DE810433C - Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der mittleren Abweichung einer variablen Groesse von ihrem Mittelwert, insbesondere zur Bestim-mung der mittleren Abweichung desSubstanzquerschnittes von Faser-baendern, Vorgarnen und Garnen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 9. AUGUST 1951

Z 263 IXb/42 d

Die Textiltechnik kennt bereits eine große Anzahl mechanischer und in neuester Zeit auch elektrischer Verfahren (vgl. schweizerisches Patent 249 096) zur Messung und Registrierung der Ungleichmäßigkeit des Substanzquerschnitts der in der Textilindustrie erzeugten Faserbänder, Vorgarne und Garne.

Bei den elektrischen Meßverfahren wird durch den Substanzquerschnitt des mit konstanter Geschwindigkeit durch das Meßsystem bewegten Prüfgutes mit Hilfe einer elektrischen Vorrichtung ein elektrischer Wert gewonnen, dessen Größe ein Maß für den Substanzquerschnitt des Prüfgutes bildet. Durch fortlaufende graphische Registrierung dieses Wertes erhält man ein Abbild der Querschnittsschwankungen des Prüfgutes.

Es existieren auch Apparate, die in regelmäßigen Intervallen den Querschnitt des Prüfgutes nur an einzelnen Punkten feststellen.

Aus dem Charakter der aufgezeichneten Diagramme können zahlreiche Rückschlüsse gezogen werden, beispielsweise auf die Arbeitsweise einer Spinnereimaschine bei verschiedener mechanischer Einstellung oder bei verschiedener Tourenzahl, sodann auf den Einfluß von Doublierungszahl und Verzugsfaktor auf die Ungleichmäßigkeit des Textilproduktes. Diese Rückschlüsse lassen sich subjektiv auf Grund von

markanten periodischen oder aperiodischen Diagrammverläufen, aus der absoluten Breite, innerhalb deren sich das Diagramm bewegt oder auf Grund anderer beim Vergleich der Diagramme auffallender abweichender Merkmale ziehen.

Es besteht jedoch sehr oft die Notwendigkeit, auch die Ungleichmäßigkeit zweier Garne, Vorgarne oder Bänder, deren Unterschied in der Ungleichmäßigkeit unter Umstanden nur gering ist, miteinander objektiv zu vergleichen. Ferner besteht in der Textilmeßtechnik die Notwendigkeit, eine Standardisierung der mittleren Ungleichmäßigkeit vorzunehmen, um die Grenzwerte für gute, mittlere und schlechte Qualitäten festzulegen. In einem solchen Falle genügt die Beurteilung von bloßem Auge meistens nifht mehr, es müssen objektive Auswertemethoden herangezogen werden. Mit Hilfe eines Planimeters ist es nach bekannten Verfahren möglich, aus dem Diagramm die mittlere lineare Abweichung in Prozenten zu bestimmen. Die Auswertung von Diagrammen mit dem Planimeter erfordert jedoch sehr zeitraubende und gewissenhafte Arbeit.

Die mittlere lineare Abweichung kann auch in bekannter Weise rechnerisch durch Durchschnittsbildung aus Einzelwerten bestimmt werden, wobei die Einzelwerte in gleichmäßigen Abständen aus dem Substanzquerschnittsdiagramm entnommen werden.

Da die Bestimmung des Durchschnittswertes eine große Additionsarbeit erfordert, ist die rechnerische Methode in den meisten Fällen noch zeitraubender als die Auswertung mit dem Planimeter.

Durch die vorliegende Erfindung werden die Nachteile dieser Auswertemethoden behoben.

Sie betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der mittleren Abweichung einer variablen Größe von ihrem Mittelwert und besteht darin, daß von der variablen Größe vorerst eine äquivalente elektrische Größe gewonnen wird und der Mittelwert dieser elekfrischen Größe vermittels eines elektrischen frequenzabhängigen Siebes von deren Abweichungen vom Mittelwert getrennt wird, worauf die Abweichungen gleichgerichtet, in einem zweiten frequenzabhängigen Sieb gemittelt und nachher in einem elektrischen An-Zeigeinstrument angezeigt werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und ist gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Gewinnung einer äquivalenten elektrischen Größe aus der variablen Größe, durch ein frequenzabhängiges elektrisches Sieb, das diese äquivalente elektrische Größe in deren Mittelwert und deren Abweichungen vom Mittelwert trennt, sowie durch einen Gleichrichter zur Gleichrichtung der die Abweichungen darstellenden, zeitlich variablen elektrischen Größe, ferner durch ein zweites frequenzabhängiges Sieb zur Gewinnung des Mittelwertes der gleichgerichteten Größe und durch ein Anzeigeinstrument zur Anzeige dieses Mittelwertes.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird an Hand der Fig. 1, 2 und 3, die eine erfindungsgemäße Einrichtung beispielsweise darstellen, erläutert.

