DE1050555B - - Google Patents

Description

Die Dicke dielektrischer Stoffe, wie Papier, Gummi u. ä. wird nach den Regeln der Technik so gemessen, daß der zu messende Stoff einem Kondensator als Dielektrikum dient. Die Größe der Kapazität des Kondensators wird gemessen und gibt damit direkt die Dicke des jeweiligen Stoffes an.The thickness of dielectric materials such as paper, rubber, etc. is measured according to the rules of technology in such a way that that the substance to be measured serves as a dielectric for a capacitor. The size of the capacity of the Capacitor is measured and thus directly indicates the thickness of the respective substance.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß bei gewissen Arten und Dicken von Stoffen die Kapazitätsunterschiede sehr klein werden, so daß diese mit den üblichen technischen Mitteln nur sehr annähernd gemessen werden können. Die zum Teil notwendigen großen Kondensatorplatten verbieten die Messung von Gütern geringer Ausdehnung.This method has the disadvantage that with certain types and thicknesses of fabrics, the differences in capacity are very small, so that these with the conventional technical means can only be measured very approximately. Some of the necessary large capacitor plates prohibit the measurement of goods of small dimensions.

Es ist auch eine Einrichtung zur elektrischen Messung von Foliendicken, insbesondere im fortlaufenden Arbeitsgang, bekannt, die auf einer kapazitiven Vergleichsmessung beruht. Die Folie wird dabei durch zwei Meßelektroden hindurchgeführt, die mit einem veränderbaren, in Dicken geeichten Kondensator in einem Meßkreis liegen, der von einem kleinen Hochfrequenzgenerator mit gewobbelter Frequenz angestoßen wird. Die Änderung der Resonanzfrequenz des Meßkreises, die durch Dickenänderung der zu messenden Folie hervorgerufen wird, dient dabei als Maß für diese Dickenänderung.It is also a device for the electrical measurement of film thicknesses, especially in continuous Operation, known, which is based on a capacitive comparison measurement. The slide is doing this passed through two measuring electrodes with a variable, calibrated capacitor lie in a measuring circuit that is swept by a small high-frequency generator with Frequency is triggered. The change in the resonance frequency of the measuring circuit caused by the change in thickness caused by the film to be measured serves as a measure for this change in thickness.

Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß zur Erzielung einer ausreichenden Meßgenauigkeit ein erheblicher apparativer Aufwand erforderlich ist und an die Genauigkeit der Schaltungselemente hohe Anforderungen gestellt werden müssen. Insbesondere muß die Frequenz des Generators, um welche die durch die Wobbelung hervorgerufenen Frequenzschübe erfolgen, außerordentlich stabil sein.The disadvantage of this method is that to achieve sufficient measurement accuracy a considerable outlay in terms of equipment is required and the accuracy of the circuit elements is high Requirements must be made. In particular, the frequency of the generator to which the the frequency surges caused by the wobble must be extremely stable.

Es ist ferner ein Verfahren zur elektronischen Längenmessung bekannt, bei welchem die Werte zweier von dem Meßobjekt gesteuerter Induktivitäten durch eine Steuerspannung getrennt über den gleichen Verstärker verstärkt werden, wobei die Differenzspannung eine Kompensationseinrichtung so steuert, daß ein Selbstabgleich der Meßeinrichtung und zugleich eine den Abmessungen des Meßobjektes entsprechende Anzeige erfolgt. Die von den Induktivitäten bestimmten Spannungen von höherer Frequenz werden dabei je einer um 180° phasenverschobenen Halbwelle einer niederfrequenten Wechselspannung überlagert. Soll das bekannte Verfahren beispielsweise zur Dickenmessung von Blechbahnen angewen det werden, so wird die Blechbahn von einem Meßstift abgetastet, der den induktiven Geber steuert.A method for electronic length measurement is also known in which the values two inductances controlled by the DUT separated by a control voltage across the same Amplifiers are amplified, the differential voltage controlling a compensation device in such a way that that a self-adjustment of the measuring device and at the same time one corresponding to the dimensions of the test object Display takes place. The higher frequency voltages determined by the inductances are each a 180 ° phase shifted half-wave of a low-frequency alternating voltage superimposed. Should the known method be used, for example, for measuring the thickness of sheet metal webs det, the sheet metal web is scanned by a measuring pin that controls the inductive transmitter.

