DE1598456B2

DE1598456B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung von die Dielektrizitätskonstante beeinflussenden Eigenschaften eines Materials. Ausscheidung aus: 1798449

Info

Publication number: DE1598456B2
Application number: DE1598456A
Authority: DE
Inventors: Warren Edgar Needham Benson Jun.; Ralph Francis Plainville Cragin
Original assignee: Kingsbury Technology Inc Norwood Mass (vsta)
Current assignee: Kingsbury Technology Inc Norwood Mass (vsta)
Priority date: 1966-09-14
Filing date: 1967-02-01
Publication date: 1974-05-16
Also published as: AT295890B; AT321003B; SE345013B; FR1508583A; FI51408B; NO133603B; FI51535B; SE360470B; FI753499A; DE1598456A1; DE1598456C3; FI51408C; US3488758A; GB1177984A; DE1798449B2; GB1177981A; DE1798449A1; NO133603C; NO130167B; FI51535C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von die Dielektrizitätskonstante beeinflussenden Eigenschaften eines Materials, welches zumindest in geringem Maße komprimierbar ist, insbesondere des Feuchtigkeitsgehalts, der Zusammensetzung und der

Dichte, bei dem das Material zwischen die Platten eines Meßkondensators, der als frequenzbestimmendes Element im Schwingkreis eines Meßoszillators enthalten ist, gebracht wird und bei dem der Frequenzunterschied zwischen einer ersten und zweiten Meßstellung der Platten gemessen wird.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Messen von die Dielektrizitätskonstante beeinflussenden Eigenschaften eines Materials, welches zumindest in geringem Maße komprimierbar ist, insbesondere des Feuchtigkeitsgehalts, der Zusamensetzung und der Dichte; mit einem Kondensator, der das Material zwischen seinen in ihrem Abstand verstellbaren Platten aufnimmt und als frequenzbestimmendes Element im Schwingkreis eines Meßoszillators enthalten ist; und mit einer Meßeinrichtung zum Messen des Frequenzunterschieds zwischen einer ersten und zweiten Meßstellung der Platten.

Beim Umgang mit Werkstoffen ist es oft notwendig, Eigenschaften wie Feuchtigkeitsgehalt, Zusam- ) i mensetzung, Dichte u. dgl. zu messen. Beispielsweise beeinflußt der Feuchtigkeitsgehalt das physikalische und chemische Verhalten von Werkstoffen; er trägt auch zum Materialgewicht und damit zum Rechnungswert bei.

Dies ist der Fall in der Papier- und Papierstoff-Industrie, wo das Enderzeugnis für die Verschiffung nach anderen Behandlungszentren oft aus Faserplatten besteht. Die Blätter, die die Beschaffenheit von schwerem Löschpapier haben, werden Pulpe genannt. Sie werden aufeinandergelegt zwecks Bildung von Ballen. Die Ballen werden zusammengepreßt, um ihr Volumen zu verringern und für die Verschiffung umreift. Der Rechnungswert der Ballen ist durch das Gewicht der Trockenfaser mit einer festgesetzten Spanne für den Prozentgehalt an Feuchtigkeit bestimmt. Demzufolge gestattet eine genaue Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes eine genaue Festsetzung der Kosten. Überdies werden auch die Verschiffungskosten vom Feuchtigkeitsgehalt beeinflußt, soweit sie auf dem Bruttogewicht beruhen. Außerdem kann die weitere Behandlung an den Empfangsstellen erfordern, daß der Feuchtigkeitsgehalt in Rechnung gestellt wird, da viele chemische Prozesse nach dem Trockengewicht der zu behandelnden Zellulosefaser gesteuert werden.

Eine der Techniken zur Messung einer selektiven Werkstoffeigenschaft bedient sich der Tatsache, daß eine elektrische Materialkonstante, wie etwa die Dielektrizitätskonstante, für die selektive, zu prüfende Eigenschaft maßgeblich sein kann. Beispielsweise ergibt sich bei wachsendem Feuchtigkeitsgehalt eines Werkstoffes unter Konstanthaltung anderer Eigenschaften ein entsprechender Zuwachs der Dielektrizitätskonstante. Bei Verwendung dieser Technik wird gewöhnlich der Werkstoff als Dielektrikum einer Kapazitäts-Meßzelle verwendet. Die Zelle kann so kalibriert sein, daß eine angezeigte Änderung in der Kapazität ein Maß für die ausgewählte Eigenschaft ist. Gleichzeitig ist dafür Sorge zu tragen, daß die angezeigte Änderung in der Kapazität auch zu dem in Prüfung befindlichen Material gehört und nicht merklich durch störende Effekte beeinflußt ist, wie Kapazitätswechsel im inaktiven Teil, die zur Kapazitäts-Meßzelle gehören und eine Drift in der Nenn-Frequenz eines mit der Testzelle verwendeten Oszillators.

Bei Werkstoffen, die auf Stückbasis behandelt werden, wie Ballen von Papierfaser, kann das Dielektrikum ein ganzes Stück, z. B. einen Ballen von 245 kg umfassen, aber auch ein Muster sein, beispielsweise ein Blatt oder ein Teil eines Blattes aus einem Stück. Die Entnahme von Mustern hat den Nachteil, daß der BehandlungsVorgang gestört und daß geschickte Arbeit beim Umgang und Prüfen des Musters erforderlich wird. Außerdem braucht ein Muster infolge von Schwankungen innerhalb eines Stücks nicht für die zu bestimmende Eigenschaft repräsentativ zu sein. Diese Bedingung trifft besonders für Ballen von Papierstoff zu. Auf der anderen Seite kann die Verwendung einer ganzen Einheit als Dielektrikum gleichfalls den Behandlungsvorgang komplizieren und hat bei Massen-Ware den Nachteil, daß eine Testzelle im Großmaßstab erforderlich wird. Eine solche Zelle kann infolge ihrer Größe und Ausbildung Streukapazitäts-Effekte zeigen, die die Genauigkeit jeder Messung, die gemacht wird, ernstlich benachteiligen.

Überdies kann das Behandlungsverfahren zu einem Endprodukt solchen Zustands führen, daß eine für die Messung ausgewählte Eigenschaft nicht mit ausreichender Präzision isoliert werden kann. Im Falle der Papierfaser werden beispielsweise die Ballen, die oft das Enderzeugnis darstellen, mit Metallbändern umreift. Die Gegenwart der Bänder stört jede Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes, die auf der Verwendung der Ballen als dielektrisches Medium einer Kapazitäts-Meßzelle beruht.

Aus der USA.-Patentschrift 3 025 465 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Nach dem Verfahren dieser Patentschrift sind jedoch in nachteiliger Weise jeweils vier Frequenzmessungen erforderlich:

a) Es ist eine Messung der Probe bei einem ersten festgelegten Abstand der Elektroden erforderlich, d h. bei einem während der Messung festgehaltenen Abstand, und

b) es ist weiterhin eine zweite Messung der Probe bei einem zweiten festen Abstand notwendig sowie

c) eine dritte Messung mit Luft oder einem anderen Bezugsmaterial, bei einem ersten festen Abstand, und schließlich

d) eine vierte Messung mit Luft bei einem zweiten festen Abstand.

