分17，可以設(shè)置樣品引導(dǎo)裝置18a、18b、18c、...，例如小導(dǎo)管20a、20b、20c、...，它們最好由具有低溫依賴性的低損耗電介質(zhì)，如石英玻璃構(gòu)成。
由發(fā)生器14產(chǎn)生的微波頻率很合適，以至具有至少兩個(gè)各自具有局部強(qiáng)度最大值的凸形半波的駐波在共振器11中產(chǎn)生。在圖1、5和9中，作為示例，繪出了用于特定頻率微波情況的電場線22。在這種情況下，一種余弦形電場半波經(jīng)由共振器部分17傳播。同樣可能發(fā)生任何其它電場分布，這種分布具有至少兩個(gè)半波且還超過一個(gè)頻率，通常為任何頻率分布和/或每個(gè)共振器部分有幾個(gè)最大值。在圖2至4、6和7中，繪有恒定場強(qiáng)度線23。在線23內(nèi)有一個(gè)局部強(qiáng)度最大值的高場強(qiáng)度區(qū)域，它大致位于各共振器部分的中心。通常，這并非絕對需要。在線23外部場強(qiáng)度小于內(nèi)部。
通過在很多共振器部分17上分布整個(gè)產(chǎn)品流19，每個(gè)共振器部分17的質(zhì)量負(fù)荷相應(yīng)減少，例如在圖1的實(shí)例中減少四分之三，例如在圖3的實(shí)例中減少九分之八。樣品19的各部分分別被引導(dǎo)通過接近各強(qiáng)度最大值周圍設(shè)置的各共振器部分17的區(qū)域。在圖1中很清楚，例如在該區(qū)域內(nèi)場強(qiáng)大致恒定。因此，樣品的位置和方位變化以及產(chǎn)品流中的空間不均勻性對測量信號沒有影響或者至多有輕微影響，因?yàn)楫a(chǎn)品流的所有部分以相同增重(因?yàn)榇笾潞愣ǖ膱鰪?qiáng))進(jìn)入測量信號，如圖1至4、7和9中的實(shí)例所示。為了使各產(chǎn)品部分能單獨(dú)增重，可以特別設(shè)置一個(gè)開口21遠(yuǎn)離各強(qiáng)度最大值。
根據(jù)圖5和6的實(shí)施例涉及一種片狀產(chǎn)品31，特別是板形或網(wǎng)形產(chǎn)品，例如紙、纖維網(wǎng)或其他類似制品的測量。開口21為狹縫形狀，狹縫30包含狹縫部分21a、21b、21c、21d。狹縫30的長度與紙卷31的寬度匹配。為了測量兩倍長度的紙卷31，僅僅通過選擇八個(gè)而不是四個(gè)共振器部分17的直線布置，就可以以相同的微波頻率使用相同的測量單元16，由此共振器11將大致為兩倍的長度。這樣，共振器11的總體尺寸僅僅需要沿縱軸變化，即僅僅一個(gè)尺寸變化，而共振器11的總體尺寸可以保持不變。附圖標(biāo)記H表示物料流的方向。
通常，狹縫30不必如圖5和6中實(shí)例所示要封閉。共振器11可以由兩個(gè)單獨(dú)的半共振器構(gòu)成，在兩半之間形成一個(gè)樣品喂入狹縫。最好，微波耦合裝置12各自布置在不同的半共振器中。也有可能使用一種狹縫共振器測量線狀產(chǎn)品。
圖7中所示實(shí)施例表示共振器11的壁沒有完全封閉，而是僅僅設(shè)計(jì)為基本不為微波穿透。在圖7的情況下，設(shè)置了分隔裝置32、33，例如隔板，它們最好以小于相應(yīng)于傳播極限頻率的微波場波長的間距彼此間隔布置。微波場可能在隔板32之間散出一些，但是總體上都基本集中于共振器11內(nèi)部。
如圖9中所示實(shí)施例涉及一種用于測量產(chǎn)品19部分的共振器11。各部分可以設(shè)在樣品容器33中，例如石英玻璃導(dǎo)管內(nèi)。共振器11中每個(gè)共振器部分17a、17b僅有一個(gè)位于共振器壁上的開口21，用于引入產(chǎn)品19。這可以例如通過機(jī)器人自動完成。引導(dǎo)裝置20是首選，但是并非必須具有。而且在該實(shí)例中，僅用一個(gè)共振器11就可以以每個(gè)共振器部分17較低的質(zhì)量負(fù)荷測量較大的樣品質(zhì)量。
參考圖10，纖維條19a、19b、19c和19d分別布置在基本上位于電場各最大值中的各共振器部分17a、17b、17c和17d中。電場半波由共振器部分17a至17d傳播。
