(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動かされる縦長の供試品（９）の容量性検査装置（１）であって、
供試品（９）を受入れるための測定コンデンサ（２１）を持つ容量性測定回路（２）が含まれ、
特定の基本周波数及び特定の信号形状を持つ交流信号を測定コンデンサ（２１）に印加する少なくとも１つの交流信号発生器（３，３．１，３．２）が含まれ、
容量性測定回路（２）が、印加される交流信号の基本周波数及び信号形状に影響を与えないように、少なくとも１つの交流信号発生器（３，３．１，３．２）から切離されており、
測定コンデンサ（２１）から取出される電気信号の少なくとも１つの電気的測定量を検出する検出手段（７）が含まれている装置において、
印加される交流信号の基本周波数及び／又は信号形状が可変であり、更に、任意の位相位置の交流信号が発生可能であるように、少なくとも１つの交流信号発生器（３，３．１，３．２）が構成されており、
検出手段（７）が、コンデンサ装置（２１）の後に接続されてこのコンデンサ装置（２１）から取出される電気信号に少なくとも１つの交流信号発生器（３，３．２）の交流信号を乗算する乗算器（７４）を含んでいる、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
交流信号発生器（３，３．１，３．２）により所定の振幅の交流信号が発生可能であるように、少なくとも１つの交流信号発生器（３，３．１，３．２）が構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
少なくとも１つの交流信号発生器（３，３．１，３．２）の後に、交流信号発生器（３，３．１，３．２）により発生される交流信号を濾波する少なくとも１つのフィルタ（５１〜５３）が接続されている、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
少なくとも１つの交流信号発生器（３，３．１，３．２）が、次の集合即ちＲ−Ｃ発振器、ＬＣ発振器、水晶発振器、セラミックコンデンサを持つ発振器、ＳＡＷ構成要素を持つ発振器、論理構成要素を持つ発振器、シンセサイザ、位相制御ループ、パルス幅変調器、マルチバイブレータから選ばれている、請求項１〜３の１つに記載の装置。
【請求項５】
少なくとも１つの交流信号発生器（３，３．１，３．２）がダイレクト・デジタル・シンセサイザである、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
複数の交流信号発生器（３．１，３．２）が存在し、異なる交流信号発生器（３．１，３．２）の交流信号の位相が所定の位相差だけ互いに移相可能であるように、交流信号発生器（３．１，３．２）を制御する制御手段（４）が構成されている、請求項１〜５の１つに記載の装置。
【請求項７】
動かされる縦長の供試品（９）の容量性検出方法であって、供試品（９）が測定コンデンサ（２１）へ入れられ、特定の基本周波数及び特定の信号形状を持つ交流信号が少なくとも１つの交流信号発生器（３，３．１，３．２）により発生されて、測定コンデンサ（２１）へ印加され、測定コンデンサ（２１）が、印加される交流信号の基本周波数及び信号形状に著しく影響しないように、交流信号発生器（３，３．１，３．２）から切離され、測定コンデンサ（２１）から取出される電気信号の少なくとも１つの電気的測定量が検出される方法において、
印加される交流信号の基本周波数及び／又は信号形状と、更に位相位置とが変化され、
電気的測定量を検出するため、コンデンサ装置（２１）から取出される電気信号を交流信号に乗算することによって、電気信号が復調される、
ことを特徴とする、方法。
【請求項８】
付加的に交流信号の振幅が変化される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
