專利名稱：在線便攜式條干均勻度測(cè)試分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種在線便攜式條干均勻度測(cè)試分析儀，屬于一種在線檢測(cè)細(xì)長(zhǎng)紡織材料的線密度質(zhì)量變異CV％值及周期性質(zhì)量變異的波譜圖的紡織電子儀器。
現(xiàn)有的在線便攜式條干均勻度測(cè)試分析儀，其電容式傳感器的電容金屬極板外圍無(wú)金屬保護(hù)環(huán)，電容的兩極板邊緣的電場(chǎng)散射導(dǎo)致傳感器周圍形狀物體的位移，及對(duì)電容兩極板間電場(chǎng)的影響，影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，原理上金屬保護(hù)環(huán)的寬度越大越好、但越大傳感器體積增大，使用起來(lái)很不方便，失去了便攜式儀器的優(yōu)越性，因此設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量使金屬保護(hù)環(huán)寬度越小越好，但寬度過(guò)小，則無(wú)效果。還有現(xiàn)有的在線便攜式條干均勻度測(cè)試分析儀功能單一，只能測(cè)試試樣的線密度質(zhì)量變異CV％值，影響了該儀器的推廣使用。
本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種在線便攜式條干均勻度測(cè)試分析儀，不但克服了現(xiàn)有電容式傳感器由于電場(chǎng)散射對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，且傳感器體積小。此外，該儀器電路設(shè)計(jì)合理，采用元器件少，從而使該儀器體積相對(duì)較小，成本較低，且功能齊全，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確率高，有利于紡織廠在線便攜使用。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)方案在線便攜式條干均勻度測(cè)試分析儀，由電容式傳感器(1)、主機(jī)(2)構(gòu)成、電容式傳感器(1)的電容金屬極板(3)固定在絕緣層(4)上，絕緣層(4)的外圍設(shè)有金屬保護(hù)環(huán)(5)，且金屬保護(hù)環(huán)(5)的寬度≤12mm，且金屬保護(hù)環(huán)(5)由金屬銅制成。
電容式傳感器(1)中的高頻振蕩電路的輸出端接電感線圈L的初級(jí)兩端及相干檢波器的輸入端，電感線圈L的次級(jí)中心抽頭接地，兩端分別連接由C8、C9、CT、CX構(gòu)成的電容電橋，其中CX是帶金屬保護(hù)環(huán)(5)的金屬極板電容，電容電橋的平衡端接相干檢波器的輸入端，相干檢波器的輸出端接低通濾波器的輸入端，低通濾波器的信號(hào)輸出端接主機(jī)(2)信號(hào)輸入端。
主機(jī)(2)的信號(hào)輸入端接調(diào)零電路的輸入端，調(diào)零電路的輸出端接均值電路的輸入端及主處理計(jì)算機(jī)的內(nèi)部AD，均值電路的輸出端接波譜濾波器的輸入端及CV值濾波器的輸入端，CV值濾波器的輸出端接主處理計(jì)算機(jī)輸入端。主處理計(jì)算機(jī)多個(gè)輸出端分別接調(diào)零電路的輸入端，均值電路的輸入端、顯示器接口、鍵盤接口及打印機(jī)接口，波譜濾波器輸出端經(jīng)AD接波譜處理計(jì)算機(jī)輸入端，波譜處理計(jì)算機(jī)經(jīng)數(shù)據(jù)接口與主處理計(jì)算機(jī)雙向聯(lián)接。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，一是電容式傳感器的電容金屬極板外圍設(shè)有金屬保護(hù)環(huán)，且金屬保護(hù)環(huán)寬度選擇合理，不但使傳感器有效電容的電場(chǎng)穩(wěn)定性有效，克服了現(xiàn)有電容式傳感器由于電場(chǎng)散射對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，且體積小，測(cè)試結(jié)果干擾小，二是電路設(shè)計(jì)合理，集成度高，功能齊全，采用元器件少，從而使該儀器不但操作簡(jiǎn)便，且體積小，成本低，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確率高，有利于在紡織廠推廣使用。