圖11表示一種梳棉機(jī)，例如Trützschler梳棉機(jī)TC03，該梳棉機(jī)具有喂料輥55、給棉板75、刺輥561、562、563、錫林57、道夫58、剝棉輥59、壓輥60、61、棉網(wǎng)導(dǎo)向元件62、棉網(wǎng)漏斗63、送出輥64、65、梳棉機(jī)旋轉(zhuǎn)頂蓋66、圈條器68和條筒67。輥的旋轉(zhuǎn)方向用各曲線箭頭表示。送出輥64、65引出梳棉機(jī)生條72，它經(jīng)導(dǎo)向輥69、70傳到圈條器68，再從這里鋪在條筒67中。根據(jù)本發(fā)明的微波測量裝置71(見圖1、2)布置在送出輥64、65與導(dǎo)向輥69之間。微波測量裝置31連接到電子控制和調(diào)節(jié)裝置73，例如，微型計(jì)算機(jī)，它通過變速驅(qū)動馬達(dá)74改變喂料輥55的轉(zhuǎn)速。這樣調(diào)節(jié)梳棉機(jī)生條72的密度，所述生條72可以高速，例如200米/分或者更高速度離開送出輥64、65。字母A表示工作方向。附圖標(biāo)記77表示棉束(tuft)喂給裝置，例如Trützschler DIRECTFEED，它為梳棉機(jī)54的喂給裝置提供纖維網(wǎng)束(fibre tuft fleece)。
參考圖12，一種對應(yīng)于圖13所示拉伸系統(tǒng)的拉伸系統(tǒng)34布置在圈條器68上面；下面將參考圖13中的拉伸系統(tǒng)進(jìn)行說明。在拉伸系統(tǒng)34的喂入端和輸出側(cè)各有一個(gè)微波測量裝置48、49，它們連接到電子控制和調(diào)節(jié)裝置50，而所述裝置50再連接到用于喂料和中間輥對的驅(qū)動馬達(dá)46以及用于輸出輥對、送出輥和條筒轉(zhuǎn)盤76的驅(qū)動馬達(dá)47。
參考圖13，并條機(jī)55，例如Trutzschler并條機(jī)TD03具有拉伸系統(tǒng)34，其上游是拉伸系統(tǒng)入口34a，而其下游是拉伸系統(tǒng)出口34b。纖維條35從條筒(未示出)進(jìn)入導(dǎo)條器36，再由送出輥牽拉，傳送到拉伸系統(tǒng)34。拉伸系統(tǒng)34設(shè)計(jì)為4上3下拉伸系統(tǒng)，即由三個(gè)下輥I、II、III(I是下輸出輥、II是下中間輥、III是下喂料輥)和四個(gè)上輥33、38、39、40構(gòu)成。包含數(shù)個(gè)纖維條35的復(fù)合纖維條35″的牽伸在拉伸系統(tǒng)34上進(jìn)行。牽伸由預(yù)牽伸和主牽伸組成。輥對40/III和39/II形成預(yù)牽伸區(qū)，而輥對39/II和38、37/I形成主牽伸區(qū)。拉伸的纖維條35到達(dá)拉伸系統(tǒng)出口34b的導(dǎo)網(wǎng)器(web guide)41，再由送出輥42、43牽引通過導(dǎo)條喇叭頭44，在這里它們被縮合成纖維條45，隨后儲存在條筒(未示出)中。字母C表示工作方向，而35″表示拉伸系統(tǒng)中的纖維條。例如通過齒形帶機(jī)械連接的送出輥、下喂料輥III和下中間輥II由變速馬達(dá)46驅(qū)動，有可能預(yù)先設(shè)定需要的值。(關(guān)聯(lián)的上輥39和40同步旋轉(zhuǎn))。下輸出輥I和送出輥42、43由主馬達(dá)47驅(qū)動。在拉伸系統(tǒng)的入口34a，由根據(jù)本發(fā)明的微波傳感器48(輸入側(cè)測量裝置)測量與喂入纖維條35密度成比例的變量。在拉伸系統(tǒng)34的出口34b，由根據(jù)本發(fā)明的微波傳感器49(輸出側(cè)測量裝置)聯(lián)合導(dǎo)條喇叭頭44獲得纖維條的密度。中央計(jì)算機(jī)單元50(控制和調(diào)節(jié)裝置)，例如具有微處理器的微型計(jì)算機(jī)確定變速馬達(dá)46調(diào)節(jié)變量設(shè)定值。兩臺測量裝置48和49測出的變量在牽伸過程中傳送到中央計(jì)算機(jī)單元50。根據(jù)喂料側(cè)測量裝置48測出的變量和形成纖維條45密度的期望值，變速馬達(dá)46的調(diào)節(jié)值在中央計(jì)算機(jī)單元50中確定。輸出側(cè)測量裝置49測出的變量用于監(jiān)測形成纖維條45(監(jiān)測輸出的棉條)。通過該控制系統(tǒng)，喂入纖維條35的密度波動可以通過對牽伸過程的相應(yīng)調(diào)節(jié)而得以補(bǔ)償，并且可以使纖維條勻整。附圖標(biāo)記51表示顯示屏，52表示接口，53表示輸入裝置。
