專利名稱：測量包芯紗中核心的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用電學方法測量紗線的領域。如獨立權利要求的序言所述， 其涉及測量包心紗中核心的方法和裝置。
背景技術：
包芯紗有一個長絲核心，其外圍繞著鞘纖維。該核心可能是一種合成 材料，如氨綸。鞘纖維通常包括棉花或聚酯。因此，包芯紗將核心材料的 高強度或高彈性與紗線可信的的觸感特征相結(jié)合。其中核心占包芯紗總質(zhì)
量份額一般是3%至6%。 DE2952523A1， US3605395A或US-2002/139102A1 這些文件已經(jīng)公開了這樣的包芯紗及其制作方法。
包芯紗制造過程中，往往會發(fā)生斷芯現(xiàn)象。這種破損現(xiàn)象，會大大減 少紗線的強度和/或彈性。這種破損一方面可能會導致在后續(xù)紡織或針織的 工序中紗線的破損，并可能導致中斷生產(chǎn)。如果沒有發(fā)生前述現(xiàn)象，另一 方面這一破損會進入成品紡織產(chǎn)品中。在使用過程中，這些破損成為可見， 可感知和令人不安的隱患，將會大大降低產(chǎn)品的質(zhì)量并會引起對紡織品的 投訴。
因此，就需要在制造過程中識別出核心破損的包芯紗，并在進一步的 處理中，如直接在紡絲工序或在管紗工#中，進行必要的措施如定性或消 除破損。在制造過程以外場合，例如紡織實驗室也需要識別這些破損。不 過識別這些破損極其困難。已知的光學紗線傳感器完全不適合，因為核心斷裂處沒有顯著的直徑變化，是不可從外面發(fā)現(xiàn)的，因此不可以用光學手 段。
電容式傳感器與光學紗線傳感器相比，其優(yōu)點在于其可以通過測量質(zhì) 量和/或相關參數(shù)"看到"紗線內(nèi)的情況。在專家中，也存在認為電容紗線 傳感器不適合檢測包芯紗核心破損的偏見。具體來說， 一個核心破損只有 一小質(zhì)量的變化，因為要考慮到發(fā)生在每一個紗線不可避免的厚度變化， 這將難以從傳感器噪聲和該處質(zhì)量的波動中將其區(qū)別出來。雖然
DE-2952523A1提出了用電容式傳感器來確定多組分紗或其組成部分之一的 破損，但是它沒有具體闡述如何完成。
另一方面，電容式紗線傳感器可以用于確定紗線中異物的比例。因此， 如EP-0924513A1所述的方法和裝置，可以用電容式傳感器測量如紗線這樣 的紡織產(chǎn)品中固體物質(zhì)的比例。其中，紗線通過電容器極板，并且影響到 一個交變電場。通過測量電容器極板的相對介電常數(shù)或功率因數(shù)就可以衡 量紗線的介質(zhì)特征。為了評價前述特征，首先將兩個電氣變量從介電特性 中取出，并合并為一個獨立于紗線質(zhì)量的特征值。特征值與事先確定的代 表雜質(zhì)的參考值相比較，用以確定雜質(zhì)的比例。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種測量包心紗中核心的方法和裝置。特別是提供一種 可靠的方式識別核心的破損。
本發(fā)明所述的方法和裝置如獨立權利要求所定義的那樣。最佳實施例 的方案體現(xiàn)在從屬權利要求中。
該發(fā)明克服了電容式傳感器不能檢出包芯紗核心破損這一廣泛的見。通過研究和實驗，申請人發(fā)現(xiàn)這是很有可能實現(xiàn)的。如何實現(xiàn)這樣的 檢測如下所述。因此，應特別重視的信號評價。如果通過合適的方式，核 心破損與棉紗厚度波動可以區(qū)分檢測。用于檢測在紡織品中異物的合適的 測量方法和測量設備可以特別簡單有效的實現(xiàn)這一目的。這種可能性是令 人吃驚和意外的。關于發(fā)現(xiàn)異物，實際上就是認識到不屬于紗線的組成部 分，而核心不過是包芯紗的一個不可缺少的和基本的組成部分，這在一定 程度上可被視為異物的相對概念。
