Пристрій для контролю товщини волокон і ниток

Пристрій для контролю товщини волокон і ниток, який містить вимірювальний і зразковий ЄМНІСНІ первинні перетворювачі, які складаються з трьох пластинчатих металічних електродів, високопотенціального, низькопотенціального і середнього, комутатор, коливальний контур, послідовно з'єднані підсилювач низької частоти, синхронний детектор низької частоти і реєстратор, вихід підсилювача низької частоти, з'єднаний з керуючими входами комутатора і синхронного детектора, який відрізняється тим, що в нього додатково введені автогенератор, в ланцюг зворотного зв'язку якого підключені високопотенціальний і низькопотенціальний електроди ємнісних пере Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може бути використаний для контролю товщин волокон і ниток з натуральних, штучних і полімерних матеріалів Показником товщини волокон і ниток є їх лінійна густина, яка визначається як маса одиниці довжини (г/м) і обчислюється по формулі Т = m/a t де т - маса нитки, г, а - довжина нитки, м Одиницею вимірювання лінійної густини ниток є текса Чим більша лінійна густина в тексах, тим товща нитка Діаметр ниток d в міліметрах визначається розрахунковим шляхом по формулі d = 0,0357VT75 ( де 5 - середня густина ниток, мг/мм3 Визначення лінійної густини волокон і ниток проводять шляхом зважування проб заданої дов творювачів, послідовно з'єднані підсилювач - обмежувач, формувач коротких однополярних імпульсів, широтно - імпульсний модулятор і фільтр нижніх частот, при цьому вхід підсилювача - обмежувача з'єднаний з виходом автогенератора, вихід фільтра нижніх частот з'єднаний зі входом підсилювача низької частоти, електричний інтегратор, диференційний підсилювач, джерело стабілізованої опорної напруги і другий фільтр нижніх частот, вхід якого з'єднаний з виходом першого фільтра нижніх частот, вихід з'єднаний з одним входом диференційного підсилювача, другий вхід диференційного підсилювача з'єднаний з джерелом стабілізованої опорної напруги, вихід диференційного підсилювача через електричний інтегратор з'єднаний з керуючим входом широтно імпульсного модулятора, а середній електрод ємнісних перетворювачів з'єднаний з виходом комутатора, один вхід якого з'єднаний з високо потенціальним електродом, другий вхід з'єднаний з низько потенціальним електродом ємнісних перетворювачів жини ВІДПОВІДНО до ГОСТ 22665-83, ГОСТ 6309-87 та ін Але для контролю товщини нитки в процесі її виробництва метод зважування мало придатний Більш придатний для контролю товщини нитки, яка рухається, електричний метод, заснований на вимірюванні змін ємності конденсаторного сенсора від маси введеної нитки Для цього використовують ємнісний сенсор з пластинчастими електродами, які створюють рівномірне електричне поле, в якому переміщується контролюєма нитка (див Кузьмин и др Переносной прибор типа ПКН-1 для контроля толщины капроновых нитей/Л~екстильная промышленность, 1969, № 11, С 56) Але нешформатнвні зміни ємності сенсора, обумовлені температурним дрейфом геометричних розмірів електродів сенсора, зміною діелектричних властивостей навколишнього середовища, нестабільнісію параметрів елементів вимірювальної схеми і т д , не дозволяють виділити і вірогідно виміряти малі інформативні зміни ємності, викли ю о ю 44505 контура На періодичні зміни частоти впливає не кані зміною товщини контролюємої нитки тільки товщина, але й діелектричні властивості Відомий пристрій для контролю товщини волонитки Суттєвий вплив здійснює нестабільність кон і ниток по А С СССР №1350478, кп параметрів блока, з допомогою якого відбувається G01B7/08J986 (Бюл изобр 1987, № 41), який вміперетворення частоти коливань в напругу Все це щує ємнісний сенсор, включений у вимірювальний не дозволяє з високою точністю контролювати генератор, блок періодичного зміщення волокон і товщину ниток і волокон ниток, послідовно з'єднані підсилювач, синхронний детектор і реєстратор, підключені до виходу виміЗадачею винаходу є створення такого прирювального генератора, генератор опорної частострою для контролю товщини волокон і ниток, в ти, вихід якого підключений до керуючого входу якому введення нових елементів і зв'язків забезблока зміщення волокон або ниток і керуючого печило б порівняння товщин контролюємої і зразвходу синхронного детектора кової ниток незалежно від нестабільності початкової частоти і параметрів коливального контура, Завдяки періодичному введенню контролюєнепостійності параметрів перетворюючих ланок і