圖14、15和16表示具有不同纖維條密度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的并條機(jī)拉伸系統(tǒng)的基本布局。圖14表示閉環(huán)控制，其中微波測量裝置49設(shè)置在拉伸系統(tǒng)的輸出側(cè)。離開拉伸系統(tǒng)的纖維物料通過測量裝置49，其輸出信號在電子控制裝置50中與期望值比較并且轉(zhuǎn)化，使得對應(yīng)的信號傳送給輥II的驅(qū)動器(變速馬達(dá)46，見圖13)。因此，與形成纖維物料密度對應(yīng)的輸出信號在使纖維物料均整的意義上影響牽伸輥對39/II和38/I的轉(zhuǎn)速比。圖15表示開環(huán)控制(控制)。這里，微波測量裝置48位于纖維物料35接近拉伸系統(tǒng)的區(qū)域內(nèi)，測量纖維物料的密度并且相應(yīng)的測量信號在電子控制裝置50中轉(zhuǎn)化成控制信號，該信號傳送給輥II的驅(qū)動器(變速馬達(dá)46，見圖13)。在電子裝置上考慮到纖維物料35從測量裝置48運(yùn)行到拉伸系統(tǒng)所花費(fèi)的時(shí)間。圖16示出開環(huán)和閉環(huán)控制的組合，其中測量裝置49的測量信號疊加在測量裝置48的測量信號上。
“共振器”涉及微駐波場能傳播的空間區(qū)域。共振器可以是封閉的或者基本封閉的空腔共振器。
測量其密度的產(chǎn)品設(shè)在稱為“產(chǎn)品區(qū)”的區(qū)域內(nèi)，當(dāng)傳感器工作時(shí)，該區(qū)域與共振器區(qū)域有固定的空間關(guān)系。為了與產(chǎn)品相互作用，微波進(jìn)入產(chǎn)品區(qū)。微波共振器不能被射向產(chǎn)品區(qū)的微波穿透。產(chǎn)品可以是順序和/或連續(xù)的產(chǎn)品流，例如纖維條、纖維網(wǎng)、纖維束或者預(yù)紡紗機(jī)中的單獨(dú)纖維。
圖17和18示出本發(fā)明的另外兩個(gè)實(shí)施例，其中兩個(gè)微波傳感器10、10a設(shè)置成垂直于物料流H的方向，彼此相對偏移1/4波長(λ/4)。各自具有共振器11、11a的傳感器10、10a彼此電氣耦合(未示出)。傳感器10、10a的信號電氣相加并計(jì)算(未示出)。這樣，在扁平產(chǎn)品例如紡織纖維網(wǎng)的情況下，電場22和22a的最大值得到更好的利用。
權(quán)利要求
1.一種用于測量產(chǎn)品的介電性能、特別是密度和/或水分含量且具有微波共振器(11)的微波傳感器，其中，為了確定合適的測定量，特別是用于預(yù)紡紗機(jī)，引入共振器(11)中的產(chǎn)品(19，31)與共振器(11)中產(chǎn)生的共振微波場相互作用，其特征在于至少兩個(gè)電場半波在一個(gè)方向上在共振器(11)中形成，產(chǎn)品喂入在一個(gè)所述電場半波的至少一個(gè)高場強(qiáng)度區(qū)域中完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波傳感器，其特征在于，產(chǎn)品喂入發(fā)生在至少兩個(gè)對應(yīng)各自電場半波的共振器部分(17a、17b、17c、...)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波傳感器，其特征在于，共振器(11)為空腔共振器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微波傳感器，其特征在于，它設(shè)計(jì)為用于測量引導(dǎo)通過共振器(11)的產(chǎn)品流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的微波傳感器，其特征在于，用于樣品喂入的共振器開口(21a、21b、21c、...)