專利名稱：用于檢測實心線形物體的測量端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種檢測儀，具體涉及一種用于檢測實心線形物體的測量端。
背景技術(shù)：
在紡織工業(yè)中，要求能夠可靠辨識紗線等細長紡織品中的聚丙烯等雜質(zhì)。一般使用光學裝置來實現(xiàn)該目的。但是，光學裝置具有如下缺點其無法辨識透明雜質(zhì)，即與被測物品具有相同顏色，或者隱藏在被測物品內(nèi)部且從外部無法看見的雜質(zhì)。通過采用電學裝置，尤其是電容裝置，可規(guī)避光學測試方法的不足。EP-0924513A1 中公開了一種用于對被測紡織品中雜質(zhì)進行電容式識別的方法和設(shè)備。令被測物品移動穿過平板電容器，并受交變電場的作用。求出該被測物品的介電特性。通過所述介電特性求出兩個電氣值，然后將這兩個電氣值進行整合，得到一特征值，該特征值與被測物品的質(zhì)量無關(guān)。將該特征值與先前已求得的相關(guān)材料的特征值進行比較，即可確定雜質(zhì)所在的位置。EP-0924513A1中公開的關(guān)于所述設(shè)備的優(yōu)選實施例中，除了使用實際測量電容器夕卜，同時還使用參考電容器，以消除由空氣溫度或空氣濕度等外部干擾引起的多余信號。通過增加一塊與所述兩個測量電容極板相平行的第三電容極板即可形成所述參考電容器，且該三塊電容極板連接在一起形成電容電橋。這些電容極板的尺寸均為約7mmX7mm，極板間距為約2mm。根據(jù)前面的描述，可觀察到以下事實即信號噪聲隨著電極間距的增加而增大。而且，當被測物品橫向從一個電容電極移動到另一個電容電極時，輸出信號會發(fā)生變化。這種變化結(jié)果是偽像，與被測物品移動穿過測量電容器時因其橫向振動而引起的大噪聲相同。這些干擾信號主要會帶回測量電容器中的邊界效應(yīng)。從公開文本US2950436、 US3523246、GB1373922或GB2102958可知，可通過在測量電容器的邊緣處使用防護電極來減少邊界效應(yīng)。通過這種方法，有效測量區(qū)域?qū)H限于測量電容器中具有均勻電場的中間區(qū)域。防護電極與地或其他常值電壓相連，從而使實際測量局部電極(位于測量電容器中間區(qū)域)能夠免受邊界效應(yīng)的干擾。盡管采用了這種測量方法，也不能徹底消除所述干擾信號。尤其，由于測量局部電極和防護電極間存在電勢差，因此這兩個電極間的固有當前寄生電容會對測量結(jié)果具有不良影響。若要減少寄生電容的影響，則必需增加測量局部電極與防護電極間的間距。然而，由于測量局部電極邊緣處的電場會因此而變得不均勻，從而使得防護電極的期望保護效果無法達到。而且，隨著電極以這種方式變大，測量端會占據(jù)更多的空間，而這是不利于實際應(yīng)用的。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于檢測實心線形物體的測量端，它可以減少信號噪聲。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型用于檢測實心線形物體的測量端的技術(shù)解決方案為[0009]包括測量電容器，所述測量電容器包括第一平板電容極板、第二平板電容極板，兩個平板電容極板彼此平行，其間距為1 3mm ；所述第二電容極板包括三個彼此電絕緣的局部電極，測量局部電極位于中央，兩個防護電極位于外部；三個局部電極之間分別通過兩個絕緣層實現(xiàn)電絕緣。 所述兩個防護電極沿第二電容極板的前邊緣相互連接，形成C形防護電極。所述C形防護電極的兩個邊緣沿第二電容極板的后邊緣連接并閉合，形成環(huán)形。所述第二平板電容極板的另一側(cè)設(shè)有第三平板電容極板，第三平板電容極板與所述第一平板電容極板相對于第二平板電容極板對稱設(shè)置。所述兩個平板電容極板的間距為1. 5 2. 0mm。所述兩個平板電容極板的厚度為0. 