Fig. ι zeigt drei Diagramme, die zur Erklärung des Prinzips der Bestimmung der mittleren Abweichung dienen;

Fig. 2 zeigt das Blockschema eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 3 zeigt das vollständige Schaltungsschema dieser Einrichtung.

In Fig. ι zeigt im Diagramm A die Kurve 1 den Wert einer elektrischen Meßgröße χ als Funktion der Zeit t. Die Kurve verläuft vom Punkt 5 bis zum Punkt 6. Der mittlere Wert χ der elektrischen Meßgröße χ ist durch die Linie 15 dargestellt. Oberhalb der Mittellinie 15 bilden sich die einerseits durch die Kurve i, anderseits durch die Mittellinie 15 begrenzten Flächen 9, 11 und 13 und unterhalb der Mittellinie die entsprechenden Flächen 8, 10, 12 und 14.

Der Berechnung der mittleren linearen Abweichung liegt folgende allgemein gebräuchliche Berechnungsformel zugrunde:

wobei

α = — I χ — χ dt,

x= ~ I χ dt.

(2)

i —X ,

J=I

wobei

-IiS--

i = ι

In diesen Formeln bedeuten: α = mittlere lineare Abweichung, T = Zeitdauer der ausgewerteten Messung (entspricht der Länge des Diagrammstreifens), χ = elektrische Meßgröße, die eine Funktion der Zeit ist, χ = Durchschnittswert der Meßgröße, dt = Differential der Zeit t.

Die Auswertung eines Diagramms nach dieser Formel erfolgt meistens durch Anwendung eines Planimeters, und zwar in zwei Operationen: Die durch eine erste Umfahrung 4 — 5 — Verlauf der Meßgröße —6 — 7 — 4 bestimmte Fläche F, dividiert durch die Länge T, ergibt den Durchschnittswert ~x der Meßgröße x. Dieser wird als Linie 15 in das Diagramm eingezeichnet. Nachher wird die Summe f der Flä- V·* cheninhalte der waagerecht sowie der senkrecht schraffierten Flächen 8 bis 14 bestimmt und die so erhaltene Summenfläche f durch die Gesamtfläche F dividiert. Damit ergibt sich die mittlere lineare Abweichung α zu:

α (in Prozenten) = -- · 100 . (3)

Die mittlere lineare Abweichung kann auch durch rechnerische Verarbeitung von Einzelwerten erfolgen. Die Formel für die aus Einzelwerten bestimmte lineare Abweichung lautet:

. N

In diesen Formeln bedeuten: a = mittlere lineare Abweichung, TV = Anzahl der Meßwerte, die in die Rechnung einbezogen sind, *; = Momentanwerte der elektrischen Meßgröße, in gleich großen zeitlichen Intervallen gemessen, χ = Durchschnittswert der Momentanwerte.

Die mittlere quadratische Abweichung wird meistens durch die rechnerische Verarbeitung von Einzelwerten bestimmt. Diese können entweder als Einzelmeßwerte bestimmt werden oder auch aus dem kontinuierlichen Diagramm in regelmäßigen Intervallen entnommen sein.

In Fig. 2 bedeutet 30 einen elektrischen Meßapparat, der von einer variablen Größe eines Prüfgutes eine äquivalente elektrische Meßgröße χ gewinnt, von welcher der Mittelwert der Absolutwerte der Abweichungen (x — x) vom Mittelwert χ bestimmt werden soll. Die Meßgröße χ wird an ein elektrisches frequenzabhängiges Sieb 31 gelegt. Ein erstes Anzeigeinstruao ment 32 wird zur Anzeige der am einen Ausgang des elektrischen frequenzabhängigen Siebgliedes 31 entstehenden, der Mittelwertgröße χ proportionalen Größe benutzt. Mit Vorteil wird diese Meßgröße χ durch ein registrierendes Amperemeter 33 registriert. Die am andern Ausgang des frequenzabhängigen elektrischen Siebes 31 entstehende Meßgröße ist (x — x) proportional und gelangt an den Gleichrichter 34, durch den diese positive und negative Werte aufweisende Meßgröße {χ — χ) gleichgerichtet wird. Diese Gleichrichtung erfolgt beim Ausführungsbeispiel linear, sie könnte auch quadratisch oder nach einer willkürlich festgelegten Charakteristik erfolgen. Am Ausgang des Gleichrichters tritt eine (x — x) " proportionale Größe auf, wobei das η von der Charakteristik des Gleichrichters abhängt.

