本公开涉及具有偏移补偿的电容式纱线传感器装置。提供了一种电容器传感器装置，用于测量细长的织物主体(特别是纱线)的至少一个参数。它包括在串联布置的参考电容器(Cr)和测量电容器(Cm)上产生测量电压(Vm)的AC电压发生器(17)。来自两个电容器(Cr，Cm)之间的一点的输出信号被馈送到信号放大器(A3)。为了补偿两个电容器(Cr，Cm)中的不对称性，提供了补偿波形发生器(S3)，该补偿波形发生器产生与测量电压(Vm)同步的补偿信号。该补偿信号被耦合到信号放大器(A3)的输入端(P1)中。
【技术实现步骤摘要】
具有偏移补偿的电容式纱线传感器装置
本专利技术涉及一种电容式传感器装置，用于测量细长的织物主体的至少一个参数，尤其是纱线的至少一个参数。特别地，这样的传感器装置可以测量描述在测量区域中的主体或其变型的体积的参数。
技术介绍
WO2010/043065和EP2352018描述了根据独立权利要求的前序部分的电容式传感器装置。特别地，该传感器装置包括用于容纳主体的测量体积以及包括串联的测量电容器和参考电容器的电容式测量组件。测量电容器具有布置在测量体积的相对侧的电极。AC电压发生器的信号施加在两个电容器上。测量电容器和参考电容器之间的电势形成测量组件的输出并携带输出信号。信号放大器的输入端连接到测量组件的输出端。该装置还具有带有控制单元和偏移补偿器的偏移补偿电路。偏移补偿器适于补偿测量电容器和参考电容器之间的不对称性。控制单元适于响应于所述输出信号的幅度来控制偏移补偿器。偏移补偿器布置在AC电压发生器与参考和/或测量电容器之间的信号路径中，即，它布置在测量组件之前。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的问题是提供用于补偿上述类型的传感器装置的不对称性的替代解决方案。该问题通过权利要求1的传感器装置来解决。相应地，该传感器装置包括：-测量体积。该体积适于在测量期间容纳织物主体。-以主频率产生AC测量电压的AC电压发生器。-电容式测量组件：该测量组件包括串联布置的测量电容器和参考电容器。测量电容器包括布置在测量体积的相对侧上的电极，即，其电容是要测量的参数的函数。测量组件具有用于产生输出信号的输出端。该输出端位于测量电容器和参考电容器之间。-用于放大输出信号的信号放大器。该信号放大器的输入端可以直接耦合到测量组件的输出端，或者在信号放大器的输入端和测量组件的输出端之间可以存在其它部件，例如，用于滤波。-包括控制单元和偏移补偿器的偏移补偿电路：该偏移补偿器适于补偿测量电容器和参考电容器之间的不对称性。该控制单元适于响应于测量组件的输出信号的幅度来控制偏移补偿器。根据本专利技术，偏移补偿单元至少包括以下部件：-产生AC补偿信号的补偿波形发生器：该补偿信号与电压发生器的测量电压同步，即，其具有相同的周期，但其可能具有相对于测量电压的非零的相位偏移。补偿波形发生器连接到校正点(P1)。校正点是信号路径上的从测量组件的输出端到信号处理器的输入端的点。具体而言，校正点可以直接位于测量组件的输出端处、直接位于信号放大器的输入端处，或者位于这两个位置之间的信号路径上的任何点处。这允许高效地并且以简单的方式补偿不对称性，即，使来自测量组件的信号偏移，使得它落在例如信号放大器或信号放大器后面的任何部件的工作范围内。在有利的实施例中，在补偿波形发生器与校正点之间的信号路径中布置耦合电容器，从而将补偿波形发生器电容耦合到校正点。有利的是，控制单元适于改变补偿信号的幅度以补偿不对称性。本专利技术还涉及用于偏移补偿传感器装置的方法。该方法至少包括以下步骤：-测量指示所述信号放大器的输出信号的幅度的监视值。-通过更改补偿信号来减小该监视值。有利的是，在上面的第一步骤中，测量体积以恒定的负载操作，特别是在测量体积中没有细长主体的情况下。替代地，在比由细长主体的变化特性引起的典型信号波动大得多的时间跨度内对监视值进行平均。有利的是，在上述第二步骤中，将监视值置零，即，将信号放大器的输出信号在AC电压发生器的频率处的幅度调整为零。除非另有说明，否则本文提及的所有AC信号均有利地在主频率(即测量电压的(基本)频率)处进行测量。在从属权利要求以及下面的描述中列出了其它有利的实施例。附图说明根据下面的本专利技术的详细描述将更好地理解本专利技术，并且除上述目的之外的其它目的将变得清楚。该描述参考了附图，其中：图1示出了包括测量头的截面图的传感器装置的框图，图2是传感器装置的实施例的电路图，图3是示出测量信号i1以及补偿信号i2的时序图，以及图4图示了图3的方案的替代方案。具体实施方式传感器装置如图1中所示的传感器装置包括连接到测量头4的控制电路系统2。测量头4是例如如US4843879的图4中所示的装置。它包括以串联配置形成参考电容器Cr和测量电容器Cm的至少三个电极6a、6b、6c。参考电容器Cr的电极6a、6b布置在参考体积8的相对侧，而测量电容器Cm的电极6b、6c布置在测量体积10的相对侧。测量体积10至少在两个相对的侧面上是开口的，以容纳细长的织物主体12，诸如纱线。有利的是，测量体积10形成缝隙，该缝隙在三个侧面上闭合并且在三个侧面上开口。