用于確定電容器裝置介電性能的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】用于確定電容器裝置的至少一個(gè)介電性能的設(shè)備(1)，包括：用于評(píng)估從所述電容器裝置(21)分接的電信號(hào)的至少一個(gè)電測(cè)量量的評(píng)估電路(6)；與所述電容器裝置(21)串聯(lián)的參考電容器(22)；以及至少一個(gè)交變信號(hào)發(fā)生器(3)，用于分別向所述電容器裝置(21)和參考電容器(22)施加兩個(gè)反相的電交變電壓；布置在所述至少一個(gè)交變信號(hào)發(fā)生器(3)與所述電容器裝置(21)之間的電路徑中的平衡裝置(4)，并且借助于該平衡裝置(4)可改變所述電交變信號(hào)的至少一個(gè)參數(shù)，從而使所述評(píng)估電路(6)的輸出信號(hào)在所限定的恒定條件下呈現(xiàn)零值；以及控制工具(7)，向所述平衡裝置(4)發(fā)出電控制信號(hào)，由所述控制工具(7)可控制所述至少一個(gè)參數(shù)的變化。該設(shè)備(1)由此可以一種簡單、快速、低成本并且尤其是自動(dòng)的方式來實(shí)現(xiàn)平衡。
【專利說明】用于確定電容器裝置介電性能的設(shè)備
[0001] 本申請(qǐng)是中國專利申請(qǐng)?zhí)?00980140636. 3的分案申請(qǐng)，申請(qǐng)日2009年10月12 日，發(fā)明名稱為，用于確定電容器裝置介電性能的設(shè)備和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 本發(fā)明屬于電測(cè)量設(shè)備領(lǐng)域。它涉及進(jìn)行移動(dòng)長條形紡織品電容性測(cè)量的設(shè)備。 通過本發(fā)明可自動(dòng)平衡所述設(shè)備。
[0003] 本發(fā)明優(yōu)選用于對(duì)優(yōu)選具有紡織結(jié)構(gòu)的長條形物（例如粗梳條、粗紗、紗線或織 物）進(jìn)行電容測(cè)試。這種檢查的目的例如可以是檢測(cè)雜質(zhì)、識(shí)別單位長度的質(zhì)量變化和/ 或測(cè)量測(cè)試對(duì)象的濕度。本發(fā)明例如可在生產(chǎn)過程中（聯(lián)機(jī)）用于紡紗機(jī)和繞線機(jī)內(nèi)的清 紗器中、或在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中（脫機(jī)）用于紗線測(cè)試設(shè)備中。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)
[0005] 已知有多種設(shè)備用于檢查或測(cè)試長條形紡織品測(cè)試對(duì)象，例如粗梳條、粗紗、紗線 或織物。可將這些設(shè)備的應(yīng)用劃分為實(shí)驗(yàn)室測(cè)試（脫機(jī)）和在生產(chǎn)過程中的測(cè)試（聯(lián)機(jī)） 兩類。這些設(shè)備使用不同的已知的傳感器原理。本發(fā)明尤其使用其中的電容測(cè)量原理，其 中，測(cè)量電容器通常被設(shè)計(jì)成平面式平板電容器，且包括用于測(cè)試對(duì)象的通孔。測(cè)量電容器 是LC振蕩器的一部分，從而可在激發(fā)LC振蕩器時(shí)向測(cè)量電容器施加電交變電壓。該通孔 由此受到交變電場(chǎng)的作用。測(cè)試對(duì)象移動(dòng)通過平板電容器，且受到交變場(chǎng)的作用。檢測(cè)平 板電容器的電輸出信號(hào)。在評(píng)估電路中由輸出信號(hào)確定測(cè)試對(duì)象的介電性能。由介電性能 確定測(cè)試對(duì)象的諸如單位長度質(zhì)量和/或材料成分的參數(shù)）的變化。例如在GB-638, 365A 中描述了電容式紗線或紗條傳感器。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)不受諸如空氣溫度或空氣濕度的外部因素的影響的精確測(cè)量，通常采用 補(bǔ)償法。為此，所述設(shè)備除實(shí)際的測(cè)量電容器外，還包括參考電容器?？赏ㄟ^增加與所 述兩個(gè)測(cè)量電容器平板平行設(shè)置的第三電容器平板來形成該參考電容器，且可將三個(gè)電 容器平板一同切換到一個(gè)電容測(cè)量電路內(nèi)。在EP-0'924'513A1、W0-2006/105676A1和 W0-2007/115416A1的說明書中給出測(cè)量電路以及適用于其輸出信號(hào)的評(píng)估電路的實(shí)施例。