基本上對應(yīng)于要喂入的產(chǎn)品(19，31)的橫截面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的微波傳感器，其特征在于，電場半波長的數(shù)量至少為3，優(yōu)選至少為4。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的微波傳感器，其特征在于，產(chǎn)品喂入在每次通過電場半波的高場強(qiáng)區(qū)域時(shí)進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一所述的微波傳感器，其特征在于，產(chǎn)品喂入在每次通過電場半波的強(qiáng)度最大值時(shí)進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一所述的微波傳感器，其特征在于，產(chǎn)品喂入的位置可相對于電場強(qiáng)度最大值調(diào)節(jié)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一所述的微波傳感器，其特征在于，對應(yīng)于各電場半波的共振器部分(17a、17b、17c、...)線性地布置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10任一所述的微波傳感器，其特征在于，共振器(11)填充電介質(zhì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11任一所述的微波傳感器，其特征在于，單獨(dú)的產(chǎn)品喂入設(shè)有各電場半波。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12任一所述的微波傳感器，其特征在于，對應(yīng)于電場半波的各共振器部分(17a、17b、17c、...)提供給至少兩個(gè)產(chǎn)品股線或棉網(wǎng)的喂入。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13任一所述的微波傳感器，其特征在于，它具有延伸經(jīng)過幾個(gè)半波用于樣品穿通的狹縫(30)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14任一所述的微波傳感器，其特征在于，它設(shè)計(jì)用于測量片狀產(chǎn)品(31)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15任一所述的微波傳感器，其特征在于，電場半波的數(shù)量與片狀產(chǎn)品(31)的寬度匹配。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16任一所述的微波傳感器，其特征在于，共振器(11)由兩個(gè)被樣品喂入狹縫分開的半共振器構(gòu)成。
18.一種用于微波傳感器的裝置，其具有根據(jù)權(quán)利要求1至17任一所述的微波共振器，該裝置特別用于測量至少一個(gè)紡織纖維條的、例如棉線、合成纖維或其它類似織物的密度，其特征在于，微波傳感器(10；48、49)用于控制和/或調(diào)節(jié)用于至少一個(gè)紡織纖維條(35)或至少一個(gè)紡織材料的非織造的網(wǎng)的處理裝置(54、55)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18任一所述的裝置，其特征在于，微波傳感器(10；71)布置在梳棉機(jī)(54)的輸出側(cè)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19任一所述的裝置，其特征在于，至少一個(gè)微波傳感器(10；35、36；48、49)布置在并條機(jī)(55)的拉伸系統(tǒng)(34)的喂入端和/或輸出側(cè)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20任一所述的裝置，其特征在于，拉伸系統(tǒng)(34)是位于梳棉機(jī)(54)輸出側(cè)的梳棉機(jī)拉伸系統(tǒng)。