複数の交流信号が発生され、その相互位相が所定の位相差だけ互いに移相されている、請求項７又は８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、電気的手段による物質の検査の分野にある。本発明は、独立請求項の上位概念に記載のコンデンサ装置の少なくとも１つの誘電特性を求める装置及び方法に関する。【０００２】  本発明の好ましい使用分野は、カードスライバ、ロービング、糸又は織布のような縦長のなるべく繊維形成物の容量性検査である。従って本発明は、別の請求項の上位概念に記載の動かされる縦長の供試品の容量性検査装置にも関する。このような検査は例えば異物の検出、単位長さ当たりの質量の変化の確認及び／又は供試品の湿度の測定を目的とすることができる。本発明は、例えば紡糸機又は巻取り機のヤーンクリヤラにおける製造過程（オンライン）又は糸試験器における実験室検査（オフライン）において使用可能である。
【背景技術】
【０００３】  たとえばカードスライバ、ロービング、糸又は織布のような縦長の繊維供試品を検査する多数の多様な装置が公知である。これらの装置は、その使用に応じて２つのクラス即ち実験室検査（オフライン）及び製造過程中の検査（オンライン）に分けられる。装置は種々の公知のセンサ原理を使用している。ここでは特に容量性測定原理に関心がある。この測定原理では、測定コンデンサが典型的に平らな板コンデンサとして構成され、供試品用の通過口を持っている。測定コンデンサはＬＣ発振器の一部なので、ＬＣ発振器の励振の際交流電圧が測定コンデンサにかかる。通過口はそれにより交流電界を印加される。供試品は板コンデンサを通って動かされ、交流電界にさらされる。板コンデンサの電気出力信号が検出される。評価回路において、出力信号から供試品の誘電特性が求められる。この誘電特性から、単位長さ当たりの質量及び／又は材料組成のような供試品のパラメータの変化が求められる。容量性糸センサ又はスライバセンサは例えば英国特許出願公開第６３８３６５号に記載されている。【０００４】  空気温度又は空気湿度のような外部の影響を受けない正確な測定を行うことができるようにするため、補償方法がしばしば使用される。この目的のため装置は、本来の測定コンデンサのほかに、基準コンデンサを含んでいる。この基準コンデンサは、両方の測定コンデンサ板に対して平行に設けられる第３のコンデンサ板の付加により形成することができ３つのコンデンサ板が１つの容量測定回路にまとめられる。測定回路の例及びその出力信号の適当な評価回路は、欧州特許出願公開第９２４５１３号明細書、国際公開第２００６／１０５６７６号及び国際公開第２００７／１１５４１６号に見られる。【０００５】  米国特許出願公開第４８４３８７９号明細書から、糸の容量性品質管理装置が公知である。この装置は、測定コンデンサ及び基準コンデンサを持つ二重コンデンサ装置を含んでいる。二重コンデンサ装置は、電気回路へ組込まれている。電気回路は、互いに逆の位相を持つ２つの交流電圧を二重コンデンサ装置の両方の外側コンデンサ電極へ印加する発振器を含んでいる。発振器とそれぞれの電極との間の各分枝には信号増幅器及び整合コンデンサがあり、この整合コンデンサによる二重コンデンサ装置の出力信号が、供試品なしで零の値に整合される。【０００６】  国際公開第２００６／００６９７２０号は、製品特にタバコ、木綿又は他の繊維製品にある異物を容量により検出する測定装置及び測定方法を開示している。高周波発生装置が、測定コンデンサに印加される高周波を発生する。発生される高周波の電圧振幅は制御装置により一定に保持される。【０００７】  欧州特許出願公開第９２２９６３号明細書から、複素インピーダンスを求める評価回路が公知である。電源が２つの交流電圧信号を発生し、これらの信号の１つが測定すべきインピーダンスに印加される。インピーダンスの出力信号は、それぞれ０°又は９０°移相されている他の交流電圧信号と組合わされて、生じる出力信号からインピーダンスの実数部分と虚数部分が求められる。電源は、ディジタル信号を発生する周波数発生器、１：２周波数分割器、及び９０°移相された２つの交流電圧信号を��生するＤフリップフロップを含んでいる。周波数の変化の際位相は不変である。【０００８】  特開２００２−５９７１号公報は、蒸留水及び水道水のような種々の液体を容量で区別して、液体中の非金属異物を検出する装置を示している。この目的のため試料が存在する回路が広帯域に検査され、分散体が検出される。検査用信号発生器として、直接ディジタルシンセサイザ（ＤＤＳ）が用いられる。【０００９】  従来技術から公知の容量センサでは、測定コンデンサ又は測定回路がＬＣ発振器の一部である。従って測定コンデンサは、それにかかる交流電圧のパラメータ例えばその周波数、位相及び振幅に影響を及ぼす。