[0007] 當(dāng)在無測(cè)試材料的情況下施加交變電壓時(shí)，測(cè)量電路應(yīng)給出數(shù)值為零的輸出信 號(hào)。由于實(shí)際電構(gòu)件存在各種缺陷，實(shí)際上無法將測(cè)量電路完全設(shè)計(jì)成對(duì)稱式，以在無測(cè)試 材料的情況下獲得零信號(hào)。為實(shí)現(xiàn)對(duì)稱，需使每個(gè)測(cè)量電路單獨(dú)達(dá)到平衡。在制造商的生 產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)稱平衡，以及可在維護(hù)期間由技術(shù)服務(wù)人員實(shí)現(xiàn)對(duì)稱平衡。為此，通常改變 與測(cè)量電路并聯(lián)的至少一個(gè)微調(diào)電容器的電容。使用適當(dāng)工具進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，例如螺絲刀。 或者使用已知的激光微調(diào)方法。但無論采用哪種方式，均需打開設(shè)備進(jìn)行平衡。這種手動(dòng) 平衡方式費(fèi)力、耗時(shí)且昂貴。
[0008] DE-10' 2005' 006' 853中公開了一種具有傳感器元件的測(cè)量系統(tǒng)，該測(cè)量系統(tǒng)包括 形成第一振蕩電路的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。第二振蕩電路與第一振蕩電路耦合且包括可變構(gòu)件，使得 可調(diào)節(jié)第二振蕩電路的共振頻率。由于兩個(gè)振蕩電路形成耦合系統(tǒng)，因而可影響由第一振 蕩電路確定的共振行為，且由此使該共振行為向期望值移動(dòng)。結(jié)果，可因此補(bǔ)償導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的 電容或電感構(gòu)件的偏差，該偏差可可選地發(fā)生在傳感器元件的制造或安裝期間。
[0009] GB-963, 258 A給出具有測(cè)量電容器的電容式清紗器，紗線移動(dòng)經(jīng)過該測(cè)量電容 器。施加到測(cè)量電容器的電壓被分接，且用于觸發(fā)紗線切割。將可變電阻器切換成與測(cè)量 電容器串聯(lián)，且由此形成的串聯(lián)電路的端部與AC電壓發(fā)生器連接。可通過改變電阻來設(shè)定 清紗器的靈敏度。
[0010] 在US-3, 768, 006 A中給出用于對(duì)在管道中流動(dòng)的油/水乳狀液的含水量進(jìn)行電 容測(cè)量的設(shè)備和方法。由管道外壁構(gòu)成測(cè)量電容器的外部接地電極，且設(shè)置在管道中央的 元件構(gòu)成內(nèi)部電極。具有已知電容的參考電容器與測(cè)量電容器串聯(lián)。AC電壓發(fā)生器產(chǎn)生施 加到兩個(gè)電容器的交變電壓。測(cè)量參考電容器的電壓，并將該電壓作為對(duì)含水量的量度。通 過控制電路使填充有測(cè)量對(duì)象的測(cè)量電容器上的電壓保持恒定，且該控制電路控制AC電 壓發(fā)生器的輸出振幅。
[0011] US-3, 684, 953 A涉及用于定量確定介電測(cè)試對(duì)象的性能（尤其是相對(duì)濕度）的一 種設(shè)備和方法。將測(cè)試對(duì)象插入測(cè)量電容器。對(duì)測(cè)量電容器施加電交變信號(hào)，該電交變信 號(hào)由與放大器串聯(lián)的振蕩器產(chǎn)生。解調(diào)從測(cè)量電容器分接的信號(hào)，并將該信號(hào)與同樣被解 調(diào)且施加到測(cè)量電容器上的交變信號(hào)作比較，即形成這兩個(gè)信號(hào)的商。由上述比較得到測(cè) 試對(duì)象的濕度。為保持解調(diào)器的動(dòng)態(tài)范圍，由測(cè)量電容器的解調(diào)輸出信號(hào)來控制放大器的 放大率。通過與測(cè)量電容器并聯(lián)的可變平衡電容器來實(shí)現(xiàn)無測(cè)試對(duì)象時(shí)的零平衡。