Die Erfindung betrifft eine derartige Einrichtung zur elektrischen Dickenmessung mittels zweier miteinander zu vergleichender Wechselspannungen, welche zwei um 180° phasenverschobenen Trägerspannungen niedrigerer Frequenz überlagert werdenThe invention relates to such a device for electrical thickness measurement by means of two together to be compared alternating voltages, which are two carrier voltages phase-shifted by 180 ° lower frequency are superimposed

Einrichtung zur elektrischen Dickenmessung dielektrischer StoffeFacility for electrical thickness measurement dielectric materials

Anmelder: Richard Mästling, Ulm/Donau, Römerstr. 12, und Dipl.-Ing. Hans Schimmelbusch, Ulm/Donau, Sedanstr. 60Applicant: Richard Mästling, Ulm / Danube, Römerstr. 12, and Dipl.-Ing. Hans Schimmelbusch, Ulm / Danube, Sedanstr. 60

Dipl.-Ing. Hans Schimmelbusch, Ulm/Donau, ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Hans Schimmelbusch, Ulm / Danube, has been named as the inventor

und nach Verstärkung im gleichen Verstärkungskanal in dem Meßkreis, der auf ihre Differenz anspricht, die Abweichung des Meßgutes von einem Vergleichswert anzeigen. and after amplification in the same amplification channel in the measuring circuit that responds to their difference, show the deviation of the material to be measured from a comparison value.

Gemäß der Erfindung wird zur Dickenmessung dielektrischer Stoffe eine derartige Einrichtung so ausgebildet, daß bei kapazitiver Steuerung der Meßkondensator, der das Meßgut als Dielektrikum aufnimmt, zusammen mit dem einstellbaren Vergleichskondensator die eine Seite eine Brückenschaltung bildet, auf deren anderer Seite die~Primärwicklungen zweier sekundärseitig von den phasenverschobenen Trägerspannungen gespeisten und symmetrisch an den Verstärkereingang angeschlossenen Übertrager liegen, und daß die höherfrequente Spannung in der Brückendiagonale zwischen dem Meß- und dem Vergleichskondensator einerseits und den Primärwicklungen der Übertrager andererseits zugeführt wird.According to the invention, such a device is designed for measuring the thickness of dielectric materials in such a way that that with capacitive control the measuring capacitor, which takes up the material to be measured as a dielectric, together with the adjustable comparison capacitor, one side is a bridge circuit forms, on the other side of which the ~ primary windings of two secondary side of the phase-shifted Carrier voltages fed and symmetrically connected to the amplifier input transformer lie, and that the higher-frequency voltage in the bridge diagonal between the measuring and the comparison capacitor on the one hand and the primary windings of the transformer on the other hand.

Die gemäß der Erfindung ausgebildete Einrichtung hat gegenüber der erwähnten Einrichtung zur elektronischen Längenmessung mit induktiver Steuerung den Vorteil, daß die kapazitive Steuerung, bei der der Meßkondensator das Meßgut als Dielektrikum aufnimmt, zur Dickenmessung, insbesondere zur Dickenmessung an der laufenden Bahn wesentlich besser geeignet ist. Insbesondere braucht die dielektrische Stoffbahn nicht von einem Meßstift abgetastet zu werden, wie dies bei der bekannten Anordnung zur Steuerung des induktiven Gebers erforderlich ist.The device designed according to the invention has compared to the aforementioned device for electronic Length measurement with inductive control has the advantage that the capacitive control, in which the Measuring capacitor takes up the material to be measured as a dielectric, for thickness measurement, in particular for thickness measurement is much better suited to the running track. In particular, the dielectric needs Fabric web not to be scanned by a measuring pin, as is the case with the known arrangement for Control of the inductive encoder is required.

Gegenüber der gleichfalls erwähnten Einrichtung zur elektrischen Dickenmessung mittels eines Kapazitätsvergleiches, bei der die Resonaaizfrequenzänderung eines den Meßkondensator enthaltenden Meß-Compared to the also mentioned device for electrical thickness measurement by means of a capacitance comparison, at which the resonance frequency change of a measuring capacitor containing the measuring capacitor

809 749/188809 749/188

Claims (1)