8 士0. 05mm。所述兩個平板電容極板的外表面涂有鎳層。所述兩個防護電極的高度(即X方向的長度)為1 士0.05mm。所述兩個絕緣層的高度為0.5士0.05mm。所述測量局部電極的高度為4士0.05mm。本實用新型可以達到的技術(shù)效果是本實用新型通過電容裝置對梳棉條、粗紗、紗線或織物等實心、細長的紡織品進行測試，能夠探測雜質(zhì)或辨識每單位長度內(nèi)質(zhì)量的變化。本實用新型的輸出信號與被測物品在橫向方向上的位置無關(guān)，對空間的要求也較低。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明

圖1是本實用新型用于檢測實心線形物體的測量端的第一實施例的透視圖；圖2是測量電容器內(nèi)電場線方向的側(cè)視圖；圖3至圖5是本實用新型的其他三個實施例的透視圖；圖6、圖7是本實用新型的兩個實施例的電路框圖。圖中附圖標記說明1為測量端，2為測量電容器，21為第一電容極板，22為第二電容極板，23為測量局部電極，24、24. 1、24. 2為防護電極，25、25· 1、25· 2為絕緣材料，26為通路，27. 1-27. 4為電線，28為測量區(qū)域，29為交變電場，2’為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的測量電容器，21，、22，為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電容極板，28’為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的測量區(qū)域，29’為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的交變電場，3為參考電容器，32為電容極板，37為電線，4為交變電壓發(fā)生器，[0040]5為集電極電路，51為輸入導線，52為雙極性晶體管，53為基極，54為集電極，55為發(fā)射極，
56-58為電阻，59為集電極電路的輸出導線，6為探測器電路，69為探測器電路的輸出導線，7為估值電路，79為設(shè)備的輸出導線，8為跨導倒數(shù)放大器電路，81為輸入導線，82為運算放大器，83為反饋導線，89為跨導倒數(shù)放大器電路的輸出導線。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型用于檢測實心線形物體的測量端1包括測量電容器2 ；測量電容器2是雙平板電容器，包括第一平板電容極板21和第二平板電容極板22。電容極板 21,22均具有約0. 8mm的厚度，由黃銅等組成，并且為了達到更高的抗磨損強度還可以涂上鎳。這兩個電容極板21、22彼此相距約l_3mm，優(yōu)選地，其相距1. 5-2. Omm厚的氣隙，從而構(gòu)成實心、細長被測物品9的通路26。被測物品9可以是紗線等。所述被測物品9沿著縱向χ穿過通路26，并因此受到在所述兩個電容極板21、22間所產(chǎn)生的交變電場29 (比較圖 2(b))的作用。測量電容器2包括至少一個防護電極24. 1,24. 2，用于減少交變電場29中邊界效應(yīng)對該測量電容器2輸出信號的影響。在圖1所示實施例中，第二電容極板22被隔成三個彼此電絕緣的局部電極23、24. 1,24. 2 即一個位于中央的測量局部電極23、及兩個位于外部的局部電極24. 1、24. 2(其構(gòu)成兩個防護電極)。絕緣材料25. 1,25. 2，可以是陶瓷或塑料等，分別位于兩個相鄰的局部電極23、24. 1和23、24. 2之間，這樣該三個局部電極23、24. 1、
24.2就從結(jié)構(gòu)上構(gòu)成了一個單位的真正的電容極板22。各個部分23、24. 1,24.2,25. 1、