Darüber hinaus ist es dann bei dem Verfahren nach der USA.-Patentschrift 3 025 465 erforderlich, das Verhältnis des Unterschiedes in den Frequenzen der Schritte a) und b) zu berechnen, welches nach der USA.-Patentschrift ein Maß für die Elektrizitätskonstante des Materials sein soll. Außerdem ist eine entsprechende Maßnahme hinsichtlich des Unterschiedes der Frequenzen der Schritte c) und d) erforderlich, wodurch man nach der genannten USA.-Patentschrift die Dielektrizitätskonstante der Luft erhält, so daß man schließlich zur Dielektrizitätskonstanten des Materials relativ zur Luft gelangt, wie es gemäß der USA.-Patentschrift 3 025 465 angestrebt wird. Um nun den Feuchtigkeitsgehalt des Materials nach dem Verfahren gemäß dieser Patentschrift abzuleiten, ist es weiterhin noch erforderlich, eine Tabelle zu besitzen, welche die Beziehungen zwischen der absoluten Dielektrizitätskonstante und dem Feuchtigkeits-

gehalt des zu messenden Materials bei der Basisfrequenz des Tests wiedergibt.

Die USA.-Patentschrift 3 025 465 gibt die technisehe Lehre, daß es wesentlich bzw. entscheidend ist, die Veränderung der Dielektrizitätskonstanten, die durch die Veränderung des Abstandes hervorgerufen wird, vernachlässigbar klein zu halten, so daß es infolgedessen auch unabdingbar für das bekannte Verfahren ist, die Veränderung des Volumens der Zelle und die Veränderung der Dichte des Materials während der Messungen vernachlässigbar klein zu halten. In den Berechnungen nach der USA.-Patentschrift 3 025 463 wird notwendigerweise davon ausgegangen, daß sich die Dielektrizitätskonstante während der Messungen nicht ändert. Aus diesen Gründen ist es wichtig, daß die Elektroden während jeder Messungen praktisch unverändert bleiben.

Aus den vorstehenden Ausführungen erkennt man die Schwierigkeiten, die Zeitaufwendigkeit und die gesamte Nachteiligkeit, die das bekannte Verfahren nach der USA -Patentschrift 3 025 465 aufweist, um zum Feuchtigkeitsgehalt des untersuchten Materials zu gelangen.

Es darf auch in diesem Zusammenhang nicht übersehen werden, daß sich gerade aus der Förderang, nach welcher die Abstandsänderung zwischen den Messungen vernachlässigbar sein soll, auch eine Aufwendigkeit in der Verfahrensdurchführung insofern ergibt, als es aus Genauigkeitsgründen nicht möglich ist, eine einfache Höhenveränderung durch eine Art Preßhub vorzunehmen, sondern es ist vielmehr bei dem Verfahren nach der USA.-Patentschrift 3 025 465 notwendig, genau kalibrierte Zwischenscheiben in eine ebenfalls genau bzw. reproduzierbar eingebaute Zellenkonfiguration einzufügen und auszubauen, da sich diese kleinen, nach der USA.-Patentschrift 3 025 465 angestrebten, vernachlässigbaren Abstandsänderungen unter Konstanthaltung der sonstigen Zellenverhältnisse nicht mit der erforderliehen Genauigkeit erzielen lassen. Diese, dem bekannten Verfahren immanente Forderung hat notwendigerweise zur Folge, daß es erforderlich ist, die Zelle zwischen den Messungen auseinanderzunehmen und wieder zusammenzubauen, um die Zwischenlegscheibe einzufügen bzw. herauszunehmen. Das muß wegen der erforderlichen vier Messungen nach Messungsbeginn mindestens dreimal erfolgen, nämlich zwischen der ersten und zweiten Messung, sowie zwischen der zweiten und dritten Messung und schließlich zwischen der dritten und vierten Messung Abgesehen von der Zeitaufwendigkeit der Messung an sich führt die für die Messung nach der USA.-Patentschrift 3 025 465 benötigte lange Gesamtmeßzeit dazu, daß eine Drift in der Frequenz des Oszillators sowie andere Veränderungen in der Zwischenzeit auftreten und dadurch die Genauigkeit des bekannten Verfahrens stark beeinträchtigen. Neben den unvermeidbaren Fehlern, die bei dem Verfahren nach der USA.-Patentschrift auf Grund des Vergleichs der berechneten Werte mit Handbuchweiten hervorgerufen werden, ist auch eine weitere Fehlerhaftigkeit der erhaltenen Werte durch die Annähme bedingt, daß keine Veränderung der Dielektrizitätskonstante durch Veränderung des Abstandes der Elektroden hervorgerufen wird.

Endlich macht die Zeitaufwendigkeit der Technik nach der USA.-Patentschrift 3 025 465 diese Technik ungeeignet für die Verwendung bei der Massenproduktion, d. h. zur Messung der Feuchtigkeit von Pulpeballen in der Papier- und Zellstoffindustrie od. dgl. Das Verfahren nach der USA-Patentschrift 3 025 465 ging davon aus, daß eine Veränderung des Elektrodenabstandes ohne Veränderung die Dielektrizitätskonstanten des Materials eine Frequenzveränderung im Oszillator hervorruft, die gemessen werden kann, um die absolute Dielektrizitätskonstante des Materials zu messen. Es ist jedoch bei der Beurteilung der vorliegenden Erfindung zu beachten, daß der Erfinder des Verfahrens nach der USA.-Patentschrift 3 025 465 gerade nicht zu dem Ergebnis gekommen ist, daß eine Veränderung des Abstandes, die ausreicht, um die Dielektrizitätskonstante des Materials meßbar zu verändern und eine Kalibrierung der Anzeigeeinrichtung zur Ablesung der sich ergebenden Frequenzveränderung als Maß des Feuchtigkeitsgehalts bereits genügt, um über diese Abstandsveränderung den Feuchtigkeitsgehalt direkt zu messen, ohne daß es erforderlich ist, den beschwerlichen dritten und vierten Meßschritt sowie den fünften Schritt, der in der Berechnung besteht, und den sechsten Schritt, der im Vergleich der erhaltenen Werte '(-mit Handbuchwerten zu sehen ist, in Verbindung mit einem wiederholten Auf- und Abbau der Zelle durchzuführen.