[0012] 由US-4, 843, 879 A已知一種用于對(duì)紡織線進(jìn)行電容式質(zhì)量控制的設(shè)備。該設(shè)備 包括具有測(cè)量電容器和參考電容器的雙電容器裝置。該雙電容器裝置被內(nèi)置在電路中。該 電路包括一振蕩器，該振蕩器用于向雙電容器裝置的兩個(gè)外部電容器電極施加兩個(gè)反相的 交變電壓。在振蕩器與各個(gè)電極之間的每個(gè)支路中布置有信號(hào)放大器和平衡電容器。平衡 電容器用于將雙電容器裝置的輸出信號(hào)平衡到無任何測(cè)試對(duì)象時(shí)的零值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 因此，本發(fā)明的一目的是提供無上述缺點(diǎn)的進(jìn)行移動(dòng)長條形紡織品電容性測(cè)量的 設(shè)備的平衡方法。該設(shè)備將能夠以簡單、快速、低成本且尤其是自動(dòng)的方式來實(shí)現(xiàn)平衡。
[0014] 這些目的和其他目的由根據(jù)本發(fā)明的方法來實(shí)現(xiàn)。
[0015] 本發(fā)明基于以下想法，即在交變信號(hào)發(fā)生器與包括電容器裝置的測(cè)量電路之間的 電路徑中提供平衡裝置，該平衡裝置可由電控制信號(hào)控制，以平衡所述設(shè)備的輸出信號(hào)。用 這種外部平衡裝置平衡所述設(shè)備，而無需干預(yù)電容器裝置本身。這使得有可能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的 自動(dòng)平衡。
[0016] 在本說明書中，可將術(shù)語"電容器裝置"理解為具有兩個(gè)體部的裝置，該兩個(gè)體部 可以非相似的方式由交變信號(hào)發(fā)生器的電交變信號(hào)充電，且由至少一種電介質(zhì)相互隔開。 在一優(yōu)選實(shí)施方式中，電容器裝置與具有兩個(gè)相互分開的平板的電容器有關(guān)，除去了在這 兩個(gè)平板之間的空氣，且將待測(cè)的移動(dòng)長條形紡織品測(cè)試對(duì)象插在這兩個(gè)平板之間。在本 說明書中，可將術(shù)語"電交變信號(hào)"理解為具有至少一個(gè)時(shí)變的、優(yōu)選為周期性分量（AC分 量）的電壓或電流信號(hào)，且可在其上另外疊加基本上隨時(shí)間恒定的分量（DC偏移分量）。
[0017] 用于確定電容器裝置的至少一個(gè)介電性能的設(shè)備包括至少一個(gè)用于向電容器裝 置施加電交變信號(hào)的交變信號(hào)發(fā)生器。它還包括用于評(píng)估從電容器裝置分接的電信號(hào)的至 少一個(gè)電測(cè)量量的評(píng)估電路。所述設(shè)備還包括設(shè)置在至少一個(gè)交變信號(hào)發(fā)生器與電容器裝 置之間的電路徑中的平衡裝置；借助于該平衡裝置可改變電交變信號(hào)的至少一個(gè)參數(shù)，從 而使評(píng)估電路的輸出信號(hào)在所限定的恒定條件下呈現(xiàn)一特定的優(yōu)選為零的數(shù)值?？刹捎每?制工具來向平衡裝置發(fā)出電控制信號(hào)，借助于該控制工具可控制至少一個(gè)參數(shù)的變化。
[0018] 在一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述設(shè)備包括反饋裝置，且電容器裝置或評(píng)估電路的輸出 信號(hào)借助于該反饋裝置作用于控制工具。優(yōu)選地將電容器裝置從交變信號(hào)發(fā)生器去耦，從 而使它不對(duì)所施加的交變信號(hào)的基本頻率和信號(hào)形狀產(chǎn)生相關(guān)的影響。
[0019] 為實(shí)現(xiàn)平衡裝置，提出了各種示例性的變體，不完全的列表如下：
[0020] ?平衡裝置包括多個(gè)可被個(gè)別地或成組地起動(dòng)或停用的電阻器。
[0021] ?平衡裝置包括用于對(duì)電交變信號(hào)進(jìn)行調(diào)幅的調(diào)制器。
[0022] ?平衡裝置包括用于放大電交變信號(hào)的具有可變或可編程放大率的放大器。
[0023] ?平衡裝置包括數(shù)字電位計(jì)或電可調(diào)電阻器。
[0024] ?平衡裝置包括可變電容二極管。
[0025] 設(shè)備優(yōu)選地包括與電容器裝置串聯(lián)的參考電容器?？稍O(shè)置至少一個(gè)交變信號(hào)發(fā)生 器，以向電容器裝置或參考電容器施加兩個(gè)反相的電交變電壓。平衡裝置可布置在交變信 號(hào)發(fā)生器與電容器裝置之間的電路徑中、和/或在所述至少一個(gè)交變信號(hào)發(fā)生器與參考電 容器之間的電路徑中。