25.2在χ軸方向上的長度可分別如下防護電極24. 1、24.2皆為約1mm，絕緣材料25. 1、 25. 2皆為約0. 5mm，測量局部電極23為約4mm。因此該第二電容極板22的總長度為約7mm ； 其在ζ軸方向上的長度也大約為7mm。優(yōu)選地，第一電容極板21的尺寸實質(zhì)上相同。測量局部電極23與防護電極24. 1,24. 2的長度比可根據(jù)實際應(yīng)用實現(xiàn)最優(yōu)。在任何情況下，為了確保通過所述防護電極24. 1,24. 2能夠達到最佳保護效果，并能令測量端1保持較小的幾何尺寸，絕緣材料25. 1,25.2的長度應(yīng)該盡可能小。第一電容極板21及第二電容極板22的三個局部電極23、24. 1,24. 2為各自的電線27. 1-27. 4所連接，這樣單電壓就可施加到這些電極上，或者由這些電極流出。電氣連接框圖將在圖6和7中作更詳細的處理。在圖2所示側(cè)視圖中，分別示出了測量電容器2’和2內(nèi)的交變電場29’和29的電場線方向的瞬態(tài)示圖，其中在測量電容器2’和2的電容極板21’、22’和21、22上分別施加有電壓。圖2(a)中繪制了普通雙極板電容器2’的情況，而圖2(b)則繪制了根據(jù)本實用新型具有防護電極24. 1,24. 2的測量電容器2的情況。假設(shè)在防護電極24. 1、24. 2施加有與在測量局部電極23上施加的相同的電壓，那么所形成的電場29’、29彼此間不會有太大的差別。而存在差別的是由圖2中點畫線矩形所表示的局部測量區(qū)域28’和28。對于用圖2(a)所示設(shè)備進行的測量，由于包括延伸出測量電容器2’的區(qū)域，因此會受到位于測量電容器2’邊緣處的非均勻局部電場的干擾。而在用圖2(b)所示設(shè)備中，只有位于測量電容器2中央的部分均勻電場被考慮用于測量。圖3以與圖1類似的圖形顯示了本實用新型的第二實施例。該實施例是圖1所示實施例的繼續(xù)開發(fā)，其中兩個防護電極24. 1、24. 2沿著第二電容極板22前邊緣相互銜接在一起。由此形成了 C形防護電極24，其上下邊緣分別位于通路26的輸入和輸出區(qū)域。該C 形防護電極24的中間連接部分具有各種優(yōu)點第一，進一步改進了測量區(qū)域內(nèi)電場的均勻性；第二，減少了測量電容器2中前邊緣的邊界效應(yīng)的影響，并因此減少了輸出信號對ζ軸方向上的紗線9位置的從屬性；第三，減少了測量結(jié)果對于 從前面接觸(如由操作人員)測量端1的敏感度。對于圖3所示實施例的進一步開發(fā)繪制于圖4中。此處，C形防護電極24的兩個邊緣又沿著第二電容極板22的后邊緣連接在一起，這意味著C形閉合成了矩形或者環(huán)形。 根據(jù)圖3所述的有利條件在此處可以更多的明確方式呈現(xiàn)出來。圖1、3和4所述實施例的替換例是確實可能的。一個替換例(未示出)是將通路 26 一體化成由陶瓷或塑料等電絕緣材料制成的部件，并將第一電容極板21及局部電極23、 24. 1,24. 2作為金屬板安裝到該部件壁內(nèi)，或者將它們作為金屬層貼到該部件壁上。圖5示出了本實用新型的第四實施例。該測量端1包括已在圖1中描述過的測量電容器2，且還包括參考電容器3。而且，中間電容極板22對于電容器2、3是公共的。在本實施例中，該中間公共電容極板22就是包含防護電極24. 1,24. 2的那塊極板。這種對稱式布置是有好處的，但卻并不是絕對必須的。參考電容3用于消除由空氣溫度或空氣濕度等外部影響導致的干擾信號。當然，中間電容極板22也可按照圖3或者圖4所示的實施例設(shè)計，或者還可按其他方式設(shè)計。本實用新型的第一實施例的電路框圖如圖6所示，該設(shè)備具有測量電容器2和參考電容器3(比較圖5)。該設(shè)備包括交變電流(AC)發(fā)生器4，用于向測量電容器2及參考電容器3施加交變電流。優(yōu)選地，所施加的交變電壓的頻率在IMHz和IOOMHz之間，如為 IOMHz0因而，可以說存在并聯(lián)諧振電路，其中包括兩個電容器2、3，并且可為被測物品9所解諧。