Anders ausgedrückt bedeutet das, daß man bei dem Verfahren nach der USA.-Patentschrift 3 025 465 wegen der Messung der absoluten Dielektrizitätskonstanten des Materials davon ausgegangen ist, daß es bei diesem Verfahren wesentlich ist, diese Dielektrizitätskonstante durch die Abstandsveränderung der Platten nicht zu verändern. Infolgedessen war man gezwungen, derart geringe Abstandsveränderungen zu wählen, daß dadurch keine meßbare Änderung der Dielektrizitätskonstanten des zu messenden Materials hervorgerufen werden sollte; aus dem gleichen Grunde war man gezwungen, die Messungen durchzuführen, während sich die Platten im Ruhezustand befinden, wodurch die bekannte Technik für die Verwendung im Rahmen der Massenproduktion nicht geeignet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen die Messung der die Dielektrizitätskonstante beeinflussenden Eigenschaften eines Materials, insbesondere die Messung des Feuchtigkeitsgehalts einfacher, schneller und unkomplizierter, insbesondere auch im Rahmen der Überprüfung bei der Massenproduktion erfolgen kann

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, daß die Dichte des Materials beim Übergang der Platten von der ersten in die zweite Meßstellung unter merklicher Änderung der Dielektrizitätskonstanten verändert und die aus diesen beiden Meßstellungen abgeleitete Differenzfrequenz als Maß für die Materialeigenschaft genommen wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich nach der Erfindung dadurch aus, daß der Hub der Platten zwischen der ersten und zweiten Meßstellung derart bemessen ist, daß die Dichte des Materials beim Übergang der Platten von der ersten in die zweite Meßstellung unter merklicher Änderung der Dielektrizitätskonstanten veränderbar ist.

Es erscheint wichtig, hier ausdrücklich darauf hinzuweisen, daß gegenüber der USA.-Patentschrift 3 025 465 eines der Prinzipien der vorliegenden Er-

findung darin besteht, daß eine meßbare Verände- mit den Preßteilen verbunden, die zur Komprimierung des Abstandes der Platten zwischen den Mes- rung der Materialien verwendet werden,
sungen erfolgt. ■ Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Ge-

Die Benutzung dieses Prinzips zum Zwecke einer genstand der Unteransprüche:

direkten Messung des Feuchtigkeitsgehalts durch Ver- 5 Für die komprimierende Vorrichtung ist die Diänderung des Abstandes der Elektroden bringt einen elektrizitätskonstante in gegebener Höhe primär eine erheblichen Vorteil der Einfachheit, Schnelligkeit und Konstante des Feuchtigkeitsgehaltes. Da überdies der Unkompliziertheit. Es ist hierbei möglich, das An- Feuchtigkeitsgehalt gemessen wird, während die Mazeigegerät, d. h. beispielsweise einen Zähler, so zu terialien unter Druck stehen, was mit einem reguläkalibrieren, daß die Frequenzveränderung, die durch io ren Arbeitsgang in der Behandlungsfolge zusammendiese Abstandsveränderung hervorgerufen wird, di- fällt, befindet sich kein Luftspalt zwischen den Platrekt als Maß des Feuchtigkeitsgehalts angezeigt wird. ten der Vorrichtung, der Fehler einführt. Überdies Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden nicht wird die Messung vor der Umreifung durchgeführt, nur der dritte bis sechste Verfahrensschritt des be- womit deren Vorhandensein als zusätzliche Fehlerkannten Verfahrens, nämlich die obigen Meßschritte 15 quelle beseitigt wird.

c) und d) sowie der letzte Schritt und der Vorgang des Die Erfindung wird in Verbindung mit den Figu-

Vergleichs mit Handbuchwerten, ausgeschaltet, son- ren der Zeichnung an bevorzugten Ausführungsfor-

dern das erfindungsgemäße Verfahren eliminiert auch men nachstehend näher erläutert.

Fehlerhaftigkeiten auf Grund einer unvermeidbaren F i g. 1 ist ein Blockschaltbild einer generellen

Veränderung der Dielektrizitätskonstanten, die nach 20 Meß vorrichtung;

der Technik gemäß der USA -Patentschrift 3 025 465 F i g. 2 ist eine nähere perspektivische Ansicht

bei aller dort geforderten Vernachlässigbarkeit dieser einer Meßzelle nach der F i g. 1;

Veränderung ignoriert wird. F i g. 3 ist eine schematische Darstellung in Block-

Diese außerordentlich einfache Meßmöglichkeit, form, die eine Meßzelle mit einer Abgleich-Einheit

die durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagen 25 nach F i g. 1 näher zeigt, und

wird, erlaubt es auch, die Messungen vollautomatisch F i g. 4 ist ein schematisches Blockdiagramm einer in Abhängigkeit von der Bewegung der Platten in Vorrichtung, die der in Fig. 3 gezeigten ähnlich ist, Bezug aufeinander im Gegensatz zu der Lehre der jedoch unter Zusatz einer Spezial-Anzeigeeinheit. USA.-Patentschrift 3 025 465 durchzuführen, wobei Bei den Zeichnungen stellt F i g. 1 eine allgemeine der Abstand bei der Erfindung während der Dauer 30 Meßvorrichtung dar. Diese besteht aus drei Grundder Messung und zwischen den Messungen wesent- Einheiten: einer Testeinheit 100, einer Abgleicheinlich geändert wird, so daß entsprechende" Änderun- heit 200 und einer Meßeinheit 300.
gen der Dielektrizitätskonstanten des Materials auf- Die Testeinheit 100 enthält eingebaut einen Kontreten, densator, wie in F i g. 2 mit mehr Einzelheiten gezeigt.

Mit der Erfindung wird demgemäß eine Erleichte- 35 Obwohl die Testeinheit 100 vorteilhafterweise eine

rung der Messung selektiver Eigenschaf ten von Werk- reguläre Behandlungsfunktion hat, kann sie unter

stoffen erreicht. Außerdem ist die Durchführung von Umständen nur einer Testfunktion dienen. In jedem

Präzisionsmessungen des Feuchtigkeitsgehaltes in Fall kann eine Testeinheit 100 der in F i g. 2 gezeig-

Test-Materialien möglich. ten Art als ein variabler Kondensator betrachtet wer-

Auf Grund der Erfindung wird die Vermeidung 40 den, dessen Dielektrikum vom Material zwischen seistörender Effekte, wie Änderungen, die durch den nen Platten bestimmt wird und dessen Kapazität soinaktiven Teil der Meßeinheit und durch eine Nenn- wohl vom Dielektrikum und dem Abstand der Platwert-Drift in dem in der Meßzelle verwendeten In- ten abhängt, beispielsweise dem Schließungsgrad strumentarium verursacht werden und das angezeigte einer Ballenpresse, die die Testzelle enthält.
Maß einer selektiven Eigenschaft des Testmaterials 45 Um die Kapazität der Testzelle zu messen, die merklich beeinflussen, erreicht. einen integrierten Teil der Behandlungseinheit dar-

Durch die Erfindung gelingt die Bereitstellung einer stellt, wird die letztere direkt mit der Meßeinheit 300

Test-Einheit, die einem breiten Bereich von Test- verbunden.