本發(fā)明所述的一種測量包芯紗中核心的方法，產(chǎn)生一個交變電場，包 芯紗被置于交變電場中。通過記錄至少一個受交變電場影響的電氣參數(shù)， 來評估含有包芯紗的交變電場的特征，通過該交變電場的特征得到核心是 否存在。優(yōu)選的，至少有兩個受交變電場影響電氣變量被記錄，并相互結(jié) 合。并且相移、功率因數(shù)、損失角、相對介電常數(shù)、介電常數(shù)或電容值可 以從上述結(jié)合中得到。通過上述的方法的讀數(shù)可以消除不關心的紗線質(zhì)量。
本發(fā)明所述測量包芯紗中核心的裝置，包括測量電容器，測試電容器內(nèi) 有供被測產(chǎn)品通過的通道，用來為測試電容提供交流電壓的交流電壓發(fā)生 器，通道內(nèi)產(chǎn)生一個交變電場。評價電路電氣連接到測量電容器，用來評 價受交變電場影響的至少一個電氣變量，評價電路用于輸出表明核心是否 存在的信號。
本發(fā)明可用于生產(chǎn)(在線)或紡織實驗室(離線)。
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。 圖1顯示一個包芯紗的部分剖視2和圖3顯示本發(fā)明兩個實施例的電路連接。
圖4中，繪制了測量信號在紗線位置上的示意圖，顯示了本發(fā)明方法 得到的信號，其中的信號(a)為一個簡單的電容式傳感器得到的，信號(b) 是根據(jù)圖2所示電容式傳感器得到的。
具體實施例方式
圖1顯示的是一個包芯紗9可能的結(jié)構。包芯紗9中有一個核心91， 這個核心通常是一種彈性的合成絲。例如棉纖維那樣的鞘纖維組成的外殼 92包圍核心91。如圖1所示，外殼92部分開放，是為了方便展示核心91。 其中顯示了核心91上的破損90。破損90從外面是看不到的，但嚴重影響 包芯紗9的強度和彈性。因此，需要能夠發(fā)現(xiàn)它。
圖2顯示的是本發(fā)明第一個實施例的電路示意圖。用來檢測包芯紗9 的核心91。包芯紗9可以沿著長軸方向通過測量電容器2的通道20。如背 景技術所述，測量電容器2包括兩個平行的相距一定距離的電容器板21、 22。第一電容器板21接地，而第二電容器板22通過電阻102連接到交流 電壓發(fā)生器4。交流電壓發(fā)生器4為測量電容器2提供交流電壓，使之在通 道20中產(chǎn)生交變電場。電流電頻率在10千赫至100兆赫，最好是在約IO 兆赫。測量電容器2上的導線101通過放大器103連接到評價電路8的第 一輸入端81。第一輸入端81收到的是測量電容器2上的電壓信號。同樣， 測量電容器2上的導線101連接到運算放大器104的反相輸入端-。交流電 發(fā)生器4連接運算放大器的正相輸入端+。運算放大器104的輸出端連接到 評價電路8的第二輸入端82。第二輸入端82得到的是檢測電容器2的電流 信號。如公知的那樣，評價電路8的第一輸入端81和第二輸入端82分別連接到評價電路8中的測量單元83、 84用來測量電氣變量。評價電路8中 含有帶處理器的模擬電路或數(shù)字電路。其用來結(jié)合輸入端81、 82傳來的信 號。這種結(jié)合可以是，例如通過測量電容器2測得的電壓和電流參數(shù)計算 出一個獨立于紗線質(zhì)量功率因數(shù)。輸出導線89用于輸出該結(jié)合的信號。
EP-0924513A1揭示了處理圖2所示測量電容器所提供信號的細節(jié)。 EP-0924513A1特別是第