[0026] 設(shè)備用于對(duì)移動(dòng)的諸如粗梳條、粗紗、紗線或織物的長條形紡織品測(cè)試對(duì)象進(jìn)行 電容檢查，且移動(dòng)的測(cè)試對(duì)象可影響電容器裝置。
[0027] 本發(fā)明所述的一種通過電容器裝置進(jìn)行移動(dòng)長條形紡織品電容性測(cè)量的設(shè)備的 平衡方法，包括：至少一個(gè)用于向所述電容器裝置施加電交變信號(hào)的交變信號(hào)發(fā)生器；用 于評(píng)估從所述電容器裝置分接的電信號(hào)的至少一個(gè)電測(cè)量量的評(píng)估電路；以及布置在所述 至少一個(gè)交變信號(hào)發(fā)生器與包含所述電容器裝置的測(cè)量電路之間的電路徑中的平衡裝置， 并且借助于該平衡裝置可改變所述電交變信號(hào)的至少一個(gè)參數(shù)，從而使所述評(píng)估電路的輸 出信號(hào)在所限定的恒定條件下呈現(xiàn)一特定的數(shù)值，優(yōu)選為零；和可采用控制工具來向所述 平衡裝置發(fā)出電控制信號(hào)，由所述控制工具可控制所述至少一個(gè)參數(shù)的變化，其中，所述沒 有測(cè)試對(duì)象的電容器裝置基本上不隨時(shí)間而變化，由至少一個(gè)交變信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生電交變 信號(hào)，并將所述電交變信號(hào)施加到所述電容器裝置；從所述電容器裝置分接電輸出信號(hào)，用 評(píng)估電路對(duì)從所述電容器裝置分接的電信號(hào)的至少一個(gè)電測(cè)量量進(jìn)行評(píng)估；在所述至少一 個(gè)交變信號(hào)發(fā)生器與所述測(cè)量電路之間的電路徑中所述電交變信號(hào)的至少一個(gè)參數(shù)被平 衡裝置改變，從而使所述評(píng)估電路的輸出信號(hào)在所限定的恒定條件下呈現(xiàn)一特定的數(shù)值； 由所述控制工具通過電控制信號(hào)控制所述至少一個(gè)參數(shù)的變化，所述電控制信號(hào)受所述輸 出信號(hào)的影響。
[0028] 本發(fā)明的直接優(yōu)點(diǎn)如下：
[0029] ?第一，無需在測(cè)量電路中進(jìn)行平衡。測(cè)量電路是電容式設(shè)備的最靈敏的部分，因 此對(duì)干擾和非線性格外靈敏。通過在測(cè)量電路外布置平衡裝置，使本發(fā)明避免在測(cè)量電路 中的這種干擾。
[0030] ?第二，根據(jù)本發(fā)明的平衡可具有任何精確度。例如，可使用數(shù)字電位計(jì)，且可使用 具有任意尺寸分辨率的接口控制該數(shù)字電位計(jì)的電阻。
[0031] ?第三，本發(fā)明能夠顯著改進(jìn)所有電容式傳感器的信噪比，其中，迄今在這些電容 式傳感器中的平衡均是通過在測(cè)量電路中的可調(diào)電容器實(shí)現(xiàn)的。這是因?yàn)闇y(cè)量電路中的可 調(diào)元件將會(huì)對(duì)測(cè)量電路產(chǎn)生永久性的影響。
[0032] 本發(fā)明可用于平衡所述設(shè)備。由于本發(fā)明，可使所述設(shè)備以一種簡單、快速而又低 成本的方式實(shí)現(xiàn)平衡。無需再為平衡測(cè)量電路而打開設(shè)備。可隨時(shí)進(jìn)行平衡?？捎稍O(shè)備本 身自動(dòng)完成平衡，而無需操作員的任何干預(yù)。由此可隨時(shí)實(shí)現(xiàn)平衡。可在每次使用測(cè)量電 路進(jìn)行測(cè)量前、在每第10次測(cè)量前、或自動(dòng)在輸出信號(hào)的長期性能發(fā)生相關(guān)變化后或自動(dòng) 在環(huán)境條件發(fā)生較大變化后實(shí)現(xiàn)平衡。這可提高測(cè)量的精確度、可靠性和再現(xiàn)性，且大體上 改善測(cè)量結(jié)果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033] 參照示意圖，以下對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的說明。
[0034] 圖1是設(shè)備的方框圖。