Aufgaben angepaßt werden kann, insbesondere ein- In die Meßeinheit 300 ist, wie im einzelnen in

schließlich der Aufgaben, bei denen eine Behänd- 50 F i g. 3 gezeigt ist, ein Meßoszillator variabler Fre-

lung erforderlich ist. Weiterhin ist die Messung selek- quenz eingebaut, dessen Abgabe-Frequenz zum Teil

tiver Material-Eigenschaften während der Behänd- von der Kapazität der Testeinheit 100 bestimmt wird,

lung möglich, ohne den Behandlungsvorgang zu stö- Änderungen in der Kapazität, wie sie durch Änderun-

ren gen in der Frequenz angezeigt werden, werden von

Die Erfindung erbringt zudem die Bereitstellung 55 der Meßeinheit in Werten einer ausgewählten Eigeneiner Meßeinheit, die zwar für die Messung ausge- schaft des zu prüfenden Materials, wie Feuchtigkeitswählter Material-Eigenschaften geeignet ist, gleich- gehalt, wiedergegeben.

wohl auch dem Gebrauch mit konventionellen Test- Das Meßsystem der F i g. 1 enthält auch eine Ab-

einheiten angepaßt werden kann. gleicheinheit 200, die im einzelnen in F i g. 3 und 4

Es können selektive Eigenschaften des zu behan- 60 gezeigt ist, um eine Dauerdrift zu kompensieren. Die delnden Materials gleichlaufend mit der Behandlung Drift ist die Abweichung von einem Gleichgewichtsgemessen werden, womit die Notwendigkeit separa- Arbeitsniveau, das in erster Linie auf Umgebungster Messungen in einem Behandlungsablauf beseitigt. und Bestandteils-Änderungen beruht. Die Abgleichwird, einheit 200 enthält wünschenswerterweise einen Füh-

Für eine Ausführungsform der Erfindung, in der 65 ler zur Überwachung der Meßeinheit 300 und eine das Behandeln im Zusammenpressen und in der BaI- Vorrichtung zur Justierung der Kapazität der Testlenbildung von Rohstoffen wie Platten von Pulpe vor einheit 100, wenn eine Abweichung von einem vorder Verschiffung besteht, ist die Vorrichtung integral her eingestellten Bezugsniveau besteht. Das Bezugs-

niveau kann ein Gleichgewichts-Niveau zu Beginn eines Arbeitsspiels bei leerer Testzelle sein, das bei einer ersten Messung für die Testzelle in vorbestimmter Stellung festgesetzt wird, etwa indem die erste Messung stattfindet, wenn die Platten der kapazitiven Meßzelle in einem vorgeschriebenen Trennabstand sind, oder dies geschieht bei einer zuvor eingestellten Lage während eines Arbeitsspiels.

In F i g. 1 sind gleichfalls gestrichelt gezeichnete Steuerleitungen gezeigt, die von der Testeinheit 100 zur Abgleicheinheit 200 und zur Meßeinheit 300 verlaufen. Diese Steuerleitungen deuten an, daß bestimmte Antwort-Signale sowohl' von der Abgleicheinheit 200 als auch der Meßeinheit 300 von dem Maße abhängen, bis zu welchem die Behandlung vollendet ist. Für einen Typ von Behandlung werden Schalter, wie in Fig. 2 gezeigt, je nach dem Behandlungsgrad betätigt.

In F i g. 2 zeigt die abgebildete Testeinheit eine hydraulische Presse der gewöhnlich in der Pulpe-Industrie verwendeten Art, um Pulpe zu Ballen zu pressen. Die Presse enthält eine stationäre Platte 101, die gewöhnlich mit dem Boden des Behandlungsraums durch Bolzen verbunden ist und ein bewegliches Oberteil 102, dessen Stellung von einem hydraulischen Stempel 103 gesteuert wird. Die zu behandelnden Werkstoffe, etwa Blätter von Pulpefaser, werden zwischen Ober- und Unterteil 101 und 102 gelegt. Dann wird durch den Stempel 103 Druck angelegt, um das Oberteil 102 relativ zur festen Platte 101 zu verschieben, um den Stapel oder Ballen vor dem Umreifen und nachfolgenden Verschiffen zusammenzupressen. Die Bewegung jedes Ballens vor und nach dem Zusammenpressen wird durch Pfeile angezeigt, die auf der Kompressionsachse der Testeinheit 100 senkrecht stehen.

Die Testeinheit 100 der F i g. 2 ist so ausgeführt, daß sie Messungen ausgewählter Eigenschaften während des Behandlungsvorganges gestattet. Zu diesem Zweck enthält das bewegliche Oberteil 102 eine aus Metall bestehende Platte 110, die als eine Elektrode eines Meßkondensators dient. Die Platte 110 ist vom beweglichen Oberteil 102 und vom Ballen durch entsprechende Isolierteile 113 isoliert. Die andere Elektrode des Meßkondensators ist die Platte 101, die elektrisch geerdet ist. In der Konstruktion hat die Platte 110 eine größere Fläche als der Querschnitt des größten zu komprimierenden Ballens, kann aber kleiner als die untere Fläche des Oberteils 102 sein. Bei einem Arbeitsmodell des Anmeldungsgegenstandes sind die Platte 110 und die Isolierteile 113 auf Flächen innerhalb der Tragsäule der Testeinheit 100 beschränkt. Dementsprechend besteht ein praktisch gleichförmiges elektrisches Feld zwischen der Platte 110 und der Platte 101, das eine genaue Messung der Dielektrizitätskonstante gestattet. Die Isolierteile 113 für die Platte 110 können aus Phenolharz oder ähnlichem Material bestehen, das einer Drucklast von mehr als 210 kg/cm² widerstehen kann. Die Platte 110 ist in Wirklichkeit in die Isolation zum Schutz eingebettet und so angeordnet, daß jeglicher Kontakt mit irgendwelchen geerdeten Bauteilen verhindert wird.

Eine Seite der Platte 110 hat eine elektrische Verbindung 111, die zu einem elektronischen Schaltschrank 112 führt, der erwünschterweise an der Seite des beweglichen Oberteils 102 montiert ist. Der Schaltschrank 112 kann alle oder einen Teil der Bestandteile der Abgleicheinheit 200 und der Meßeinheit 300 enthalten, die in F i g. 3 und 4 gezeigt sind. Die Platten 110 und 101 bilden einen Meßkondensator, dessen Kapazität durch die Gleichung (1) wiedergegeben wird:

C = E + C₀. (1)

11,55-A °

Hierin ist C die Kapazität in Mikrofarad zwischen

ίο der oberen Platte 110 des beweglichen Oberteils 102 und der entsprechenden unteren Platte 101; A ist die Fläche der Platte 110 in cm², h ist der Trennabstand zwischen den Platten 110 und 101, wie in F i g. 2 während der Messung der Kapazität; E ist die zusammengesetzte Dielektrizitätskonstante des Materials, das den Bereich zwischen den Platten 110 und 101 anfüllt, und C₀ ist der inaktive Teil der gesamten Kapazität in Mikrofarad und enthält die Kapazitätseffekte der Drahtführungen und der Abgleicheinheit 200 (F i g. 3 und 4).