圖1為本實(shí)用新型外形結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型主機(jī)背板示意圖。
圖3為本實(shí)用新型電容式傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為圖3的A-A剖視圖。
圖5為圖3的B-B剖視圖。
圖6為本實(shí)用新型電容式傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為圖6的C-C剖視圖。
圖8為圖6的D-D剖視圖。
圖9為本實(shí)用新型電容式傳感器電路結(jié)構(gòu)方框圖。
圖10為本實(shí)用新型主機(jī)電路結(jié)構(gòu)方框圖。
圖11為本實(shí)用新型電容式傳感器電路原理圖。
圖12為本實(shí)用新型主機(jī)電路原理圖。
實(shí)施例1結(jié)合說(shuō)明書(shū)第五部分及附圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12描述本實(shí)用新型的第一種實(shí)施例。主機(jī)(2)配有四～五個(gè)電容式傳感器(1)，以適應(yīng)不同試樣，使用時(shí)其中一個(gè)電容式傳感器(1)通過(guò)電纜與主機(jī)(2)后背板上的信號(hào)插口相接。電容式傳感器結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有在線式電容式傳感器結(jié)構(gòu)基本相同，由殼體(6)、測(cè)量縫(7)、電路板等構(gòu)成。不同之處在于測(cè)量縫(7)一側(cè)固定電容金屬極板(3)的絕緣層(4)的外圍設(shè)有金屬保護(hù)環(huán)(5)、且金屬保護(hù)環(huán)(5)用金屬銅制成，其寬度W為9～12mm。
主機(jī)(2)由殼體(8)、面板(9)、背板(10)、提手(11)、電路板及沖電器構(gòu)成，面板(9)上設(shè)有液晶顯示屏(12)、鍵盤(13)、欠壓指示燈(14)及沖電指示燈(15)，背板(10)上設(shè)有測(cè)試孔(16)、打印機(jī)接口(17)、信號(hào)接口(18)、220伏沖電插孔及總開(kāi)關(guān)、保險(xiǎn)絲。
電容式傳感器內(nèi)的電路板上設(shè)有高頻振蕩電路，電感線圈L，電容電橋C 8、C9、CT、CX，相干檢波器及低通濾波器。高頻振蕩電路產(chǎn)生十幾兆赫的高頻交流信號(hào)，由IC1(CA3028B)及C2、C3、C6、R1、R2、R3、RX、W1構(gòu)成，通過(guò)IC1的8腳和6腳輸出給電感線圈L的初級(jí)，電感的次級(jí)中心抽頭接地，兩端分別連接由C8、C9、CT、CX構(gòu)成的電容電橋，其中CX是帶金屬保護(hù)環(huán)的金屬極板電容。電橋的平衡端輸出給相干檢波器和低通濾波器。相干檢波器和低通濾波器由IC2(XR-2208CP)及R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、C7、C14、C17構(gòu)成。高頻試樣信號(hào)由IC2的3腳輸入，同時(shí)，高頻振蕩電路IC1的6腳輸入給IC2的5腳相同的十幾兆赫的交流信號(hào)，用于IC2的相干檢波。同時(shí)，IC2濾掉十幾兆赫的交流信號(hào)及雜波，然后IC2的14腳輸出試樣信號(hào)。工作原理為，當(dāng)傳感器極板電容中無(wú)試樣時(shí)，電橋平衡端輸出十幾兆赫的交流信號(hào)，然后由相檢波器處理后輸出無(wú)試樣信號(hào)。當(dāng)傳感器極板電容有試樣通過(guò)時(shí)，極板電容的電容量大小就會(huì)隨試樣的質(zhì)量而變化，這樣電橋便輸出帶有十幾兆赫載波的試樣質(zhì)量變化信號(hào)，經(jīng)相干檢波器和低通濾波器，將十幾兆赫的載波檢掉，便得到試樣質(zhì)量變化的信號(hào)，此信號(hào)輸出給儀器主機(jī)進(jìn)一步處理計(jì)算。
主機(jī)電路采用最新的電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代電子技術(shù)，主機(jī)計(jì)算機(jī)采用高性能單片16位計(jì)算機(jī)MSC80C196芯片，使得調(diào)零和均值處理自動(dòng)完成。且連接顯示器、鍵盤及打印機(jī)的電路簡(jiǎn)便。波譜處理計(jì)算機(jī)采用數(shù)字處理計(jì)算機(jī)TMS320C25，使得波譜計(jì)算以最少的器件完成。這兩個(gè)計(jì)算機(jī)的選取為該儀器的小型化(即便攜式)奠定了基礎(chǔ)。