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段詳細說明了本發(fā)明評價的參考方 法。在此不再贅述。這里需要說明的是，至少有兩種可能的測量模式。在 第一種測量模式，具有兩種不同的激發(fā)或載頻的交流電場。產(chǎn)生兩個相似 類型的輸出信號，例如測量電壓，首先分別在各自的載頻被測量，然后通 過合適的的方式相互結(jié)合，進行評估。在第二種測量模式，以單一的載波 頻率，但輸出電壓和輸出電流被用來作為輸出信號。電壓和電流信號之間 有相移，然后經(jīng)過合適的評價，提供包芯紗9的相關資料。以上兩種組合 測量模式，即測量幾個載波頻率，和測量電壓和電流之間的相移都是可行 的。
前述兩個電氣測量變量相結(jié)合的優(yōu)點在于，因紗線的質(zhì)量可能阻礙核 心91的檢測，而通過這種方法可以消除。這在理論上的理由如下測量電 容器2測得的電氣參數(shù)取決于在測量電容器內(nèi)的質(zhì)量和介質(zhì)的類型(相對 介電常數(shù))。如果只有一個變量是衡量，那么可能無法確定觀察到的信號變 化是否是由質(zhì)量變化所造成的，或者是相對介電常數(shù)造成的或兩者兼有。 當有兩個測量的變量時可以做出判斷。因為不需要考量紗線質(zhì)量，基本上 該方程組從兩個測量中得到兩個方程和兩個未知數(shù)，可以在未知量"相對 介電常數(shù)"存在的情況下得到方程的解。如圖1所示，包芯紗中變化的核心部分的相對介電常數(shù)確實改變了。
圖3顯示的是本發(fā)明第二個實施例的電路示意圖。該第二實施例采用 了兩個頻率。 一個測量電容器2包含兩個平行的電容板21， 22并且在其間 有通道20，包芯紗9沿其縱軸在通道中移動。參考電容器3用來消除或減 少不良環(huán)境影響，如設備的空氣濕度和空氣溫度。參考電容3最好采用與 測量電容器2相同的結(jié)構，不同之處在于被測產(chǎn)品9沒有穿過它。測量電 容器2和參考電容器3彼此串聯(lián)，共同組成一個電容分壓器。
該裝置1還包含第一交流電發(fā)生器41用于產(chǎn)生在第一頻率的第一交流 電壓部分，例如范圍介于lMHz至100兆赫，最好是5兆赫至50兆赫，并 舉例來說大致等于10兆赫。該裝置1還包含第二交流電發(fā)生器42用于產(chǎn) 生在第二頻率的第二交流電壓部分，例如范圍介于10千赫至1000千赫， 最好是50千赫至500千赫，并舉例來說大致等于200千赫。第一和第二次 交流電壓部分最好為正弦。他們通過模擬電壓加法器43疊加在一起差分輸 出。第一和第二交流電壓發(fā)生器41， 42和電壓加法器43可以組合在一起， 至少在概念上，成為一個電壓發(fā)生器4，以產(chǎn)生包括兩個交流電壓部分的輸 出電壓。該輸出的交流電壓施加在測量電容器2和參考電容器3上。當然， 也有其他類型的眾所周知的電壓發(fā)生器4可用于本發(fā)明。兩個電壓發(fā)電機 41， 42不是必須產(chǎn)生兩個正弦交流電壓部分?？梢酝ㄟ^眾所周知的周期變 化的矩形脈沖來實現(xiàn)，其傅立葉展開包含一定基頻的奇數(shù)倍的頻率正弦部 分。包括基頻任何這些部分可用于測量。