参考体积8可以是封闭的，或者它也可以形成暴露于与测量体积10相同的环境的缝隙。在测量期间，织物主体12沿着其纵轴(其垂直于图1的测量组件4的图延伸)展开。测量电容器Cm的电容根据测量体积10内的主体8的介电特性和体积而变化。如在例如US4843879中所描述的，这允许确定主体8的参数，诸如其在测量体积8中的体积或平均横截面。电路设计图2示出了如在传感器装置中使用的电路的实施例。该电路包括产生时钟信号CLK的数字或模拟振荡器16。有利的是，该信号的基频(以下称为“主频率f0”)在MHz范围内，特别地但不限于在1-100MHz之间，特别是在1-30MHz之间。电压发生器17使用时钟信号CLK在测量电容器Cm和参考电容器Cr的串联布置上以主频率f0产生交变的测量电压Vm。在所示的实施例中，这是通过将时钟信号CLK馈送到互补放大器A1、A2和第一变压器T1来实现的。其它合适的电路对于技术人员是已知的。两个电容器Cm、Cr之间的点形成测量头4的输出端OUT，并产生其AC输出信号。如果电容器Cm和Cr是平衡的，即它们的电容相等，那么输出信号等于零，即流过输出端OUT的电流为零。来自输出端OUT的信号被馈送到信号处理器18。在其输入端处，信号处理器18例如包括限压器20，该限压器20保护下游电路系统免受过大的电压。接下来，输出信号可以通过第一滤波器元件R1和L1以及具有反馈元件R3、C3的信号放大器A3。信号放大器A3的输出被馈送到锁定(lock-in)放大器22，如本领域技术人员已知的，该锁定放大器22选择性地放大处于主频率f0的信号。锁定放大器的各种设计对于技术人员是已知的。这里示出的一个锁定放大器使用了电压放大变压器T2和两个由时钟信号CLK控制的电子控制开关S1、S2。输出信号24通过用于产生监视值M的低通滤波器25，然后到达模数转换器26和控制单元28。控制单元28可以是具有存储数据和程序指令的存储器电路的微处理器。它被编程为执行传感器装置的偏移补偿步骤。控制单元28连接到用于产生第一控制电压Uc1的数模转换器30，该第一控制电压Uc1被馈送到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于测量细长的织物主体的至少一个参数的电容式传感器装置，所述织物主体特别地为纱线，所述传感器装置包括：/n用于容纳织物主体的测量体积(8)，/n以主频率(f0)产生AC测量电压(Vm)的AC电压发生器(17)，/n电容式测量组件(4)，包括串联布置的测量电容器(Cm)和参考电容器(Cr)，其中所述测量电容器(Cm)包括布置在所述测量体积(8)的相对侧的电极(6b，6c)，并且其中所述测量组件(4)具有产生输出信号的输出端(OUT)，其中所述输出端位于测量电容器(Cm)和参考电容器(Cr)之间，/n用于放大所述输出信号的信号放大器(A3)，/n包括控制单元(28)和偏移补偿器(32)的偏移补偿电路(34)，其中所述偏移补偿器(32)适于补偿所述测量电容器(Cm)和所述参考电容器(Cr)之间的不对称性，并且其中所述控制单元(28)适于响应于所述输出信号的幅度来控制所述偏移补偿器(32)，/n其特征在于，所述偏移补偿器(32)包括：/n补偿波形发生器(S3)，其产生与所述测量电压(Vm)同步的AC补偿信号(i2)，/n其中所述补偿波形发生器(S3)连接到沿着从所述测量组件(4)的输出端(OUT)到所述信号放大器(A3)的输入端的信号路径定位的校正点(P1)。/n...
【技术特征摘要】
20190614 EP 19180404.61.一种用于测量细长的织物主体的至少一个参数的电容式传感器装置，所述织物主体特别地为纱线，所述传感器装置包括：
用于容纳织物主体的测量体积(8)，
以主频率(f0)产生AC测量电压(Vm)的AC电压发生器(17)，
电容式测量组件(4)，包括串联布置的测量电容器(Cm)和参考电容器(Cr)，其中所述测量电容器(Cm)包括布置在所述测量体积(8)的相对侧的电极(6b，6c)，并且其中所述测量组件(4)具有产生输出信号的输出端(OUT)，其中所述输出端位于测量电容器(Cm)和参考电容器(Cr)之间，
用于放大所述输出信号的信号放大器(A3)，
包括控制单元(28)和偏移补偿器(32)的偏移补偿电路(34)，其中所述偏移补偿器(32)适于补偿所述测量电容器(Cm)和所述参考电容器(Cr)之间的不对称性，并且其中所述控制单元(28)适于响应于所述输出信号的幅度来控制所述偏移补偿器(32)，
其特征在于，所述偏移补偿器(32)包括：
补偿波形发生器(S3)，其产生与所述测量电压(Vm)同步的AC补偿信号(i2)，
其中所述补...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·耐奇提，M·奇那白尔特，
申请(专利权)人：乐富兄弟股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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