Wenn daher die Höhe h und die Kapazität C₀ in Gleichung (1) mit Genauigkeit bekannt sind, so steht eine Kapazitätsmessung in direkter Beziehung zur Dielektrizitätskonstanten E und ist daher ein Maß für eine zu prüfende, ausgewählte Eigenschaft wie beispielsweise den Feuchtigkeitsgehalt.

Der Einfluß von Veränderungen im inaktiven Teil C₀ der Gesamtkapazität in Gleichung (1) wird ebenso wie andere störende Effekte durch die angewandte Meßtechnik beseitigt.

Die Meßtechnik sieht eine erste Kapazitätsmessung in einem Trennabstand Zz₁ der Platten 101 und 110 des Meßkondensators in F i g. 2 vor und eine zweite Messung der Kapazität in einem zweiten Trennabstand h₂ für die Platten des Meßkondensators. Die entstandene Änderung in der Kapazität Δ C der beiden Messungen kann aus Gleichung (1) abgeleitet werden und wird von Gleichung (2) wiedergegeben:

AC=C₁

11,55

Hierin ist E₁ die Dielektrizitätskonstante des Meßkondensators mit seinen Platten in einem ersten Trennabstand Zz₁ und E₂ die Dielektrizitätskonstante des Meßkondensators mit seinen Platten in einem zweiten Trennabstand Zz₂; C₁ ist die Kapazität für eine Dielektrizitätskonstante E₁ bei einem Trennabstand Zz₁ der Platten des Meßkondensators; C₂ ist die Kapazität für eine Dielektrizitätskonstante E₂ bei einem Trennabstand h₂ der Platten des Meßkondensators, und A ist die Fläche der aktiven Platte des Meßkondensators.

Die Kapazitätsänderung Δ C, die gemäß Gleichung (2) angezeigt wird, erfordert, daß die Trennabstände Zz₁ und H₂ des Meßkondensators mit Präzision festgesetzt werden.

Um Messungen in genauen Höhen durchzuführen wie auch um andere Kontrollvorgänge durchzuführen, hat die Testeinheit 100 der F i g. 2 verschiedene Steuerschalter SW-I bis SWS, sowie ein Paar von Fotozellen 125-1 und 125-2. Die Fotozellen werden benutzt, um anzuzeigen, ob die Meßzelle besetzt ist. Die mit den Steuerschaltern verbundenen Kontrollfunktionen werden in Verbindung mit der nachfolgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung der Abgleich-Einheiten 200 und der Meßeinheiten 300 der F i g. 3 und 4 besser verständlich. Der Genauigkeit halber sind die Steuerschalter von hoher Empfindlich-

keit bei geringer Bewegungstoleranz oder geringem Schaltweg. In einem Versuchsmodell der Erfindung wurden Steuerschalter mit einer maximalen Bewegungsdifferenz von 0,013 mm verwendet. Für diese Art von Genauigkeit wurden die Steuerschalter und der zugehörige Schaltarm 123 in einer Lagerung geführt und voll gekapselt (nicht dargestellt).

Aus F i g. 2 ersieht man, daß der Steuerschalter SW-I in Verbindung mit einem Anschlagstift 121 arbeitet, der an einer der Tragsäulen des als Presse ausgebildeten Meßkondensators befestigt ist. Die übrigen Steuerschalter SW-I bis SWS sind in einem zweiten Gehäuse 122 enthalten, das an der Platte 101 befestigt ist. Der erste Steuerschalter SW-I ist nur geschlossen, wenn das bewegliche Oberteil 102 in seiner anfänglichen Ruhestellung ist. Die anderen Steuerschalter werden nacheinander durch einen Schaltarm 123 betätigt, der fest am beweglichen Oberteil 102 . angebracht ist. Während der Bewegung der beweglichen oberen Platte erfaßt der Schaltarm nacheinander die Steuerschalter SW-2 bis SWS. Die Wirkung der Steuerschalter SW-I bis SWS gestattet die Vornahme von Kontrollvorgängen für verschiedene Niveaus der Abstände der beiden Platten 110 und 101. So wird der erste Steuerschalter SW-I betätigt, wenn der Trennabstand ein Maximum ist, der zweite Steuerschalter arbeitet bei einem verringerten Trennabstand usw.

Eine Anwendung der Testeinheit 100 der F i g. 2 wird in Verbindung mit detaillierten Ausführungsformen der Abgleicheinheit 200 und der Meßeinheit 300 durch das Schaltbild der F i g. 3 näher veranschaulicht.

Die Meßeinheit 300 der F i g. 3 enthält einen Meßoszillator 301 und einen Testfrequenzoszillator 302, deren Ausgänge mit einer Mischstufe 303 verbunden sind. Die Oszillator-Anordnung ist im einzelnen in der USA.-Patentschrift 3 012 193 beschrieben. Der Ausgang der Mischstufe 303 geht an einen Detektor 304, der gleichfalls im einzelnen in der vorgenannten Patentschrift beschrieben ist, und an einen Gleich-Stromausgang 305. Zusätzlich wird der Ausgang der Mischstufe 303 einer Stromtoreinheit 310 zugeführt, welche von der Testeinheit 100 gesteuert wird, wie durch gestrichelt gezeichnete Steuerungsleitungen angedeutet ist. .

Die Strom-Einheit 310 enthält ein elektronisches Tor 311, welches bei Betätigung einen geschlossenen Schaltweg von der Mischstufe 303 zu einem Frequenzzähler 313 in der Stromtor-Einheit 310 für einen vorbestimmten Zeitabschnitt erzeugt. Das Tor 311 hat einen äußeren Schalter 312, welcher der Steuerschalter SW-2 der Testeinheit 100 sein kann oder von diesem gesteuert wird. Ein geeignetes Tor 311 hat die Form eines Schalters, wie etwa irgendeines bekannten elektronischen Tors, das für einen vorbestimmten Zeitabschnitt nach dem Schalten geschlossen bleibt. Der Frequenzzähler 313 hat Standardausführung. Bei dem Frequenzzähler 313 ist ein äußerer Schalter314 dargestellt, der die entstandene Ablesung des Frequenzzählers zu Beginn jedes Behändlungsspiels löscht. Der Schalter 314 kann der Steuerschalter SW-I der Testeinheit 100 sein oder von diesem gesteuert werden.

Die Abgleicheinheit 200 in F i g. 3 wird von einer Bezugsspannungsquelle 201, einem Servoverstärker 202 und einem Servomotor 204 gebildet, alle in konventioneller Ausführung.