探測電路5檢測電容器2， 3輸出的模擬信號，導線51的一端連接到 電容器2， 3的輸出端。如圖3所示，探測電路5首先包含一個用來放大前述輸出信號的放大器52。輸出信號放大器52連接到雙工器53將輸出信號 劃分成第一和第二部分，并根據(jù)這兩個應用的頻率，將這兩個信號部分分 別分配到第一信號路徑6和第二信號路徑7。其間要通過一個高通濾波器 54和低通濾波器55。第一高頻率的信號路徑6上的第一信號部分再次被分 到兩部分路徑61、 62并在兩個不同的階段解調(diào)。前述解調(diào)基本上同步進行， 通過乘法器63、 64將前述信號部分與施加在電容器2 、 3上的第一交流 電壓信號相乘。在移相器66中進行移相，該移相器最好是RC移相器。為 了獲得正交信號，移相器66最好是設計成一個90°交流移相器。實際上確 實也有可能要選擇不同的相移方法。低頻信號路徑7上的第二信號部分借 助乘法器73也采用相同的方式解調(diào)。在例子中的所有這三個信號都要通過 低通濾波器56-58平滑，然后連接評價單元8。
評價單元8包含帶處理器的模擬電路或數(shù)字電路。如圖3所示的實施 例中，它包括一個中間評價模塊85，其將第一高頻率的信號路徑6的兩個 信號部分結(jié)合成一中間特征值。評價單元8的中間特征值，結(jié)合第二信號 部分成為輸出信號，其用于識別被測產(chǎn)品9中的核心91是否存在。這種輸 出信號的一個例子就是前述中間特征值和第二信號部分的線性組合。例如 可以通過與預設值相比較的方法來判斷核心91是否存在。輸出信號可通過 輸出導線89輸出到裝置上。還有其他的進一步操作，例如通過清紗器的切 割裝置將破損的部分切除。
圖4所示的是使用本發(fā)明方法所測量得到的結(jié)果，其顯示的是測量信 號S在包芯紗9縱方向X上的情況。包芯紗9中核心91在長度約12毫米 的區(qū)域90消失。圖4 (a)表明，測量一個簡單的電容式傳感器。在無核心區(qū)域90,可 以觀察到測量曲線的上升，由其中可能得出核心91破損的結(jié)論。
圖4 (b)顯示了圖2中測量裝置1測試得到的結(jié)果。像圖2解釋的那 樣，本測量的好處是，該結(jié)果與包芯紗9質(zhì)量的波動無關。事實上，比較 圖4 (a)和圖4 (b)可知，后者顯示的核心91無破損的部分比較一致， 并保持一定的值，這是因為后者不受核心91質(zhì)量隨機波動的影響。圖4 (b) 所示測量曲線顯示在無核心區(qū)域90有明顯波動。無核心區(qū)域90在基準水 平之上有明顯的讀數(shù)上升；峰頂和谷底的輪廓區(qū)別十分明顯。
主要組件符號說明
l裝置
2測量電容器 20通道
21， 22電容器板 3參考電容器
41， 42第一，第二交流電壓發(fā)生器
43電壓加法器
5探測器電路
51導線
52放大器
53雙工器
54高通濾波器
55低通濾波器56-58低通濾波器
6第一信號路徑
61，62第一，第二部分道路
63， 64放大器
66移相器
7第二信號路徑
73乘法器
8評價單元
81， 82第一，第二輸入端
83, 84測量單元
85.中間評價模塊
89輸出導線
9包芯紗
90無核心區(qū)域
91核心
92鞘
101測量電容器的輸出導線
102電阻
103放大器
104運算放大器
S信號
x包芯紗縱方向的位置
權利要求
1、一種測量包芯紗(9)中核心(91)的方法，其特征在于，產(chǎn)生一個交變電場，通過記錄至少一個受交變電場影響的電氣參數(shù)，評估含有包芯紗(9)的交變電場的特征，通過該交變電場的特征得到核心(9)是否存在。
2、 如權利要求1所述的測量包芯紗中核心的方法，其特征在于，至 少有兩個受交變電場影響電氣變量被記錄，并相互結(jié)合。
3、 如權利要求2所述的測量包芯紗中核心的方法，其特征在于，相 移、功率因數(shù)、損失角、相對介電常數(shù)、介電常數(shù)或電容值可以從上述結(jié) 合中得到。