主機(jī)電路包括1、電源電路它提供給儀器+5v、+12v、-12v直流電源。它是由可沖電電池B1、將9.3v電壓供給三端穩(wěn)壓管LM323K的1腳，3腳輸出+5v電源給儀器，逆變器BCT5D12是將+5v輸入逆變成+12v、-12v輸出供儀器使用。同時(shí)電池組B1輸出給N6(三極管)及R24、R25、R26、W5、D4(發(fā)光二極管)組成的電池欠壓指示電路，當(dāng)電池電壓降至8.4v時(shí)，欠壓指示燈亮。
2、調(diào)零電路調(diào)零指、傳感器中無(wú)試樣時(shí)，傳感器電路應(yīng)輸出信號(hào)為零。然而，由于傳感器極板中常有細(xì)小雜物及電路的漂移，使得不可能輸出零信號(hào)，這樣在每次測(cè)試前都必須調(diào)零，使主機(jī)計(jì)算時(shí)不產(chǎn)生誤差。此電路由U1(主處理計(jì)算機(jī))控完成調(diào)零功能。傳感器信號(hào)經(jīng)由R1給由N1、C1、R2、R4構(gòu)成的運(yùn)放的輸入端，即N1的2腳，N1的6腳為調(diào)零的輸出。調(diào)零輸出經(jīng)由R9給由N2B、D3、R10、R11構(gòu)成的二倍放大器的輸入端即N2B的6腳，N2B的7腳輸出給U1的5腳，即內(nèi)部AD，經(jīng)U1計(jì)算后經(jīng)U1的39腳輸出，經(jīng)R6給由N2A、C2、R3、R5、R7、R8、W1構(gòu)成的DA變成一個(gè)與傳感器信號(hào)大小相同，方向相反的信號(hào)輸入給N1的2腳完成調(diào)零功能。
3、均值電路由于試樣的品種有差異，故信號(hào)強(qiáng)弱也不相同，在測(cè)試時(shí)需將信號(hào)的平均值定在固定電位上，就需要均值處理。均值處理由主處理計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)完成。試樣信號(hào)經(jīng)調(diào)零處理后N 1的6腳輸給均值電路的輸入端U3的15腳，經(jīng)U1控制由經(jīng)U3、N3及C3、C4、R12、W2構(gòu)成的均值電路處理使均值電路的輸出端N3的6腳輸出試樣均值信號(hào)在某一固定電位上。
4、CV值濾波器作用是濾掉無(wú)用的高頻信號(hào)，它由N4、R16、R17、R18、R19、W4、C8構(gòu)成低道濾波器。均值信號(hào)經(jīng)R16輸入，經(jīng)濾波后輸出N4的6腳給U1的6腳進(jìn)行計(jì)算CV值。
5、波譜濾波器是一個(gè)三級(jí)切比雪夫低通濾波器，由N5、R13、R14、R15、C5、C6、C7構(gòu)成，輸出為N5的6腳于AD電路。
6、AD電路作用是將試樣的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并鎖存，供U2計(jì)算波譜。它由U4、U19、U20及控制電路構(gòu)成。
7、波譜處理計(jì)算機(jī)它由U2和OS(40MHZ晶體)構(gòu)成。完成波譜計(jì)算并將結(jié)果存在存貯器中。
8、存貯器由U5、U6、U7、U8構(gòu)成16K×16的存貯器，完成存放波譜處理計(jì)算機(jī)的程序和波譜處理中間結(jié)果及主處理計(jì)算機(jī)計(jì)算的所有測(cè)試結(jié)果。
9、數(shù)據(jù)接口由U9、U10、U11、U12構(gòu)成，主機(jī)采用雙CPU并行處理技術(shù)。兩CPU之間要有數(shù)據(jù)傳送，同時(shí)在處理時(shí)，又必須自成系統(tǒng)，互不干擾。數(shù)據(jù)接口完成這項(xiàng)工作，其控制由U1及控制電路完成。其中U9、U10完成地址連接與分離U11、U12完成數(shù)據(jù)的雙向傳送。
10、主處理計(jì)算機(jī)它完成整機(jī)的控制及CV值計(jì)算，是主機(jī)的心臟。由U1及U26、U22B及C19、C10、C11、R21、RA1、RA2、RA3、D1構(gòu)成。U26、C9、C10產(chǎn)生U1中AD所需的+5v基準(zhǔn)電源輸出給U1的13腳。U22B、R21、C11、D1產(chǎn)生上電復(fù)位信號(hào)，即U22B的9腳輸出給U1的16腳，RA2、RA3是U1的數(shù)據(jù)/地址線即45-60腳的上拉電阻網(wǎng)絡(luò)。
11、程序存貯器由U13、U14、U15、U16按常規(guī)的單片機(jī)存貯器法構(gòu)成。