Der Servoverstärker 202 vergleicht die Gleichspannung des Gleichstromausgangs 305 mit der Spannung der Bezugsspannungsquelle 201 zu Beginn jedes Arbeitsspiels. Zu diesem Zweck wird der Servoverstärker 202 von den äußeren Schaltern 203-1 und 203-2 gesteuert, diese können vom Steuerschalter SW-I der Testeinheit 100 und einem Schalter, der von den Photozellen 125-1 und 125-2 gesteuert wird, gebildet sein. Die Photozellen 125-1 und 125-2 dienen der Anzeige, ob die Testeinheit leer ist; sie können durch irgendein Paar von Schaltern ersetzt werden, die in der Lage sind, anzuzeigen, ob die Testeinheit leer ist. Der Servomotor 204 wirkt auf einen Abgleichkondensator 205, um für die Kompensation einer Langzeit-Drift zu sorgen, indem die Ausgangsspannung gleich der Bezugsspannung gehalten wird, wann immer die Testeinheit leer ist und wenn sich die Platten des Meßkondensators in einem vorbestimmten Abstand Zz₁ befinden, der vom Steuerschalter SFF-I angezeigt wird. Dies fixiert wirkungsmäßig die Größe des Abstandes Zz₁ in Gleichung (2). Da der Meß kondensator leer ist, ist die Dielektrizitätskonstante gleich eins und damit fixiert.

Zur gleichzeitigen Behandlung der Materialien und Messung einer ausgewählten Eigenschaft unter Ver-Wendung der Ausführungsform der F i g. 3 werden die Materialien zwischen die obere und untere Platte 110 und 101 der als Ballenpresse ausgebildeten Testeinheit eingelegt. Die Materialien bestehen typischerweise etwa aus einem Ballen von Papierfaser und die Behandlung besteht in der Kompression des Ballens vor der Umreifung zur Verschiffung. Die ausgewählte, zu bestimmende Eigenschaft ist der Feuchtigkeitsgehalt.

Bevor die Kompression beginnt und bevor der BaI-len aus Faserstoff eingelegt wird, ist das Oberteil 102 in seiner Ruhelage in einem Trennabstand Zz₁ in bezug auf die Platte 101 und veranlaßt, daß der erste Steuerschalter SW-I geschlossen wird. Neben der Betätigung des Servoverstärkers 202, wie zuvor beschrieben, bewirkt das Schließen des Steuerschalters SW-I die Nullstellung (das Löschen des letzten Meßwertes) des Frequenzzählers 313 in der Meßeinheit 300. Im Fall der Abstimmung auf eine leere Zelle startet der Servomotor die Abstimmung des Abgleichkondensators 205 bei völlig auf Höhe Zi₁ zurückgezogenem Oberteil 102. Der Ballen wird dann nahe an das Zentrum der Ballenpresse unter die metallische Platte 110 geführt, wie etwas deutlicher in Fig. 2 gezeigt und der Servoverstärker 202 abgeschaltet, indem der den Photozellen 125-1 und 125-2 zugeordnete Schalter geöffnet und der Stempel 103 zur Abwärtsbewegung gestartet wird.

Da sich das bewegliche Oberteil 102 zum zweiten vorgeschriebenen Trennabstand Zz₂ der Gleichung (2) bewegt, erfaßt der Arm 123 den zweiten Steuerschalter SW-2. Die weitere Bewegung schließt den Steuerschalter und verbindet den Ausgang der Mischstufe 303 über das Tor mit dem Frequenzzähler 313 für eine vorher festgesetzte Zeitspanne, z.B. für ¹ZiO bis V100 Sekunde. Der entstehende Wert am Frequenzzähler 313 liefert ein Maß der Kapazitätsänderung AC in Gleichung (2). Da die Abstände Zz₁ und Zz₂ feste Größen sind und E_x eine bekannte Konstante ist, die

gleich eins ist, steht die Änderung der Kapazität Δ C in Beziehung zur Dielektrizitätskontanten E₂, wie in Gleichung (2) gezeigt und ist daher ein Maß für eine Eigenschaft des Materials, wie beispielsweise den

Feuchtigkeitsgehalt, die die Dielektrizitätskonstante beeinflußt.

Als Alternative zur Abstimmung auf eine leere Zelle mit voll zurückgezogenem Oberteil 102, kann man den Servoverstärker 202 mit einer Bezugsspannung arbeiten lassen, wenn die Platten einen vorgeschriebenen Abstand, z. B. Zz₁ während des Arbeitsspiels erreicht haben. In diesem Falle werden die Fotozellen 125-1 und 125-2 ausgeschaltet, und der Steuerschalter SW-I betätigt den Servoverstärker bis ein vorgeschriebener Abstand, der auch dem Abstand Zz₁ in Gleichung (2) entspricht, erreicht ist; dann ist der Servomotor 204 abgeschaltet, und der Abgleichkondensator 205 verbleibt in dieser Stellung, die eine vorbestimmte Frequenz zwischen den beiden Oszillatoren 301 und 302 verursacht. Für diese Besprechung sei angenommen, daß der Meßoszillator 301 auf eine niedrigere Frequenz eingestellt ist als der Festfrequenzoszillator 302. Das Oberteil 102 setzt seine Abwärtsbewegung fort, bis der Steuerschalter SW-2 geschlossen ist, wodurch das Tor 311 für sein vorgeschriebenes Intervall schließt. Der Frequenzzähler nimmt dann die Anzahl der Impulse auf, die er während dieses Intervalls über das Tor erhält. Da die Öffnungsdauer des Tors festgesetzt ist, ist die aufgenommene Zählung dem Frequenzunterschied zwischen den Oszillatoren 301 und 302 proportional. Da die Anfangsfrequenz bei Zi₁ durch automatische Abgleichung des Abgleichkondensators 205 fixiert war, steht der endgültige Frequenzunterschied bei h₂ einzig in Beziehung zur Dielektrizitätskonstante des zu prüfenden Materials. Je höher die Dielektrizitätskonstante, um so größer ist der Frequenzunterschied bei Zz₀.

Es ist noch zu berücksichtigen, daß sich das bewegliche Oberteil 102 mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 mm je Sekunde verschiebt. In einer Vioo Sekunde, die eine repräsentative Schließzeit des Tors 311 darstellt, bewegt sich das Oberteil 102 daher um etwa 0,1 mm, und es sind Kapazitätsänderungen während des Zählintervalls vernachlässigbar; überdies wird jede solche Veränderung weitgehend bei der Kalibrierung dank der positiven Verschiebungsart solcher Ballenpressen beseitigt, die den Stempel zur Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit veranlassen.