優(yōu)選地，在電容器2、3后面連接有阻抗變換器5，其輸入導線51與測量局部電極23 連接在一起。而該阻抗變換器5的輸出導線59則將該阻抗變換器5與探測器電路6連接在一起。探測器電路6用于對電容器2、3的輸出信號進行模擬探測。在該圖6所示的實施例中，當交變電壓信號施加到電容器2、3后，會令測量電容器2的輸出信號倍增。以這種方式解調(diào)后的輸出信號會被輸出到探測器電路6的輸出導線69中。阻抗變換器5可使高阻抗的測量電容器2適合于低阻抗的探測器電路6。該解調(diào)輸出信號沿著輸出導線69流向估值電路7。該估值電路7會從解調(diào)輸出信號估計出該檢查的實際結(jié)果，并將輸出信號發(fā)送到設(shè)備的輸出導線79上。該結(jié)果可用于測量每單位長度中質(zhì)量的變化，或者用于辨識被測紗線9中的雜質(zhì)。而且通過采用適當?shù)墓乐捣椒ǎ踔吝€能確定雜質(zhì)的量化位置，并且根據(jù)具體情況還可確定雜質(zhì)的材料。估值電路 7可設(shè)計為模擬電路或者具有處理器的數(shù)字電路。EP0924513A1中公開了用于對被測紡織品中的實心雜質(zhì)進行電容式識別和量化方法和設(shè)備，這些方法和設(shè)備也可為本實用新型所采納。EP0924513A1，尤其是其中的段落W022]-[0034]，可作為參考引入本文件中。[0059]此處，由于上文對EP0924513A1的參考，關(guān)于估值方法的詳細描述是多余的。因而對此，僅說明至少可以采用兩種測量模式。在第一種測量模式中，用兩個不同的激勵頻率來進行測量。首先分別探測各激勵頻率所對應(yīng)的兩個同等類型的輸出信號(如被測電壓)，然后將這兩個輸出信號以適當方式相互整合或者關(guān)聯(lián)用于估值。在第二種測試模式中，用單一激勵頻率來進行測量，但輸出電壓和輸出電流均用作輸出信號。經(jīng)過適當估值后，電壓信號和電流信號間的相位偏移可提供關(guān)于紗線9的查尋信息。兩種測量模式的結(jié)合也是可行的，例如對多個頻率進行測量，并對各自在電壓信號和電流信號間的相位偏移進行測量。在圖6所示的優(yōu)選實施例中，阻抗變換器5被設(shè)計成集電極電路。在該集電極電路中，輸入導線51與晶體管52(優(yōu)選為雙極性晶體管)的基極53相連。在該雙極性晶體管的集電極54上施加常值工作電壓Vcc。而該雙極性晶體管52的發(fā)射極55則與輸出導線 59相連。多個電阻56-58用于設(shè)置該阻抗變換器5的工作點。根據(jù)本實用新型采用主動防護，例如將交變電壓施加到防護電極24. 1、24.2上， 所用施加方式應(yīng)使得至少在交變電壓方面，該防護電極24. 1,24.2與測量局部電極23具有幾乎相同的電勢。根據(jù)圖6所示的實施例，這可通過將集電極電路5的輸出導線59與防護電極24. 1,24. 2電連接來實現(xiàn)。由于集電極電路5具有較小的輸出阻抗，因此該集電極電路5的輸出信號可以用作防護電極24. 1,24. 2的輸入信號。圖7示出了圖6所示集電極電路5的替換例，即用具有運算放大器82的跨導倒數(shù)放大器作為阻抗轉(zhuǎn)換器。該運算放大器82的非反向輸入端+通過輸入導線81與測量局部電極23電連接。而該運算放大器82的反向輸入端_，則一方面通過反饋導線83與輸出導線89相連，另一方面又與防護電極24. 1,24.2電連接。然而，該替換例具有如下缺點運算放大器相當貴，而且至少在當今市場可獲取的運算放大器中，其要么輸入阻抗太低，要么帶寬太窄，使得激勵頻率在MHz范圍內(nèi)的運算放大器不能完全勝任。 還可以在測量電容器2中使用兩個以上的防護電極。通過將第二電容極板22再細分成多個測量局部電極及相應(yīng)的多個防護電極，可增加測量結(jié)果的本地分辨率。也可使用一個以上包括一個或多個防護電極的電容極板。對于本實用新型，也并不是必須使用具有平板電容電極的測量電容器，也可考慮使用其他形狀的電容器。上述實施例也可相互合