他方ＬＣ発振器は通常ただ１つの共振周波数又は非常に限られた数の不連続な共振周波数を持ち、これらの周波数で動作可能である。共振周波数及び位相は多額の費用で変化又は同調可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  従って本発明の課題は、コンデンサ装置の少なくとも１つの電気的特性を求めるため上記の欠点を持たない装置及び方法を提供することである。装置及び方法は特に従来技術より融通性をもって使用可能であり、よく監視可能であるようにする。コンデンサ装置を種々の点でかつ／又は種々の特性に関して検査し、こうして一層よくかつ完全に特徴づけることができるようにする。本発明の別の課題は、カードスライバ、ロービング、糸又は織布のような動かされる縦長の供試品の容量性検査装置及び方法を提供し、それにより供試品を一層よくかつ完全に特徴づけることができるようにすることである。特に異物の存在、種類及び割合、単位長さ当たりの質量の変化又は湿度のような繊維供試品のパラメータが確実に求められ、互いに区別可能であるようにする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  この課題及び他の課題は、独立請求項に規定されているような本発明による装置及び本発明による方法によって解決される。有利な実施形態は従属請求項に示されている。【００１２】  本発明は、コンデンサ装置が、交流信号発生器により発生される交流信号のパラメータ特に交流信号の基本周波数及び信号形状に著しい影響を及ぼさないように、コンデンサ装置を駆動する交流信号発生器からコンデンサ装置を切離す、という考えに基いている。従って交流信号発生器及びコンデンサ装置は、互いに無関係な構成要素である。特にコンデンサ装置は、もはや交流信号発生器の一部ではない。従って交流信号発生器により、殆ど任意のパラメータ特に基本周波数及び信号形状を持つ交流信号を発生して、コンデンサ装置に印加することができる。【００１３】  この明細書において“コンデンサ装置”という概念は、交流信号発生器の交流信号により異なるように充電可能で少なくとも１つの誘電体により互いに隔離されている２つの物体を持つ装置を意味する。好ましい実施形態では、コンデンサ装置は、互いに間隔を置く２つの板を持つコンデンサであって、これらの板の間に空気が存在し、かつこれらの板の間へ動かされる縦長の検査すべき繊維供試品が導入可能である。この明細書において“交流信号”という概念は、時間的に実質的に一定な成分（ＤＣ成分、オフセット）を付加的に重畳可能で時間的に変化するなるべく周期的な成分（ＡＣ成分）を持つ電圧信号又は電流信号を意味する。周期的な成分は特定の基本周波数及び信号形状を持っている。ここで“基本周波数”は、交流信号の周波数スペクトルに現れる最低の周波数である。信号形状の例は正弦、三角形、鋸歯、方形等であり、基本パターンは基本周波数で周期的に繰返される。コンデンサ装置が交流信号のパラメータに“著しく影響を及ぼさない”という要求は、コンデンサ装置がいずれにせよ測定振動回路の周波数決定部分でないことを要求している。【００１４】  従って本発明により、コンデンサ装置の少なくとも１つの誘電特性を求める装置は、特定の基本周波数及び特定の信号形状を持つ交流信号をコンデンサ装置に印加する少なくとも１つの交流信号発生器を含んでいる。コンデンサ装置は、印加される交流信号の基本周波数及び信号形状に著しく影響を与えないように、少なくとも１つの交流信号発生器から切離されている。装置は更にコンデンサ装置から取出される交流信号の少なくとも１つの電気的測定量を検出する検出手段を含んでいる。印加される交流信号の基本周波数及び／又は信号形状が可変であるように、少なくとも１つの交流信号発生器が構成されている。【００１５】  交流信号発生器により発生される交流信号の位相位置及び／又は振幅が規定可能であるように、少なくとも１つの交流信号発生器が構成されているのがよい。切離しのため、少なくとも１つの交流信号発生器の後に、交流信号発生器により発生される交流信号を増幅する少なくとも１つの増幅器が接続されているのがよい。少なくとも１つの交流信号発生器の後に、交流信号発生器により発生される交流信号を濾波する少なくとも１つのフィルタが接続されている。