Nach der Lehre der USA.-Patentschrift 3 012 193, die im einzelnen die Oszillator-Anordnung der Meßeinheit 300 beschreibt, sind der Meßoszillator 301 mit variabler Frequenz und der Festfrequenzoszillator 302 mit fester Frequenz anfänglich auf genau dem gleichen Frequenzwert von beispielsweise 2 Megahertz eingestellt. Änderungen in der Kapazität des Meßkondensators, die z. B. einem dielektrischen Material mit relativ hohem Feuchtigkeitsgehalt zuzuschreiben sind, können eine Frequenzänderung bis zu 20 000 Hz im Meßoszillator 301 verursachen. Demgemäß tritt eine entsprechende Frequenzdifferenz als Komponente am Ausgang der Mischstufe 303 auf, der über das Tor an den Frequenzzähler 313 angelegt ist. Das Tor 311 kann als Niederfrequenzpaß ein Tonfrequenz-Filter enthalten, um das über das Tor gehende Signal auf die Frequenzdifferenz-Komponente zu beschränken. Da das Tor 311 für einen vorbestimmten Zeitabschnitt während jedes Arbeitsspiels geschlossen ist, erhält der Frequenzzähler 313 einen Zählwert, der die zum Meßkondensator gehörige Frequenzänderung anzeigt.

Die Frequenzänderung eines Oszillators, wie etwa des Meßoszillators 301, ist bei kleinen Änderungen auf eine Kapazitätsänderung seines abgestimmten Kreises bezogen, wie in Gleichung (3) gezeigt wird:

so daß

ist.

Af = -- L
IC

AC = kAf

Darin ist / die Frequenz, in der die Änderung stattfindet; C die Kapazität, in der die Veränderung stattfindet, k eine Kalibrierungskonstante und Af die angezeigte Frequenzänderung, die mit der Kapazitätsänderung A C verknüpft ist.

Somit ist für alle praktischen Zwecke die angezeigte Frequenzänderung ein Maß für die zugehörige Kapazitätsänderung. Hierbei ist eine Änderung in der Kapazität mit der Dielektrizitätskonstante verbunden, wie Gleichung (2) zeigt.

Entsprechend einer Möglichkeit kann die Meßeinrichtung nach F i g. 3 direkt betätigt werden, wobei die Testeinheit 100 die Frequenz des Meßoszillators 301 steuert, der mit dem Tor 311 verbunden ist. In diesem Fall werden der Festfrequenzoszillator 302, die Mischstufe 303, der Detektor 304, der Gleichstromausgang 305 und die Servo-Abgleichung nicht benötigt und der Zählwert des Oszillators ist unter Anwendung der Gleichung (1) ein umgekehrtes Maß der Kapazität. Für diese Anordnung müßte die Abgleicheinheit mit dem Meßoszillator variabler Frequenz auf eine vorbestimmte Frequenz bei leerer Presse und einem ersten Trennabstand Zz₁ einjustiert werden und die Zählung bei einem zweiten Trennabstand A₂ erfolgen.

Für die Empfindlichkeit der Meßeinrichtung nach F i g. 3 ist es vorteilhaft, so eingeregelt zu sein, daß ein Frequenzwechsel beim Übergang von sehr nassen Ballen zu sehr trockenen Ballen in der Größenordnung von 20 000 Hz liegt. Bei einer Tor-Zeit von Vioo Sekunde ergibt dies eine Zähldifferenz naßtrocken von etwa 200. Da ein typischer Maximalbereich des Feuchtigkeitsgehaltes 20% ist, liegt die durchschnittliche Anzeigengenauigkeit des Systems bei einem Zählwert, was etwa V10 eines Feuchtigkeitsgehalts von 1 % entspricht.

Ein anderes Merkmal der Meßeinrichtung nach F i g. 3 ist, daß die Messung bei völliger Füllung des Bereichs zwischen den Elektroden der Meß-Zelle mit dem Musterballen erfolgt. Es ist daher überflüssig, eine Art Abgleichung zur Berechnung der Dielektrizitätskonstante zu machen, die erforderlich ist, wenn der Bereich zwischen den Elektroden nur teilweise vom Material besetzt ist. Wenn einmal das bewegliche Oberteil 102 die volle Ausdehnung seiner Bewegung durchlaufen hat, wird es zurückgezogen und kehrt in seine Ruhelage zurück, wo es wieder den ersten Steuerschalter SW-I betätigt. Die Vorrichtung ist dann fertig, um den komprimierten Ballen frei zu machen und das nächste Arbeitsspiel zu beginnen. Eine weitere Ausführungsform ist in F i g. 4 gezeigt. Diese Ausführungsform verwendet eine Testeinheit 100 in Verbindung mit einer Abgleicheinheit 200, einer Meßeinheit 300 und einem speziellen Anzeigegerät 400.

Die Testeinheit 100 ist genau die gleiche wie die entsprechende Testeinheit der Fig. 2 mit den

Steuerschaltern SW-I und SW-A, die in den Trennabständen Al und hl für die Platten 101 und 110 arbeiten.

Die Abgleicheinheit 200 ist auf der anderen Seite genau die gleiche wie die der Fig. 3, wobei der S Servoverstärker 202 über ein Relais RL arbeitet, das seinerseits vom Steuerschalter SW-I der Testeinheit 100 gesteuert wird. Das Relais wirkt auf zwei Übermittlungskontakte rl-1 und rl-1 in der Abgleicheinheit 200. Jeder der Übermittlungskontakte hat eine nor- ίο malerweise geschlossene Stellung »A«, die durch einen Querstrich angedeutet ist, und eine normalerweise offene Stellung »ß«, die durch ein »X« angedeutet ist.

Die Meßeinheit 300 der F i g. 4 ist die gleiche wie die Meßeinheit 300 der Fig. 3 jedoch unter Fortfall der Stromtoreinheit 310. An Stelle eines Tors zur Abgabe der gewünschten Anzeige enthält die Ausführung nach Fig. 4 ein Anzeigegerät400, das einen Servomotor 401 und ein Anzeigeinstrument 403 umfaßt. Das Anzeigeinstrument 403 wird vom Servomotor 401 gesteuert, der seinerseits den Schleifkontakt eines Potentiometers 405 verstellt.

Die Ausführungsform der F i g. 4 besorgt die Abgleichung während der Behandlung, wenn der Meßkondensator der Testeinheit 100 mit einem Ballen Papierfasern besetzt ist. Die Abgleichung findet beim Trennabstand Zt₁ statt, wie in F i g. 4 gezeigt und eine nachfolgende Messung der Kapazität findet statt, wenn der Trennabstand Zt₂ ist.

Zu Beginn jedes Behandlungsspiels sind die Steuerschalter SW-2 und SW-4 der Testeinheit 100 in ihrer unbetätigten Normalstellung. Die Übermittlungskontakte des Relais RL sind in der Stellung »A«. Die Eingangssignale des Servoverstärkers 202 sind der Detektorausgang aus dem Gleichstromausgang 305 und die Spannung aus der Bezugsstromquelle 201 bei Stellung»^« der Übermittlungskontakte rl-2. Der Steuerschalter SW-I ist wegen der Aufwärtsstellung der Platte 110 offen; dies hält den Schalter 203-1 offen und hält den Strom vom Servoverstärker 202 fern.