[0035] 圖2-9是設(shè)備的不同實(shí)施方式的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036] 圖1根據(jù)簡單的方框圖說明本發(fā)明。設(shè)備1用于測(cè)量可被插在測(cè)量電路2中的電 容器21。諸如交變電壓的電交變信號(hào)被施加到測(cè)量電路2。交變信號(hào)發(fā)生器3用于產(chǎn)生交 變信號(hào)。可在濾波器和/或放大級(jí)5中過濾和/或放大由交變信號(hào)發(fā)生器3產(chǎn)生的交變信 號(hào)。也優(yōu)選地以某種方式用濾波器和/或放大級(jí)5將待測(cè)電容器21從交變信號(hào)發(fā)生器3去 耦，從而使待測(cè)電容器21不影響由交變信號(hào)發(fā)生器3產(chǎn)生的交變信號(hào)的參數(shù)，例如交變信 號(hào)的頻率、相位和/或振幅。為簡單起見，在以下圖中不再顯示濾波器和/或放大級(jí)5。測(cè) 量電路2優(yōu)選地設(shè)置有連接在其下游并且評(píng)估測(cè)量電路2的輸出信號(hào)的評(píng)估電路6?？刹?置計(jì)算機(jī)作為評(píng)估電路6。評(píng)估電路6在輸出線61上輸出一輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)作為對(duì) 待測(cè)電容器21的量度?？衫斫獾氖?，可在設(shè)備1中提供另外的級(jí)。尤其有利或必要在測(cè)量 電路2與評(píng)估電路6之間布置放大器和/或混合器，為圖示簡單起見，未在附圖中示出這些 放大器和混合器。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明，用于平衡設(shè)備1的平衡裝置4布置在交變信號(hào)發(fā)生器3與測(cè)量電路2 之間的電路徑中，借助于該平衡裝置4可改變電交變信號(hào)的諸如振幅的至少一個(gè)參數(shù)。在 對(duì)設(shè)備1進(jìn)行平衡的期間，應(yīng)確保待測(cè)電容器21和存在于設(shè)備1中的可選其它電容器不隨 時(shí)間發(fā)生變化。應(yīng)采用諸如溫度和空氣濕度的時(shí)間恒定環(huán)境條件，或應(yīng)補(bǔ)償各自的變化。如 果待測(cè)電容器21被布置為用于容納測(cè)試對(duì)象的電容器（如將在下圖中示出），則在電容器 中不應(yīng)存在測(cè)試對(duì)象，或測(cè)試對(duì)象的電容不應(yīng)隨時(shí)間發(fā)生變化。向待測(cè)電容器21施加電交 變信號(hào)，以平衡設(shè)備1。平衡裝置4以某種方式改變電交變信號(hào)的至少一個(gè)參數(shù)，從而使設(shè) 備1在輸出線61上的輸出信號(hào)呈現(xiàn)一特定的優(yōu)選為零的數(shù)值。為此，例如可在生產(chǎn)之后或 在設(shè)備1的維護(hù)期間，由人手動(dòng)設(shè)定平衡裝置4?；蛘呖勺詣?dòng)設(shè)定平衡裝置4?？稍谔貏e提 供的控制單元7或評(píng)估單元6中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)設(shè)定。圖1示出從輸出線61到平衡裝置4的反 饋，該反饋向平衡裝置4輸送取決于評(píng)估單元6或測(cè)量電路1的控制信號(hào)?？赏ㄟ^平衡裝 置4的自動(dòng)設(shè)定來自動(dòng)平衡設(shè)備1。由此形成閉合的反饋控制回路，其中，輸出信號(hào)是要被 控制到零給定值的控制量，控制單元7被用作控制器，且控制信號(hào)是起動(dòng)值。或者，可在評(píng) 估單元6的上游而非下游分接控制量。
[0038] 在圖2中示出設(shè)備1的第一實(shí)施方式。設(shè)備1用于測(cè)量諸如紗線的測(cè)試對(duì)象9的 電容。為此，將測(cè)試對(duì)象9插入諸如平面式平板電容器的測(cè)量電容器21。測(cè)量電容器21與 串聯(lián)的參考電容器22以及可能的另外構(gòu)件（未示出）一同構(gòu)成電容測(cè)量電路2。如圖1所 示，評(píng)估單元6可在下游與測(cè)量電路2連接，為圖示清晰起見，未在圖2中以及以下圖中示 出所述評(píng)估電路。