【００１６】  少なくとも１つの交流信号発生器が、次の集合即ちＲ−Ｃ発振器、ＬＣ発振器、水晶発振器、セラミックコンデンサを持つ発振器、ＳＡＷ（音響表面波）構成要素を持つ発振器、論理構成要素を持つ発振器、シンセサイザ、位相制御ループ（ＰＬＬ）、パルス幅変調器（ＰＷＭ）、マルチバイブレータから選ばれているのがよい。【００１７】  好ましい実施形態では、交流信号発生器としてシンセサイザが使用される。この明細書で“シンセサイザ”という概念は、アナログ交流電圧信号を発生する混合信号（ディジタル及びアナログ）電子装置を意味する。本発明による装置において、直接ディジタルシンセサイザ（ＤＤＳ）が特に有利に使用される。ＤＤＳは、原理的に任意の信号形状、周波数及び／又は位相位置のアナログ信号を発生できる電子構成要素であり、個々の形式はある程度の制限を受けることができる。これは、固定周波数（クロック周波数）で作動せしめられるディジタルハードウエアを持っている。ＤＤＳの演算メモリ（ＰＲＯＭ）に、１つの周期的信号例えば正弦信号の全周期又は半周期のディジタル値が表として記憶されている。信号発生の際再始動個所が取出される。その際若干の再始動個所を削除するか又は倍加できるので、任意の周波数が発生される。【００１８】  好ましい実施形態では、複数の交流信号発生器が存在し、異なる交流信号発生器の交流信号の位相が所定の位相差だけ互いに移相可能であるように、交流信号発生器を制御する制御手段が構成されている。【００１９】  本発明による装置は、測定すべき容量に直列接続されている基準コンデンサを含むことができる。【００２０】  本発明による装置は、カードスライバ、ロービング、糸又は織布のような動かされる縦長の繊維供試品の容量性検査に用いられるのがよい。【００２１】  本発明の別の対象は、カードスライバ、ロービング、糸又は織布のような動かされる縦長のなるべく繊維供試品の容量性検査装置である。この装置は、供試品を受入れる容量性測定回路、及び特定の基本周波数及び特定の信号形状を持つ交流信号を測定コンデンサに印加する少なくとも１つの交流信号発生器を含んでいる。容量性測定回路が、印加される交流信号の基本周波数及び信号形状に影響を与えないように、少なくとも１つの交流信号発生器から切離されている。装置は、更に測定コンデンサから取出される電気信号の少なくとも１つの電気的測定量を検出する検出手段を含んでいる。印加される交流信号の基本周波数及び／又は信号形状が可変であるように、少なくとも１つの交流信号発生器が構成されている。【００２２】  コンデンサ装置の少なくとも１つの電気的特性を求めるための本発明による方法では、特定の基本周波数及び特定の信号形状を持つ交流信号が、少なくとも１つの交流信号発生器により発生されて、コンデンサ装置に印加される。コンデンサ装置が、印加される交流信号の基本周波数及び信号形状に著しく影響を与えないように、交流信号発生器から切離される。コンデンサ装置から取出される電気信号の少なくとも１つの電気的測定量が検出される。印加される交流信号の基本周波数及び／又は信号形状が変化される。【００２３】  付加的に交流信号の位相位置及び／又は振幅が変化されるのがよい。複数の交流信号が発生され、その相互位相が所定の位相差だ���互いに移相されている。【００２４】  カードスライバ、ロービング、糸又は織布のように動かされる縦長のなるべく繊維供試品の本発明による検査方法では、供試品が測定コンデンサへ入れられる。特定の基本周波数及び特定の信号形状を持つ交流信号が少なくとも１つの交流信号発生器により発生されて、測定コンデンサへ印加される。測定コンデンサが、印加される交流信号の基本周波数及び信号形状に著しく影響しないように、交流信号発生器から切離される。測定コンデンサに印加される電気信号の少なくとも１つの電気的測定量が検出される。印加される交流信号の基本周波数及び／又は信号形状が変化される。【００２５】  本発明により、コンデンサ装置に印加される交流信号の基本周波数及び／又は信号形状を、簡単に高い精度で設定することができる。それにより選ばれた測定方法及び／又は存在する周囲条件を、それぞれの供試品に最適に合わせることができる。しかも本発明は、例えば周波数変調又は位相変調による測定、互いに変化する位相位置等のように全く新しい測定方法に対する可能性を開く所定の相互位相位置を持つ少なくとも２つの交流信号による測定から、供試品の複数のパラメータ例えば供試品の質量、湿気含有量及び材料組成（又は異物の割合）が求められる。このような測定から測定信号を評価する方法は、例えば欧州特許出願公開第９２４５１３号及び国際公開第２００７／１１５４１６号から公知である。【００２６】  概略的な図面により本発明が以下に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】  本発明による装置の実施例の回路図を示す。