Wenn die Platte 110 abwärts startet, schließt der Steuerschalter SW-I, und es gelangt Strom zum Servomotor 204 auf Grund der Stellung A der Übermittlungskontakte rl-1. Der Servomotor verstellt den Kondensator 205, um die Ausgangsspannung aus dem Gleichstromausgang 305 derjenigen der Bezugsspannungsquelle 201 anzugleichen. In dem Trennabstand Zi₁ wird der Steuerschalter S W-I betätigt und schaltet das Relais RL ein. Dieses schaltet den Servoverstärker 202 vom Servomotor 204 der Abgleicheinheit ab und auf den Servomotor 401 des Anzeigegeräts um, wobei der Abgleichkondensator 205 in seiner Stellung stehenbleibt, so daß die Spannung an dem Gleichstromausgang 305 im Augenblick des Schaltens gleich der Spannung der Bezugsspannungsquelle 201 ist. Das Relais RL schaltet gleichzeitig den Eingang des Servoverstärkers 202 von der Bezugsspannungsquelle 201 zur Spannung des Potentiometers 405 um. Das letztere ist am Anzeigeinstrument 403 montiert und nimmt eine vom Servomotor 401 bestimmte Stellung an.

Wenn sich die Platte 110 weiter abwärts bewegt, stellt sich das Anzeigeinstrument 403 so ein, daß die Spannung am Potentiometer 405 gleich der Spannung am Gleichstromausgang 305 ist. Das Anzeigeinstrument hat die übliche Bauart. Wenn sich die Platte 110 weiter abwärts bewegt, so daß der Steuerschalter SW-4 betätigt wird, setzt der Schalter 402 den Servomotor 401 still, und das Anzeigeinstrument stoppt. Ein anderer (nicht gezeigter) Schalter kann verwendet werden, um einen Digitaldrucker zum Ausdrucken des Ausgangs auf Papierband zu betätigen.

Der Ausschlag des Anzeigeinstruments ist der Kapazitätsänderung zwischen Ti₁ und Zi₂ wie sie durch Gleichung (4) wiedergegeben wird, proportional, die ihrerseits dem Feuchtigkeitsgehalt proportional ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 409 520/293

Claims

Patentansprüche':

1. Verfahren zur Messung von die Dielektrizitätskonstante beeinflussenden Eigenschaften eines Materials, welches zumindest in geringem Maße komprimierbar ist, insbesondere des Feuchtigkeitsgehalts, der Zusammensetzung und der Dichte, bei dem das Material zwischen die Platten eines Meßkondensators, der als frequenzbestimmendes Element im Schwingkreis eines Meßoszillators enthalten ist, gebracht wird, und bei dem der Frequenzunterschied zwischen einer ersten und zweiten Meßstellung der Platten gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Materials beim Übergang der Platten von der ersten in die zweite Meßstellung unter merklichen Änderung der Dielektrizitätskonstanten verändert und die aus diesen beiden Meßstellungen abgeleitete Differenzfrequenz als Maß für die Materialeigenschaft genommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Eigenschaft des Materials durch Messung der Dielektrizitätskonstanten als Teilverfahren in den Ablauf eines Herstellungs- bzw. Behandlungsverfahrens eingeschaltet ist.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 zum Messen von die Dielektrizitätskonstante beeinflussenden Eigenschaften eines Materials, welches zumindest in geringem Maße komprimierbar ist, insbesondere des Feuchtigkeitsgehalts, der Zusamensetzung und der Dichte; mit einem Kondensator, der das Material zwischen seinen in ihrem Abstand verstellbaren Platten aufnimmt und als frequenzbestimmendes Element im Schwingkreis eines Meßoszillators enthalten ist; und mit einer Meßeinrichtung zum Messen des Frequenzunterschieds zwischen einer ersten und zweiten Meßstellung der Platten, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub der Platten (101, 110) zwischen der ersten und zweiten Meßstellung (Zz₁ bzw. h₂) derart bemessen ist, daß die Dichte des Materials beim Übergang der Platten von der ersten in die zweite Meßstellung unter merklicher Änderung der Dielektrizitätskonstanten veränderbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (101, 110) an einer Ballenpresse angebracht sind bzw. der Meßkondensator nach Art einer Ballenpresse ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte der Ballenpresse als geerdete Platte (101) des Meßkondensators ausgebildet ist, während die Druckplatte der Ballenpresse an ihrer Unterseite mit einer allseitig elektrisch isolierten, die andere Platte (110) des Meßkondensators bildenden Belegung versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß von der Hubbewegung der Platten (101, 110) des Meßkondensators betätigte Steuerschalter (SW-I bis SWS) zur Steuerung der Meßeinrichtung vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, mit einer Abgleicheinrichtung, mit welcher der Meßoszillator in der ersten Meßstellung mittels eines Abgleichkondensators, der dem Meßkondensator parallel geschaltet ist, auf eine vorbestimmte Frequenz abstimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß von der Hubbewegung der Platten des Meßkondensators betätigte Steuerschalter (SW-I, SW-2) für die Steuerung der Abstimmung des Abgleichkondensators vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, mit einer Mischstufe zur Überlagerung der Frequenz des Meßoszillators mit der Frequenz eines Festfrequenzoszillators und mit Einrichtungen zur Messung der Frequenzänderung mittels der erhaltenen Zwischenfrequenz, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Verbindung des Zwischenfrequenzausgangs der Mischstufe (303) mit einem Frequenzzähler (313) ein erster Steuerschalter (SW-2) vorgesehen ist, der ein zwischen der Mischstufe und dem Frequenzzähler vorgesehenes Tor (311) steuert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Steuerschalter (SW-V) vorgesehen ist, der einen Servoverstärker (202) für die Betätigung eines den Abgleichkondensator (205) abstimmenden Servomotors (204) steuert.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 mit einer Mischstufe zur Überlagerung der Frequenz des Meßoszillators mit der Frequenz eines Festfrequenzoszillators und mit Einrichtungen zur Erzeugung eines von der gebildeten Zwischenfrequenz abhängigen Gleichstromausgangssignals, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Steuerschalter (SW-T) für die Steuerung eines Servoverstärkers (202) vorgesehen ist, welcher seinerseits die Betätigung eines den Abgleichkondensator (205) abstimmenden ersten Servomotors (204) und eines ein Potentiometer (405) des Anzeigegeräts (400) auf eine vorbestimmte Spannung abgleichenden zweiten Servomotors (401) steuert; daß weiter ein zweiter Steuerschalter (SW-2) vorgesehen ist, der die wahlweise Umschaltung des einen Eingangs des mit seinem anderen Eingang an das Gleichstromausgangssignal angeschlossenen Servoverstärkers (202) zwischen der Spannung einer Bezugsspannungsquelle (201) und der Spannung des Potentiometers (405) steuert und außerdem auch die wahlweise Umschaltung des Ausgangs des Servoverstärkers (202) zwischen dem Eingang des ersten und zweiten Servomotors (204 bzw. 401); und daß ferner ein dritter Steuerschalter (SW-4) vorgesehen ist, der die Ein- und Ausschaltung des zweiten Servomotors (401) steuert.