3 43 4 kreises mit Hilfe eines Wobbeigenerators bestimmt demoduliert, verbleibt eine rechteckförmige Wechselwird, hat die Einrichtung gemäß der Erfindung den spannung der Netzfrequenz bestimmter Phasenlage Vorteil apparativer Einfachheit. An die Schaltungs- zu dieser.circle demodulated with the help of a wobble generator, a rectangular alternation remains, the device according to the invention has the voltage of the mains frequency of a certain phase position Advantage of simplicity of equipment. To the circuit to this one. elemente brauchen bei der Einrichtung gemäß der Wird diese Spannung auf die Gitter einer Duo-Erfindung bei vergleichbarer Meßgenauigkeit keine 5 triode R_z gegeben, die anodenseitig mit Wechseiso hohen Genauigkeitsanforderungen gestellt zu spannung der gleichen Frequenz und Phasenlage wie werden wie bei der bekannten Anordnung. die Gitter von Rohr R₁ und R₂ betrieben wird, tretenelements need in the device according to the If this voltage is given to the grid of a Duo invention with comparable measurement accuracy no 5 triode R _z , the anode side with Wechseiso high accuracy requirements are made to voltage of the same frequency and phase position as in the known arrangement. the grid operated by tube R ₁ and R ₂ occurs Insbesondere entfällt die Notwendigkeit eines an den Kathodenwiderständen Spannungen auf, die hochstabilen Wobbeigenerators. Durch die bei der das Kompensationswerk K in der Richtung der MaßErfindung vorgesehene Ausbildung des Meßkreises io abweichung der Stoffbalin so lange drehen, bis über als Brückenschaltung, in deren Diagonale die höher- Kondensator C₃ die Differenz ausgeregelt ist.
frequente Meßspannung eingespeist wird, bestehen Die Regelrichtung gibt die Difterenzrichtung und hinsichtlich der Konstanz des betreffenden Generators der Regelhub die Differenzgröße an. Das Kompenkeine besonders hohen Anforderungen. sationswerk kann also unmittelbar auf die gesuchtenIn particular, there is no need for voltages across the cathode resistors, the highly stable wobble generator. Due to the fact that the compensation mechanism K in the direction of the MaßErfindung formation of the measuring circle io deviation of the Stoffbalin so long rotate until over as a bridge circuit, in the diagonal of which the higher capacitor C ₃ the difference is corrected.
The control direction specifies the direction of difference and, with regard to the constancy of the relevant generator, the control stroke specifies the difference variable. The Kompen does not have particularly high requirements. sationswerk can therefore directly access the searched Als Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die 15 Größen eingeeicht werden.,As an embodiment of the invention shows the 15 sizes to be calibrated., Zeichnung eine Anlage, bei welcher zwischen den Da bei diesem Verfahren zusammen mit der Emp-Drawing of a system in which between the parties involved in this process together with the recipient Platten eines Kondensators C₁ die zu messende findlichkeit auch die Genauigkeit steigt, kann diePlates of a capacitor C ₁ the sensitivity to be measured can also increase the accuracy Bahn D eines dielektrischen Stoffes hindurchläuft. Verstärkung sehr hoch getrieben werden. Es ist soWeb D of a dielectric material passes through it. Gain can be driven very high. It is so Ein Generator G liefert die hochfrequente Meß- möglich, Güter unter Bedingungen zu messen, dieA generator G supplies the high-frequency measurement possible to measure goods under conditions that spannung, die über den Kondensator C₁ als Wider- 20 vordem eine Messung erschwerten oder sogar wegenvoltage, the anterior via the capacitor C ₁ as a resistance 20, a measurement difficult, or even because of stand am Übertrager U₁ als Verbraucher liegt. Der der mangelnden Genauigkeit wertlos machten.
Widerstand wird durch die verschiedene Dicke derstood at the transformer U ₁ as a consumer. Which made the lack of accuracy worthless.
Resistance is determined by the different thickness of the Stoffbahn D verändert. Am Übertrager U₂ liegt die Patkntansphuch:
/Spannung des Generators G in einer Größe, die durch