[0039] 交變信號(hào)發(fā)生器3例如可以是合成器，優(yōu)選地是直接數(shù)字合成器（direct digital synthesizer, DDS)。合成器3可由數(shù)字接口 33觸發(fā)。合成器3優(yōu)選地包括兩個(gè)輸出端31 和32,用于兩個(gè)基本上相同但相互相移180°的電交變信號(hào)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也知道適用 于向測(cè)量電路2施加電交變信號(hào)的其它交變信號(hào)發(fā)生器，這些交變信號(hào)發(fā)生器例如從下 列器件：RC振蕩器、LC振蕩器、石英振蕩器、具有陶瓷諧振器的振蕩器、具有SAW分量（表 面聲波，surface acoustic wave, SAW)的振蕩器、具有邏輯單元的振蕩器、合成器、鎖相環(huán) (phase-locked loop, PLL)、脈沖寬度調(diào)制器（pulse-width modulator, PWM)、觸發(fā)電路。
[0040] 在圖2的實(shí)施方式中，平衡裝置4包括多個(gè)電阻器421，這些電阻器421相互并聯(lián)， 且可由諸如高頻晶體管的開關(guān)422個(gè)別地或成組地起動(dòng)和停用。由此得到可變總電阻，電 壓經(jīng)由該總電阻從而下降，且該總電阻還取決于由合成器發(fā)出的電流。電阻器421僅可被 附連于所述兩個(gè)合成器輸出端的一個(gè)，或如圖1中的實(shí)施方式所不，附連于合成器輸出端 31和32?？捎筛髯缘臄?shù)字接口 7來控制開關(guān)422。
[0041] 為自動(dòng)平衡設(shè)備1，可在測(cè)量電路2的輸出信號(hào)與觸發(fā)開關(guān)422的數(shù)字接口 7之間 提供反饋。為平衡設(shè)備，在優(yōu)選的應(yīng)用中沒有測(cè)試對(duì)象9插入測(cè)量電容器，且注意應(yīng)盡可能 使諸如空氣濕度和溫度的環(huán)境條件不隨時(shí)間而變化。借助于合成器3向測(cè)量電路2施加電 交變信號(hào)，且由數(shù)字接口 7以某種方式控制開關(guān)422的位置，以使測(cè)量電路2的輸出信號(hào)為 零。如果情形如此，則設(shè)備1被平衡，且開關(guān)422的位置被儲(chǔ)存和保持，以用于對(duì)測(cè)試對(duì)象 9的實(shí)際測(cè)量中。由此，數(shù)字接口 7對(duì)應(yīng)于圖1的控制單元7,且在閉合反饋控制回路中作 為控制器。
[0042] 在設(shè)備1的所有實(shí)施方式中都存在反饋和反饋控制的可能性，但為圖示簡單起 見，不再在以下圖中示出。由于相同的原因，也不在圖2-9中示出可選的濾波器和/或放大 級(jí)5(參見圖1)。
[0043] 圖3示出設(shè)備1的第二實(shí)施方式。在這種情況下，平衡裝置4布置為電阻性導(dǎo)體。 這種電阻性導(dǎo)體基本上包括多個(gè)串聯(lián)的電阻器431，這些電阻器431經(jīng)由另外的電阻器433 可由開關(guān)432個(gè)別地或成組地起動(dòng)或停用?？捎蛇m當(dāng)?shù)拈_關(guān)位置對(duì)設(shè)備1實(shí)現(xiàn)平衡，這些 開關(guān)位置就其自身而言可由數(shù)字接口 7控制。
[0044] 在根據(jù)圖4的設(shè)備1的第三實(shí)施方式中，使用具有兩個(gè)任意位寬輸出端的差分?jǐn)?shù) 模轉(zhuǎn)換器441。由適當(dāng)?shù)臄?shù)字接口 7控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器441。該數(shù)模轉(zhuǎn)換器441產(chǎn)生與測(cè)量 電路2的失諧或平衡成比例的電壓。用該電壓在模擬混合器或乘法器442中對(duì)合成器3的 交變電壓進(jìn)行調(diào)制，并將這樣調(diào)制的信號(hào)施加到測(cè)量電路2上。由此，可任意設(shè)定由合成器 3產(chǎn)生的交變電壓的振幅，直到設(shè)備1被平衡為止。圖4所示的兩個(gè)電阻器443用于將由合 成器3提供的交變電流轉(zhuǎn)換成交變電壓。當(dāng)合成器3已被布置為交變電壓源時(shí)，這兩個(gè)電 阻器443可省略?？墒褂脙蓚€(gè)單極數(shù)模轉(zhuǎn)換器代替差分?jǐn)?shù)模轉(zhuǎn)換器441。