【図２】  本発明による装置の別の実施例の回路図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】  以下に論じられる本発明の好ましい実施例は、交流信号発生器として少なくとも１つのシンセサイザを使用する。しかしこれは限定的に理解されるべきではない。本発明において、当業者に公知の他の多くの交流信号発生器が使用可能なことは自明である。
【００２９】  図１に本発明による装置１の第１の実施例の電気回路が示されている。装置１は、長手方向ｘに沿って動かされる縦長の供試品９例えば糸用の測定コンデンサ２１を持つ測定回路２を含んでいる。測定コンデンサ２１は、２つの平行なコンデンサ板とその間にある供試品９用通過口２０を持っている。選択的に測定回路２に、測定精度を高めかつ空気湿度又は空気温度のような望ましくない周囲の影響を排除又は少なくする基準コンデンサ２２が存在する。基準コンデンサ２２は、それが供試品９を通されないという相違を除いて、測定コンデンサ２１となるべく同じように構成されている。測定コンデンサ２１と基準コンデンサ２２は互いに直列に接続されて、容量性分圧器を形成している。もちろん測定回路２は、ここには図示してない別の構成要素を含むこともできる。
【００３０】  更に装置１は、例えばシンセサイザとして構成されて測定回路２に印加される交流電圧信号を発生する交流電圧発生器３を含んでいる。それにより測定コンデンサ２１の通過口２０は、供試品９と相互作用する交流電界の作用を受ける。その結果測定コンデンサ２１の出力信号から供試品９の特性を推論することができる。基準コンデンサ２２も交流電界の作用を受ける。
【００３１】  好ましい実施例では、シンセサイザ３として直接ディジタルシンセサイザ（ＤＤＳ）が使用される。ＤＤＳはディジタルインタフェース４により制御される。
【００３２】  図１に示す実施例では、シンセサイザ３が交流電圧信号例えば特定周波数の正弦状信号を発生し、その際基本周波数とは異なる周波数の信号成分も発生可能である。糸９及び他の縦長の繊維形成物を検査するため、１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲及び例えば約１０ＭＨｚの周波数が特に適している。シンセサイザ３はなるべく２つの出力導線３１，３２を持ち、第１の出力導線３１で第１の信号が出力され、第１の出力導線３２で、第１の出力信号と同じであるがそれに対して１８０°移相されている第２の信号が出力される。
【００３３】  シンセサイザ３により発生される両方の信号は、場合によっては適当なフィルタ５１，５２により濾波することができる。それからこれらの信号は、増幅器６１，６２例えば演算増幅器により増幅される。こうして増幅される信号は測定回路２へ供給される。従って測定回路２はシンセサイザ３により発生される交流電圧信号を受けるが、増幅器６１，６２によりシンセサイザ３から切離されて、シンセサイザ３により発生される交流電圧信号のパラメータに影響しないようにしている。
【００３４】  測定回路２の後に、導線２３に達する測定回路２の出力信号用の復調器７が接続されている。復調器７は、測定回路２のアナログ信号の復調即ち測定回路２において取出される信号から低周波信号のアナログ処理及び抽出に用いられる。図１の実施例では、復調器７はまず出力信号を増幅する増幅器７１を含んでいる。増幅器７１の出力信号は２つの部分通路７２，７３へ分割され、２つの異なる位相で復調される。復調は、実質的に同時に、部分信号成分と測定コンデンサ２１に印加される交流電圧信号との乗算器７４，７５による乗算として行われる。部分通路７３における移相は移相器５６により開始される。方形信号を得るために、移相はなるべく９０°である。しかし他の移相を選ぶことも全く可能である。平滑化のため両方の信号は、それぞれ低域フィルタ７７，７８を通され、それから評価装置８へ供給される。評価装置８は、プロセッサを持つアナログ回路又はディジタル回路を含むことができる。