/den Kondensator C₂ als Widerstand bestimmt ist. Die 25 Einrichtung zur elektrischen Dickenmessung Skala des veränderlichen Kondensators C₂ kann direkt mittels zweier miteinander zu vergleichender in verlangter Stoffdicke geeicht sein. Wechselspannungen, welche zwei um 180° phasenAuf dem Gitter des Rohres R₁ und dem des Rohres verschobenen Trägerspannungen niedrigerer Fre-R₂ liegen z. B. netzfrequente Steuerspannungen von quenz überlagert werden und nach Verstärkung solcher Größe, daß die Rohre schon beim Anlauf der 30 im gleichen Verstärkungskanal in dem Meßkreis, negativen Halbwelle gesperrt werden. Die Steuer- der auf ihre Differenz anspricht, die Abweichung spannungen sind um 180° phasenverschoben. des Meßgutes von einem Vergleichswert an-Damit liegt während der Sperrhalbwelle vom Rohr zeigen, dadurch gekennzeichnet, daß bei kapazi-R₁ die Spannung des Übertragers O₁ über den Span- tiver Steuerung der Meßkondensator (C₁), der das nungsteiler aus Kondensator C₃ und Widerstand r am 35 Meßgut (D) als Dielektrikum aufnimmt, zusammen Verstärker und während der Sperrhalbwelle vom mit dem einstellbaren Vergleichskondensator (C₂) Rohr R₂ analog die Spannung von U₂ über C₄ und r_v die eine Seite eine Brückenschaltung bildet, auf Wird angenommen, daß die Stoffbahn dem Soll- deren anderer Seite die Primärwicklungen zweier maß entspricht und Kondensator C₃ auf den gleichen sekundärseitig von den phasenverschobenen Wert wie Kondensator C₄ eingestellt ist, sind die 40 Trägerspannungen gespeisten und symmetrisch Spannungswerte während beider Steuerspannungs- an den Verstärkereingang angeschlossenen Uberhalbwellen gleich. Werden diese hochfrequent ver- träger (U₁, U₂) liegen, und daß die höherfreqente stärkt und demoduliert, verbleibt keine Spannung. Spannung(G) in der Brückendiagonale zwischen Es wird also keine Funktion ausgelöst. dem Meß- und dem Vergleichskondensator einerWeicht jetzt das Sollmaß der Stoffbahn nach einer 45 s'eits und den Primärwicklungen der Übertrager Richtung vom Normal ab, ist je nach Richtung der andererseits zugeführt wird.Panel D changed. The patent requirement is on the transformer U _2:
/ Voltage of the generator G in a size that by
/ the capacitor C ₂ is intended as a resistor. The 25 device for electrical thickness measurement scale of the variable capacitor C ₂ may be calibrated directly by means of two with each other to be compared in REQUESTED material thickness. Alternating voltages, which two phases by 180 ° On the grid of the pipe R ₁ and that of the pipe shifted carrier voltages of lower Fre-R ₂ are e.g. B. mains-frequency control voltages of frequency are superimposed and after amplification of such a size that the tubes are blocked even at the start of the 30 in the same amplification channel in the measuring circuit, negative half-wave. The controller responds to their difference, the deviation voltages are 180 ° out of phase. of the material to be measured from a comparative value to show during the blocking half-wave from the pipe, characterized in that with capacitive R _1, the voltage of the transformer O ₁ via the voltage control of the measuring capacitor (C ₁ ), which divides the voltage from capacitor C ₃ and resistance r at 35 measured material (D) as dielectric, together amplifier and during the blocking half-wave from tube R _{2 with the adjustable comparison capacitor (C 2} ) analogously the voltage from U ₂ through C ₄ and r _v one side forms a bridge circuit If it is assumed that the web of material corresponds to the nominal _{value on the other side, the primary windings of two measure and capacitor C 3 is set} to the same secondary side of the phase-shifted value as capacitor C ₄ , the 40 carrier voltages are fed and symmetrical voltage values during both control voltage over half-waves connected to the amplifier input. If these are with higher frequencies (U ₁ , U ₂ ) and the higher frequency amplifies and demodulates, no voltage remains. Tension (G) in the bridge diagonal between No function is triggered. The nominal dimension of the fabric web now deviates from the measuring and comparison capacitors after a 45 side and the primary windings of the transformer direction from the normal, depending on the direction which is fed on the other side. Abweichung entweder die Spannung über Über- Deviation either the voltage over träger U₁ größer als die über U₂, oder umgekehrt. In Betracht gezogene Druckschriften:more sluggish U ₁ than the one above U ₂ , or vice versa. Considered publications: Wird diese hochfrequente Spannung verstärkt und Deutsche Patentschriften Nr. 910 228, 844 071.If this high-frequency voltage is amplified and German Patent Nos. 910 228, 844 071. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings Q S09 749/188 2.59Q S09 749/188 2.59