мої нитки або волокна в робочу зону сенсора здійдіелектричних втрат, внесених порівнюваними снюється низькочастотна модуляція ємності сеннитками в контур, що дозволяє підвищити точність сора, що дозволяє виділити і виміряти і надійність контролю товщини волокон і ниток з інформативні зміни ємності від змін товщини нитки різних матеріалів на фоні неінформативних змін, які викликаються вказаними вище причинами Але наявність у склаПоставлена задача вирішується тим, що в ді пристрою електромеханічних частин введенняпристрій для контролю товщини волокон і ниток, виведення нитки знижує швидкодію і надійність який містить вимірювальний і зразковий ЄМНІСНІ вимірювань, особливо при високих швидкостях первинні перетворювачі, які складаються з трьох подачі нитки або волокна в сенсор пластинчатих металічних електродів, високоиотенціального, низькопотенціальною і середнього, Відомий також пристрій для контролю товщикомутатор коливальний контур, послідовно з'єднани волокон і ниток по патенту України № 18196, кл ні підсилювач низької частоти, синхронний детекG01B7/06, 1992 (Бюл изобр, 1997, №5), який тор низької частоти і реєстратор, вихід підсилювавміщує вимірювальний і зразковий ЄМНІСНІ первинча низької частоти, з'єднаний з керуючими ні перетворювачі, які складаються з трьох пластивходами комутатора і синхронного детектора, згіднчатих металічних електродів, високопотенціально з винаходом введені автогенератор, в ланцюг ного низькопотенціального і середнього, зворотного зв'язку якого підключені високопотенкомутатор, коливальний контур, послідовно з'єдціальний і низькопотенціальний електроди ємніснані підсилювач низької частоти, синхронний детених перетворювачів, послідовно з'єднані підсилюктор низької частоти і реєстратор, вихід підсилювач-обмежувач, формувач коротких однополярних вача низької частоти з'єднаний з керуючими імпульсів, широтно-імпульсний модулятор і фільтр входами комутатора і синхронного детектора, крім нижніх частот, при цьому вхід підсилювачатого, відомий пристрій вміщує додатковий комутаобмежувача з'єднаний з виходом автогенератора, тор, входи якого з'єднані з виходами основних ковихід фільтра нижніх частот з'єднаний зі входом мутаторів, а виходи - з блоком перетворення ємпідсилювача низької частоти, електричний інтеграності первинних перетворювачів у напругу тор, диференційний підсилювач, джерело стабіліпостійного струму, блок стабілізації амплітуди козованої опорної напруги і другий фільтр нижніх ливань вимірювального контура, вхід якого підчастот, вхід якого з'єднаний з виходом першого ключений до виходу блока перетворення частоти фільтра нижніх частот, вихід з'єднаний з одним первинних перетворювачів у напругу постійною входом диференційного підсилювача, другий вхід струму, а вихід - до синхронного детектора, і педиференційного підсилювача з'єднаний з джереремикач роду роботи на два положення лом стабілізованої опорної напруги, вихід дифереВідомий пристрій має канал частотного перенційного підсилювача через електричний інтегратворення, який використовується для контролю тор з'єднаний з керуючим входом широтнотовщини ниток з провідникових матеріалів Для імпульсного модулятора, а середній електрод ємчастотного перетворення використовують залежнісних перетворювачів з'єднаний з виходом комуність власної частоти коливального контура від татора, один вхід якого з'єднаний з високопотенцівнесених діелектричних втрат Але власна частота альним електродом, другий вхід з'єднаний з контура в основному визначається внесеною ємнінизькопотенціальним електродом ємнісних перестю первинного вимірювального перетворювача і творювачів слабко залежить від внесених діелектричних втрат Тому виділити інформаційну частину змін Введення в схему пристрою автогенератора, в частоти коливань, пов'язану тільки з внесеними ланцюг зворотнього зв'язку якого підключений ковтратами важко В той же час резонансна частота ливальний контур, послідовно з'єднаних підсилюконтура практично не залежить від внесених втрат вача-обмежувача, формувача коротких однополяі визначається зміною ємності перетворювача в рних імпульсів, широтно-імпульсного модулятора і залежності від товщини контролюємої нитки Крім фільтра нижніх частот, підключених до виходу автого по періодичним змінам частоти вимірювальтогенератора, а також електричного інтегратора, ного перетворювача важко визначити товщину другого фільтра нижніх частот, диференційного контролюємої нитки або волокна, так як значення підсилювача з джерелом