[0045] 如圖5所示的設(shè)備1的第四實(shí)施方式根據(jù)電壓控制放大器的原理而工作。其包括 兩個(gè)用于合成器3的兩個(gè)輸出信號(hào)的電壓控制可變放大器452 (可變?cè)鲆娣糯笃鳎瑅ariable gain amplifiers, VGA)。例如由數(shù)模轉(zhuǎn)換器451控制可變?cè)鲆娣糯笃?52的增益，而數(shù)模轉(zhuǎn) 換器451就其本身而言由數(shù)字接口 7控制?？赏ㄟ^為合成器3的兩個(gè)輸出信號(hào)設(shè)定適當(dāng)?shù)?增益來平衡設(shè)備1。
[0046] 圖6所示的設(shè)備1的第五實(shí)施方式與圖5的實(shí)施方式類似地工作。使用具有可編 程增益的放大器462 (可編程增益放大器，programmable gain amplifiers, PGA)代替模擬 控制可變?cè)鲆娣糯笃?52。由適當(dāng)?shù)臄?shù)字接口 7觸發(fā)放大器462。在該實(shí)施方式中可省略 數(shù)模轉(zhuǎn)換器451。
[0047] 根據(jù)圖7的本發(fā)明所述設(shè)備1的第六實(shí)施方式使用數(shù)字電位計(jì)或電可調(diào)電阻器 471。這些數(shù)字電位計(jì)或電可調(diào)電阻器471可經(jīng)由一或兩個(gè)數(shù)字接口 7觸發(fā)，從而改變它們 的電阻，以使由合成器3產(chǎn)生的交變電流產(chǎn)生有目的的電壓降。如果合成器3被布置為交 變電壓源，則設(shè)備1可可選地被布線成分壓器。
[0048] 數(shù)字電位計(jì)或電可調(diào)電阻器481也用于如圖8所示的設(shè)備1的第七實(shí)施方式中， 即例如在每種情況下用于放大器482的負(fù)反饋中，且該放大器482將由合成器3產(chǎn)生的交 變信號(hào)在合成器3與測(cè)量電路2之間進(jìn)行放大。
[0049] 在圖7和8所示的實(shí)施方式中，可使用模擬電位計(jì)代替數(shù)字電位計(jì)481。操作員可 使用模擬電位計(jì)手動(dòng)平衡設(shè)備1。
[0050] 在根據(jù)圖9的設(shè)備1的第八實(shí)施方式中，使用可變電容二極管492構(gòu)成電容分壓 器。例如由具有兩個(gè)輸出端的差分?jǐn)?shù)模轉(zhuǎn)換器491供應(yīng)用于控制可變電容二極管492的電 壓，且該差分?jǐn)?shù)模轉(zhuǎn)換器491就其本身而言可由數(shù)字接口 7控制?？墒褂脙蓚€(gè)單極數(shù)模轉(zhuǎn) 換器代替差分?jǐn)?shù)模轉(zhuǎn)換器491。
[0051] 可理解的是，本發(fā)明并不局限于以上所討論的實(shí)施方式。根據(jù)對(duì)本發(fā)明的認(rèn)識(shí)，本 領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠得到也屬于本發(fā)明主題的另外的變體。這種變體例如可以是如以上所 討論的實(shí)施方式的組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員了解許多可用作設(shè)備1的平衡裝置4的電構(gòu)件。
[0052] 附圖標(biāo)記列表
[0053] 1 設(shè)備
[0054] 2 測(cè)量電路
[0055] 21 待測(cè)電容，測(cè)量電容器
[0056] 22 參考電容器
[0057] 3 交變信號(hào)發(fā)生器
[0058] 31、32交變信號(hào)發(fā)生器的輸出端
[0059] 33 用于觸發(fā)交變信號(hào)發(fā)生器的數(shù)字接口
[0060] 4 平衡裝置
[0061] 411 數(shù)模轉(zhuǎn)換器
[0062] 421 電阻器
[0063] 422 開關(guān)
[0064] 431、433 電阻器
[0065] 432 開關(guān)
[0066] 441 數(shù)模轉(zhuǎn)換器
[0067] 442 乘法器
[0068] 451 數(shù)模轉(zhuǎn)換器
[0069] 452 可變放大器
[0070] 462 具有可變放大率的放大器
[0071] 471 數(shù)字電位計(jì)或電可調(diào)電阻器
[0072] 481 數(shù)字電位計(jì)或電可調(diào)電阻器
[0073] 482 放大器