12、顯示器接口顯示器選用液晶點(diǎn)陣式顯示器。根據(jù)顯示器要求，主機(jī)U1提供M0～M7，8位數(shù)據(jù)信號(hào)線及控制信號(hào)N7、CS、RD、WR、+5v、地、-12v由W3調(diào)節(jié)供給。
13、鍵盤接口該儀器面板設(shè)計(jì)14個(gè)按鍵，其中0～9十個(gè)數(shù)字鍵、及·、RUN(運(yùn)行)、INT(中斷)、RES(復(fù)位)功能鍵，其功能是輸入測(cè)試參數(shù)，控制儀器運(yùn)行。由U1的30、31、32、11、10、9、8、15腳及復(fù)位和地線構(gòu)成鍵盤接口。
14、打印機(jī)接口由U26及U1的21、4、19腳組成，可直接配80列9針打印機(jī)。
15、定時(shí)控制電路，由U17、U18、U21、U24、U23、U22構(gòu)成，這部分主要是輔助主處理計(jì)算機(jī)，控制整機(jī)工作。按照主機(jī)要求完成控制任務(wù)。
實(shí)施例2結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于，電容式傳感器(1)上的測(cè)量縫(7)兩側(cè)固定電容金屬極板(3)的絕緣層(4)的外圍均設(shè)有金屬保護(hù)環(huán)(5)。
權(quán)利要求1.一種在線便攜式條干均勻度測(cè)試分析儀，由電容式傳感器(1)、主機(jī)(2)構(gòu)成，電容式傳感器(1)的電容金屬極板(3)固定在絕緣層(4)上，其特征在于絕緣層(4)的外圍設(shè)有金屬保護(hù)環(huán)(5)，且金屬保護(hù)環(huán)(5)的寬度W≤12mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線便攜式條干均勻度測(cè)試分析儀，其特征在于所述的金屬保護(hù)環(huán)(5)由金屬銅制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線便攜式條干均勻度測(cè)試分析儀，其特征在于電容式傳感器(1)中的高頻振蕩電路的輸出端接電感線圈L的初級(jí)兩端及相干檢波器的輸入端，電感線圈L的次級(jí)中心抽頭接地，兩端分別連接由C8、C9、CT、CX構(gòu)成的電容電橋，其中CX是帶金屬保護(hù)環(huán)(5)的金屬極板電容，電容電橋的平衡端接相干檢波器的輸入端，相干檢波器的輸出端接低通濾波器的輸入端，低通濾波器的信號(hào)輸出端接主機(jī)(2)信號(hào)輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線便攜式條干均勻度測(cè)試分析儀，其特征在于主機(jī)(2)的信號(hào)輸入端接調(diào)零電路的輸入端，調(diào)零電路的輸出端接均值電路的輸入端及主處理計(jì)算機(jī)的內(nèi)部AD，均值電路的輸出端接波譜濾波器的輸入端及CV值濾波器的輸入端，CV值濾波器的輸出端接主處理計(jì)算機(jī)輸入端，主處理計(jì)算機(jī)多個(gè)輸出端分別接調(diào)零電路的輸入端、均值電路的輸入端、顯示器接口、鍵盤接口及打印機(jī)接口，波譜濾波器輸出端經(jīng)AD接波譜處理計(jì)算機(jī)輸入端，波譜處理計(jì)算機(jī)經(jīng)數(shù)據(jù)接口與主處理計(jì)算機(jī)雙向聯(lián)接。
專利摘要一種在線便攜式條干均勻度測(cè)試分析儀,主要應(yīng)用于在線檢測(cè)細(xì)長(zhǎng)紡織材料的線密度質(zhì)量變異CV%值及周期性質(zhì)量變異的波譜圖。由電容式傳感器、主機(jī)構(gòu)成。電容式傳感器的測(cè)量縫固定電容金屬極板的絕緣層的外圍設(shè)有金屬保護(hù)環(huán),且金屬保護(hù)環(huán)寬度W≤12mm?？朔穗妶?chǎng)散射對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。此外其電路設(shè)計(jì)合理,采用元器件少,從而使整機(jī)體積小、成本低,且測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確率高,特別適合紡織廠在線檢測(cè)使用。
文檔編號(hào)G01N27/22GK2285898SQ9623608
公開(kāi)日1998年7月8日 申請(qǐng)日期1996年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月17日
發(fā)明者彭杰 申請(qǐng)人:咸陽(yáng)市楊陵關(guān)中紡織儀器廠