стабілізованої опорної цих змін залежать від початкової частоти коливанапруги, підключеного до одного входу, і з'єднання льного контура, яка задається геометричними другого входу диференційного підсилювача з вирозмірами електродів і параметрами коливального ходом другого фільтра нижніх частот, підключення 44505 ємність збільшується пропорційно до значення керуючого входу широтно-імпульсного модулятора комплексної діелектричної проникності матеріалу до виходу диференційного підсилювача через є = є'-je", де є' - дійсна складова проникності, а є" електричний інтегратор забезпечили можливість - уявна складова проникності Тому резонансна порівняння товщин контролюємої і зразкової ниток частота контура 7, в який включається вимірюванезалежно від початкової частоти автогенератора, температурних змін ємності вимірювального і зральний перетворювач 1, задається дійсною складозкового перетворювачів, непостійності параметрів вою комплексної діелектричної проникності є' а вимірювальної схеми, що забезпечує високу точдобротність контура - уявною складовою є", яка ність і надійність контролю товщин волокон і ниток відображає діелектричні втрати, що вносяться в з різних матеріалів контур У зразковому перетворювачі 2 ємність виНа кресленні представлена функціональна значається комплексною діелектричною проникнісхема пристрою для контролю товщини волокон і стю зразкової нитки 21 ниток Резонансна частота fk і добротність Qk контура Пристрій містить вимірювальний 1 і зразковий визначається виразами 2 ЄМНІСНІ первинні перетворювачі, які складаються 3 високопотенціального 3 електрода, низькопотен1 ціального 4 електрода і середнього 5 електрода, f О) k = виконаних у вигляді металічних пластин і розміДС) щених паралельно, комутатор 6, виходом з'єднаний з середнім електродом 5, один вхід комутатоQ k =1/(2n/ k Cr) (2) ра 6 з'єднаний з низькопотенціальним електродом 4 другий вхід - з високопотенціальним електроде L індуктивність контура 7, дом 3, коливальний контур 7, до якого підключені Сємність пустого первинного перевисокопотенціальний 3 і низькопотенціальннй 4 творювача, включеного в контур 7, електроди, автогенератор 8 частота генерації якоДС додаткова ємність, яка вноситься го визначається параметрами коливального конниткою і пропорційна її діелектричтура 7, включеного в ланцюг зворотнього зв'язку ній проникності є', автогенератора До виходу автогенератора 8 підгеквівалентний опір втрат, пропорключені послідовно з'єднані підсилювачційний діелектричній проникності є" обмежувач 9, формувач 10 коротких однополярних Таким чином, при періодичних перемиканнях імпульсів, широтно-імпульсний модулятор 11 і комуіаюра 6, що забезпечується напругою генерафільтр 12 нижніх частот Вихід фільтра 12 через тора 20 низької частоти, в коливальному контурі 7 другий фільтр 13 нижніх частот з'єднаний з одним автогенератора 8 відбувається періодичне замівходом, диференційного підсилювача 14, другий щення ємності вимірювального перетворювача 1 з вхід якого з'єднаний з джерелом 15 стабілізованої контролюємою ниткою 22 ємністю зразкового пеопорної напруги Вихід диференційного підсилюретворювача 2 зі зразковою ниткою 21 В резульвача 14 через електричний інтегратор 16 з'єднататі періодичної комутації змінюється резонансна ний з керуючим входом широтно-імпульсного мочастота і добротність контура 7 Так як діелектричдулятора 11 До виходу фільтра 12 нижніх частот на проникність контролюємої нитки єм більша діепідключені також послідовно з'єднані підсилювач лектричної проникності повітря єо 17 низької частоти, синхронний детектор 18 і ре(єн>єо), а внесені ниткою втрати знижують добротєстратор 19 Генератор 20 низької частоти з'єднаність контура, то частота коливань автогенератора ний з керуючим входом комутатора 6 і синхронно8 при включенні вимірювального перетворювача 1 го детектора 18 зменшується відносно частоти при пустому перетворювачі і, ВІДПОВІДНО, зменшується амплітуда Позицією 21 позначена зразкова нитка відомої коливань Аналогічні процеси відбуваються в автотовщини, а позицією 22 контролюєма нитка, які генераторі 8 при включенні зразкового перетворюпроходять між електродами перетворювачів 1 і 2 вача 2 В результаті на виході автогенератора 8 у Пристрій працює наступним чином різні напівперюди комутації формуються пакети За відсутності контролюємої нитки або волоквисокочастотних коливань на ємності електродних систем 3-5 і 4-5 вибирають однаковими Якщо комутатор 6 знаходиться у вер= U k 'cos(2no < 't + 9 1 ), 0