In Fig. ι zeigt das Diagramm B die nach der Gleichrichtung am Gleichrichter 34 entstehende Meßgröße (x — x) in Funktion der Zeit t dargestellt. Die Kurve 20 stellt die Abweichungen der elektrischen Meßgröße χ von deren Mittelwert χ dar, und zwar erscheinen nunmehr die höher als die Mittellinie 15 liegenden Kurvenabschnitte sowie auch die tiefer als die Mittellinie 15 liegenden Kurvenabschnitte mit gleichem Vorzeichen. Die gleichgerichtete Meßgröße (x — x) wird nicht direkt angezeigt, sondern auf ein zweites frequenzabhängiges Sieb 35 gegeben. Dieses bildet den Mittelwert (x — x), da für die Praxis ein mittlerer Wert der Absolutwerte der Abweichungen (x — #) über eine bestimmte Zeitdauer zweckmäßiger ist als die Anzeige von (x — x).

Diagramm C in Fig. 1 zeigt den Verlauf dieses mittleren Wertes in der Kurve 26, wie er sich am Ausgang des Filters 35 in Funktion der Zeit t ergibt. Der mittlere Wert der Abweichungen wird durch das zweite Anzeigeinstrument 36 angezeigt und kann durch ein zweites registrierendes Amperemeter 37 registriert werden. Die Anzeigeinstrumente 36 und 37, die den mittleren Wert 26 der Abweichungen anzeigen und registrieren, sind mit Vorteil so geeicht, daß die mittlere Abweichung direkt in Prozenten abgelesen werden kann. In Fig. 3 bedeutet 30 einen elektrischen Meßapparat, der von einer variablen Größe eines Prüfgutes eine äquivalente elektrische Meßgröße χ gewinnt, deren

mittlere Abweichungen vom Mittelwert χ bestimmt werden sollen.

Die elektrische Meßgröße, die beispielsweise den Verlauf der Kurve 1 im Diagramm A der Fig. 1 haben mag, gelangt auf ein elektrisches frequenzabhängiges Sieb 31. Dieses ist beispielsweise dreigliedrig dargestellt und besteht aus den Längswiderständen 40, 42 und 44 und den Querkondensatoren 41, 43 und 45. Die Längswiderstände 40, 42 und 44 können auch durch Induktionsspulen ersetzt werden. Die Schaltung wirkt als Tiefpaßfilter, so daß die verhältnismäßig raschen Schwankungen der Größe x(t) nicht zu den Ausgangsklemmen 52, 53 gelangen können. An diesen Klemmen erscheint praktisch nur der Mittelwert ~x. An den in Serie liegenden Widerständen 40, 42 und 44, also an den Klemmen 53', 54, ergibt sich anderseits nur eine den Abweichungen (x — x) der Meßgröße χ von deren Mittelwert χ entsprechende wechselnde Größe, da der Mittelwert χ selbst die Kondensatoren 39 und 45 nicht passieren kann. Die an den Klemmen 53', 54 entstehende Wechselspannung weist also positive und negative Momentanwerte auf, wobei die positiven Momentanwerte den positiven und die negativen Momentanwerte den negativen Abweichungen der Meßgröße χ von ihrem Mittelwert χ entsprechen. Diese den Abweichungen (x — x) der Meßgröße χ entsprechende Wechselspannung gelangt auf einen Gleichrichter 34. Dieser besteht beispielsweise aus den Gleichrichterelementen 46, 47, 48 und 49, die nach der bekannten Grätzschaltung angeordnet sind. An den Ausgangsklemmen 55, 56 des Gleichrichters 34 entsteht eine (x — x) proportionale Spannung.

Um aus diesen Abweichungen (x — x) einen Mittelwert zu gewinnen, wird ein zweites frequenzabhängiges elektrisches Sieb 35 verwendet, das beispielsweise aus einem Widerstand 50 und aus einem Kondensator 51 bestehen kann. Am Kondensator 51 tritt dann eine Spannung auf, die dem Mittelwert der Größe (x — ~x) entspricht. Im nachfolgenden Anzeigeinstrument 36 wird dieser Mittelwert (x — x) angezeigt. Er kann zudem in einem registrierenden Amperemeter registriert werden. Es könnte auch ein Amperemeter verwendet werden, das von den Schwankungsquadraten (x — x) ² den quadratischen Mittelwert (Effektivwert) (x — x²) V₂ anzeigt.