并在一起。
權(quán)利要求1.一種用于檢測實心線形物體的測量端，其特征在于包括測量電容器，所述測量電容器包括第一平板電容極板(21)、第二平板電容極板(22)，兩個平板電容極板(21、22)彼此平行，其間距為1 3mm;所述第二電容極板(22)包括三個彼此電絕緣的局部電極(23、24. 1,24. 2)，測量局部電極(23)位于中央，兩個防護電極(24. 1,24. 2)位于外部；三個局部電極(23,24. 1,24. 2) 之間分別通過兩個絕緣層(25. 1,25. 2)實現(xiàn)電絕緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測實心線形物體的測量端，其特征在于所述兩個防護電極(24. 1,24. 2)沿第二電容極板(22)的前邊緣相互連接，形成C形防護電極(24)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于檢測實心線形物體的測量端，其特征在于所述C形防護電極(24)的兩個邊緣沿第二電容極板22的后邊緣連接并閉合，形成環(huán)形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3任一項所述的用于檢測實心線形物體的測量端，其特征在于所述第二平板電容極板(22)的另一側(cè)設(shè)有第三平板電容極板(32)，第三平板電容極板 (32)與所述第一平板電容極板(21)相對于第二平板電容極板(22)對稱設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測實心線形物體的測量端，其特征在于所述兩個平板電容極板(21,22)的間距為1. 5 2. Omm0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測實心線形物體的測量端，其特征在于所述兩個平板電容極板(21,22)的厚度為0.8士0.05mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的用于檢測實心線形物體的測量端，其特征在于所述兩個平板電容極板的外表面涂有鎳層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測實心線形物體的測量端，其特征在于所述兩個防護電極(24. 1,24. 2)的高度為1 士0. 05mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測實心線形物體的測量端，其特征在于所述兩個絕緣層(25. 1,25. 2)的高度為 0. 5士0. 05mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測實心線形物體的測量端，其特征在于所述測量局部電極(23)的高度為4士0.05mm。
專利摘要本實用新型公開了一種用于檢測實心線形物體的測量端，包括測量電容器，所述測量電容器包括第一平板電容極板、第二平板電容極板，兩個平板電容極板彼此平行，其間距為1～3mm；所述第二電容極板包括三個彼此電絕緣的局部電極，測量局部電極位于中央，兩個防護電極位于外部；三個局部電極之間分別通過兩個絕緣層實現(xiàn)電絕緣。本實用新型通過電容裝置對梳棉條、粗紗、紗線或織物等實心、細長的紡織品進行測試，能夠探測雜質(zhì)或辨識每單位長度內(nèi)質(zhì)量的變化。本實用新型的輸出信號與被測物品在橫向方向上的位置無關(guān)，對空間的要求也較低。
文檔編號G01N27/24GK202049133SQ201120121020
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
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