【００３５】  シンセサイザ３が単一周波数の交流電圧信号を供給する第１の実施例は、測定回路が交流電源の一部である従来の装置に対して大きい利点を持っている。交流電圧信号の周波数は、シンセサイザ３自体により限定されている非常に大きい範囲内で、自由に大きい精度で設定可能である。
【００３６】  しかし本発明は、交流電圧信号に関して多くの自由度を与える。シンセサイザ３から測定回路２へ与えられる信号は、異なる周波数を持つ複数の信号成分を含むことができる。ＭＨｚ範囲にある高周波成分のほかに、１０ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚなるべく５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの範囲例えば約２００ｋＨｚの周波数を持つ低周波成分を使用可能にすると有利である。正弦状信号成分を使用することも必要でないが、公知のように各周期的信号はフーリエ展開による正弦状成分に分解可能である。
【００３７】  要約すれば、シンセサイザ３は任意の数の信号成分を１つの交流電圧信号となるように混合でき、その際種々の成分の信号形状、周波数、振幅及び相対位相位置は任意に選択可能である。
【００３８】  図２は本発明による装置１の第２実施例の回路図を示す。ここでは互いに所定の位相差だけ移相されている２つの単一周波数交流電圧信号が発生される。これは、ただ１つのディジタルインタフェース４により有利に制御される２つのシンセサイザ３．１，３．２なるべくＤＤＳで行われる。ディジタルインタフェース４は、所望の位相が実現するように両方のシンセサイザ３．１，３．２を調整する。第２のシンセサイザ３．２の移相された信号は、出力導線３３で出力され、復調のため移相器７６が復調器７へ挿入された図１の実施例と同じように、測定回路２の出力信号の復調のために使用される。移相はなるべく９０°であり、それにより方形信号が使用可能にされる。しかし移相は別の値をとるか、又は変化されることもできる。第２のシンセサイザ３．２の移相された信号の濾波及び増幅のために、シンセサイザ３．１と同じように、フィルタ５３及び増幅器６３を使用することができる。図２の実施例では、第１の出力端３３に対して１８０°移相され従って第１のシンセサイザ３．１の第１の出力端３１に対して２７０°移相されている第２のシンセサイザ３．２の第２の出力端３４は、利用されないままである。しかしこの第２の出力端３４は、測定回路２の出力信号の評価のために使用することもできる。２つのシンセサイザ３．１，３．２を持つ実施例の代わりに、適当な出力端を持つただ１つのシンセサイザによっても、種々の移相された信号を利用可能にできる。
【００３９】  評価のため、ただ１つ又は複数のシンセサイザにより利用可能にされる２つより多い信号を使用することも可能である。それにより供試品９の複数の特性例えば供試品質量、供試品９に含まれる湿気及び場合によっては供試品９に含まれるポリプロピレンのような異物が検出される。更にこのような多くの信号により、供試品を構成する種々の原綿の混合比を求めることができる。
【００４０】  本発明が上述した実施例に限定されないことは当然である。本発明を知れば、当業者は、本発明の対象にも属する別の変形例を推論できるであろう。特に公知の種々の交流信号発生器を使用できる。
【符号の説明】
【００４１】  １          装置
２          測定回路
２０        通過口
２１        測定コンデンサ
２２        基準コンデンサ
３          交流信号発生器
２２        基準コンデンサ
３１，３２  交流信号発生器の出力導線
３３，３４  第２の交流信号発生器の出力導線
４          ディジタルインタフェース
５１〜５３  フィルタ
６１〜６３  増幅器
７          復調器
７１        増幅器
７２，７３  復調器の部分通路
７４，７５  乗算器
７６        移相器
７７，７８  低域フィルタ
８          評価回路
９          供試品
ｘ          供試品の長手方向
【図１】
0005646499.tif 000002
【図２】
0005646499.tif 000003