Wie bereits erwähnt, ist das frequenzabhängige elektrische Filter 31 elektrisch so dimensioniert, daß es an seinen Ausgangsklemmen 52, 53 nur sehr langsame Schwankungen (beispielsweise Schwankungen mit einer Frequenz ¹J_n^ pro Sek.) des Mittelwertes χ der Meßgröße χ durchläßt. In diesem Falle ergibt sich beim Anzeigeinstrument 32, das den Mittelwert χ der Meßgröße χ anzeigt, ein praktisch konstanter Anzeigewert x.

Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung mit Meßapparaten, die eine dem Substanzquerschnitt von Bändern, Vorgarnen und Garnen der Textilindustrie entsprechende Meßgröße χ gewinnen, ist es vorteilhaft, das frequenzabhängige elektrische Sieb 31 so zu dimensionieren, daß nur Schwankungen des Mittelwertes χ angezeigt werden, die einer geprüften Prüfgutlänge von mindestens 8 m Länge entsprechen.

Das frequenzabhängige elektrische Sieb 35, da^s den Mittelwert (x — Ic) aus den Abweichungen (x — x) der Meßgröße χ von deren Mittelwert * gewinnt, wird mit Vorteil ebenfalls so dimensioniert, daß nur Schwankungen des Mittelwertes 26 der Abweichungen angezeigt werden, die einer Prüfgutlänge von mindestens m entsprechen.

Es ist klar, daß für andere Anwendungsgebiete die

elektrischen Siebe F₁ und F₂ zweckmäßigerweise für andere Grenzfrequenzen dimensioniert werden müssen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zur Bestimmung der mittleren Abweichung einer variablen Größe von ihrem Mittelwert, dadurch gekennzeichnet, daß von der variablen Größe vorerst eine äquivalente elektrische Größe gewonnen wird und der Mittelwert dieser elektrischen Größe vermittels eines elektrischen frequenzabhängigen Siebes von deren Abweichungen vom Mittelwert getrennt wird, worauf die Abweichungen gleichgerichtet, in einem zweiten frequenzabhängigen Sieb gemittelt und nachher in einem elektrischen Anzeigeinstrument angezeigt werden.
2. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Gewinnung einer äquivalenten elektrischen Größe aus der variablen Größe durch ein frequenzabhängiges elektrisches Sieb, das diese äquivalente elektrische Größe in deren Mittelwert und deren Abweichungen vomMittelwert trennt, sowie durch einen Gleichrichter zur Gleichrichtung der die Abweichungen darstellenden zeitlich variablen elektrischen Größe, ferner durch ein zweites frequenzabhängiges Sieb zur Gewinnung des Mittelwertes der gleichgerichteten Größe und durch ein Anzeigeinstrument zur Anzeige dieses Mittelwertes.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als frequenzabhängige Siebe Tiefpaßfilter verwendet werden.

   4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare Mittelwert der Abweichungen der Meßgröße zur Anzeige gebracht wird.

   5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der quadratische Mittelwert der Abweichungen der Meßgröße zur Anzeige gebracht wird.

   6. Verfahren nach Anspruch i, wobei die variable Größe der Substanzquerschnitt von Faserbändern, Garnen oder Vorgarnen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Mittelwert des Substanzquerschnittes angezeigt wird und daß die Zeitkonstante des ersten frequenzabhängigen Siebes so gewählt wird, daß bei der verwendeten Prüfgeschwindigkeit nur Schwankungen des Mittelwertes der Meßgröße angezeigt werden, die einer Prüfgutlänge von mindestens 8 m entsprechen.

   7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die variable Größe der Substanzquerschnitt von Faserbändern, Garnen oder Vorgarnen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des zweiten elektrischen Siebes so gewählt wird, daß bei der verwendeten Prüfgeschwindigkeit nur Schwankungen des Mittelwertes der Abweichungen der Meßgröße von ihrem Mittelwert angezeigt werden, die einer Prüfgutlänge von mindestens 8 m entsprechen.

   8. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleichrichter mit linearer Kennlinie verwendet ist zur Gleichrichtung sowohl der positiven als der negativen Abweichungen der elektrischen Größe von deren Mittelwert.

   9. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleichrichter mit quadratischer Kennlinie verwendet ist zur Gleichrichtung sowohl der positiven als der negativen Abweichungen der elektrischen Größe von deren Mittelwert.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   984 8.