[0074] 491 數(shù)模轉(zhuǎn)換器
[0075] 492 可變電容二極管
[0076] 5 濾波器和/或放大級(jí)
[0077] 6 評(píng)估電路
[0078] 7 控制單元
[0079] 9 測(cè)試對(duì)象
【權(quán)利要求】
1. 一種用于確定電容器裝置（21)的至少一個(gè)介電性能的設(shè)備（1)，包括： 用于評(píng)估從所述電容器裝置（21)分接的電信號(hào)的至少一個(gè)電測(cè)量量的評(píng)估電路（6); 與所述電容器裝置（21)串聯(lián)的參考電容器（22);以及 至少一個(gè)交變信號(hào)發(fā)生器（3)，用于分別向所述電容器裝置（21)和參考電容器（22)施 加兩個(gè)反相的電交變電壓； 其特征在于： 布置在所述至少一個(gè)交變信號(hào)發(fā)生器（3)與所述電容器裝置（21)之間的電路徑中的 平衡裝置（4)，并且借助于該平衡裝置（4)可改變所述電交變信號(hào)的至少一個(gè)參數(shù)，從而使 所述評(píng)估電路￠)的輸出信號(hào)在所限定的恒定條件下呈現(xiàn)零值；以及 控制工具（7)，向所述平衡裝置（4)發(fā)出電控制信號(hào)，由所述控制工具（7)可控制所述 至少一個(gè)參數(shù)的變化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備（1)，其中，所述設(shè)備（1)包括反饋裝置，且所述電容器 裝置（21)或所述評(píng)估電路（6)的輸出信號(hào)通過所述反饋裝置作用于所述控制工具（7)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備（1)，其中，將所述電容器裝置（21)從所述交變信號(hào)發(fā) 生器（3)去耦，從而使所述電容器裝置（21)不對(duì)所施加的交變信號(hào)的基本頻率和信號(hào)形狀 廣生相關(guān)的影響。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備（1)，其中，所述平衡裝置（4)包括多個(gè)可被個(gè)別地或成 組地起動(dòng)和停用的電阻器（421、431、433)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備（1)，其中，所述平衡裝置（4)包括用于對(duì)所述電交變信 號(hào)進(jìn)行調(diào)幅的調(diào)制器（442)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備（1)，其中，所述平衡裝置（4)包括用于放大所述電交變 信號(hào)的具有可變或可編程增益的放大器（452、462)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備（1)，其中，所述平衡裝置（4)包括數(shù)字電位計(jì)或電可調(diào) 電阻器（471、481)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備（1)，其中，所述平衡裝置（4)包括可變電容二極管 (492)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備（1)，其中，所述平衡裝置（4)布置在所述交變信號(hào)發(fā)生 器（3)與所述電容器裝置（21)之間的所述電路徑中、和/或在所述至少一個(gè)交變信號(hào)發(fā)生 器（3)與所述參考電容器（22)之間的所述電路徑中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9之一所述的設(shè)備（1)使用于對(duì)諸如粗梳條、粗紗、紗線或織物的 移動(dòng)的長條形紡織品測(cè)試對(duì)象（9)進(jìn)行電容檢查，其中，所述移動(dòng)的測(cè)試對(duì)象（9)影響所述 電容裝置（21)。
【文檔編號(hào)】B65H63/00GK104089991SQ201410344294
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2009年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2008年10月16日
【發(fā)明者】瑞托·格里克 申請(qǐng)人:烏斯特技術(shù)股份公司