4、 如權利要求2或3所述的測量包芯紗中核心的方法，其特征在于， 其中交變電場由疊加在一起的至少一個第一頻率下的交變電場部分和與 第一頻率不同的第二頻率下的第二交變電場部分組成，至少兩個電氣參數(shù) 中的第一個參數(shù)在第一頻率下測得，至少兩個電氣參數(shù)中的第二個參數(shù)在 第二頻率下測得。
5、 如權利要求4所述的測量包芯紗中核心的方法，其特征在于，受 交變電場影響的至少三個電氣參數(shù)分別在不同的頻率被記錄，三個變量中 的一個在第一頻率記錄，三個變量中的其他變量在在第二頻率記錄，并且 至少三個變量互相結(jié)合。
6、 如權利要求5所述的測量包芯紗中核心的方法，其特征在于，所述結(jié)合包含形成一個線性組合。
7、 如權利要求4-6所述的測量包芯紗中核心的方法，其特征在于， 第一頻率介于1兆赫至100兆赫，最好是5兆赫至50兆赫，大致等于10 兆赫，第二頻率介于10千赫至1000千赫，最好是50千赫至500千赫， 大致等于200千赫。
8、 一種測量包芯紗(9)中核心(91)的裝置，包括測量電容器(2)， 測試電容器(2)內(nèi)有供被測產(chǎn)品(9)通過的通道(20),用來為測試電 容提供交流電壓的交流電壓發(fā)生器(4)，通道(20)內(nèi)產(chǎn)生一個交變電場；評價電路(8)電氣連接到測量電容器(2)，用來評價受交變電場影 響的至少一個電氣變量， 其特征在于 評價電路(8)，用于輸出表明核心(91)是否存在的信號。
9、 如權利要求8所述的測量包芯紗中核心的裝置(1)，其特征在于， 評價電路(8)用來將受交變電場影響的至少有兩個電變量相互結(jié)合起來。
10、 如權利要求9所述的測量包芯紗中核心的裝置(1),其特征在于， 交流電壓發(fā)生器(4)用來在通道(20)內(nèi)產(chǎn)生一個交變電場，該交變電 翁包括至少一個在第一頻率工作的第一電場部分和一個在第二頻率工作 的第二電場部分，前述兩個頻率不相等，評價電路用于將至少兩個電氣變 量相互結(jié)合，其中第一個變量在第一頻率下被記錄，第二個變量在第二頻 率下被記錄。
11、如權利要求10所述的測量包芯紗中核心的裝置(1)，其特征在于，其中評價電路(8)用于將至少三個電變量相互結(jié)合，其中第一個變 量(101)記錄在第一頻率，另外的變量在第二頻率。
12、 如權利要求11所述的測量包芯紗中核心的裝置(1)，其特征在 于，其中探測電路(5)連接在測量電容器(2)和評價電路(8)之間， 用于測試測量電容器(2)的輸出信號，探測電路(5)包含一雙工器(53) 將前述輸出信號分配到到兩個信號路徑(6， 7)，其中第一信號路徑(6) 用于傳輸?shù)谝活l率的信號，第二信號路徑(7)用于傳輸?shù)诙l率的信號。
13、 如權利要求8-12所述的測量包芯紗中核心的裝置(1)，其特征 在于，裝置(1)中的測量電容器(2)包含一個參考電容器(3)，其最好 與測量電容器串聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明為一種測量包芯紗(9)中核心的方法，測量電容器(2)產(chǎn)生一個交變電場。包芯紗(9)被置入該交變電場。通過記錄幾個受交變電場影響的電氣參數(shù)并將其相互結(jié)合，來評估含有包芯紗(9)的交變電場的特征，通過該交變電場的特征得到核心是否存在。本發(fā)明克服了現(xiàn)有偏見，可以通過電容方法檢測到包芯紗的破損。
文檔編號G01N33/36GK101460842SQ200780020271
公開日2009年6月17日 申請日期2007年5月29日 優(yōu)先權日2006年6月7日
發(fā)明者哈羅德曼尼·皮特, 奧特·菲利普, 施耐德·沃爾夫 申請人:烏斯特技術股份公司