22.根據(jù)權(quán)利要求1至21任一所述的裝置，其特征在于，紡織纖維條(9)是梳棉機(jī)生條(28)。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至22任一所述的裝置，其特征在于，紡織纖維條(9)是并條機(jī)熟條(35)。
24.根據(jù)權(quán)利要求1至23任一所述的裝置，其特征在于，微波傳感器(10；48、49)連接到電子控制和調(diào)節(jié)裝置(50)，例如機(jī)器控制和調(diào)節(jié)裝置上。
25.根據(jù)權(quán)利要求1至24任一所述的裝置，其特征在于，至少一個(gè)用于改變纖維條(9；28；35)密度的驅(qū)動器，例如變速驅(qū)動馬達(dá)(33；46)連接到控制和調(diào)節(jié)裝置(32；50)上。
26.根據(jù)權(quán)利要求1至25任一所述的裝置，其特征在于，用于顯示纖維條(9；28；35)密度的顯示裝置，例如顯示屏(51)、打印機(jī)或其它類似裝置連接到控制和調(diào)節(jié)裝置(32；50)上。
27.根據(jù)權(quán)利要求1至26任一所述的裝置，其特征在于，微波傳感器(10；48、49)用于監(jiān)測梳棉機(jī)或并條機(jī)生產(chǎn)的棉條密度。
28.根據(jù)權(quán)利要求1至27任一所述的裝置，其特征在于，微波傳感器是微波測量裝置的一部分。
29.根據(jù)權(quán)利要求1至28任一所述的裝置，其特征在于，微波傳感器(10；71)用于測量梳棉機(jī)(54)輸出側(cè)的紡織纖維網(wǎng)。
30.根據(jù)權(quán)利要求1至29任一所述的裝置，其特征在于，梳棉機(jī)(54)的喂入端的微波傳感器(10)用于測量紡織纖維網(wǎng)束。
31.根據(jù)權(quán)利要求1至30任一所述的裝置，其特征在于，兩個(gè)微波傳感器(10；10a)設(shè)置成垂直于物料流(H)的方向，彼此相對偏移1/4波長(λ/4)。
32.根據(jù)權(quán)利要求1至31任一所述的裝置，其特征在于，傳感器(10；10a)彼此電氣耦合。
33.根據(jù)權(quán)利要求1至32任一所述的裝置，其特征在于，傳感器(10；10a)的信號相加并計(jì)算。
34.根據(jù)權(quán)利要求1至33任一所述的裝置，其特征在于，多個(gè)并條機(jī)熟條(19；35)在并條機(jī)(55)拉伸系統(tǒng)(34)的入口(34a)處被檢測。
35.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的微波傳感器，其適合于監(jiān)視紡織纖維材料，例如至少一個(gè)紡織纖維條或至少一個(gè)紡織材料的非織造的網(wǎng)。
全文摘要
本申請涉及一種用于測量產(chǎn)品介電性能，特別是密度和/或水分含量且具有微波共振器(11)的微波傳感器，其中，為了確定合適的測定量，引入共振器(11)中的產(chǎn)品(19、31)與共振器(11)中產(chǎn)生的共振微波場相互作用，而其特征在于，至少兩個(gè)電場半波在一個(gè)方向共振器(11)中形成，產(chǎn)品喂入在一個(gè)電場半波的至少一個(gè)高場強(qiáng)度區(qū)域中完成。
文檔編號G01R27/26GK1654948SQ200510008110
公開日2005年8月17日 申請日期2005年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月12日
發(fā)明者S·彼得斯, R·克內(nèi)歇爾, W·陶特, C·德舍爾 申請人:特魯菲舍爾股份有限公司及兩合公司