穿透式微波水分传感器使用说明书.docx

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穿透式微波水分传感器使用说明书

SIEDPAPERTECHNOLOGY

L&WScanproMoistureMeasuringHeadDS-115

DS115穿透式微波水分传感器

Manual

使用说明书

Contents

目录

1General

简介

2MechanicalDesign

机械设计

3ElectricalDesign

电气设计

4Installation

安装

5ExternalConnectorsandControls

外部连接和控制

6OperatingModes

操作模式

7ProcessingtheOutputSignal

输出过程信号

8ReplacingtheMeasuringHeadWindow

测量窗口的更换

9TechnicalSpecification

技术指标

10SpareParts

备品备件

11Graphs

曲线图

12Drawings

尺寸图

1.

General

简介

TheScanprotypeDS115,dual-sided,non-contactingmeasuringheadisintendedfor

on-linemeasurementofthemoisturecontentinpaperandpaperboard.

DS115型双面不接触测量头是专门为在线测量一般纸和板纸水分设计的。

Itsmainapplicationisafterthedriersection,butitmayalsobeusedatearlierprocessstages

forcorrespondinglylighterpapergrades.

主要应用在干燥部以后，但也可根据相应低定量纸的情况用在比较前的位置。

TheDS115suppliesastandardDCoutputsignal,mainlyrepresent-ingtheamountof

waterinthesheet.

DS115提供标准的直流输出信号，主要代表纸张的水分值.

Formoisturepercentagepresen-tation,thesignalhastobebasisweightcompensated,linearizedandcalibratedintheuser’sownprocessingunit.

如果要代表水分的百分度，就要对信号进行定量补偿、线性化，用户在自己的处理单元中进行校正。

Measuringprinciple

测量原理

Waterhasamuchhigherdielectricconstant（app.75）thancellulose（app.2.5）.

水比纤维有高的绝缘度.

Theproportionofmoistureinthepapersheetwillthusbestronglyreflectedinits

dielectricconstant.Thiseffectcanbemeas-uredwithhighaccuracybyusingmicrowavetechnology.

因此纸张的含水量就反映了它的绝缘度，可以通过微波技术得到高精度的测量。

ThemoisturesensorintheDS115isamicrowavecavityresonator.Oneofitsresonancefrequenciesissensitivetothedielectricconstantandtheamountofmaterialinthecavity.

DS115型测量传感器是一个微波空腔谐振器，其中一个共振频率对绝缘度和空腔中的原料很敏感。

Anotherresonancefre-quency,insensitivetothematerial,isusedasareference.

Thediffer-encebetweenthetwofrequenciesisthebasicmeasurementvalue.

另外一个共振频率对原料不敏感作为参照，两者之间的频率差是基本的测量信号。

IfthereadingobtainedbytheDS115iscombinedwiththatofabasisweightgauge,the

moisturepercentageandthedrybasisweightofthesheetcanbeseparated.

DS115得到的测量值含有定量值，水分和绝干量可以被分开。

Calibration

校正

Themeasuringresultislittleinfluencedbyadditivessuchaskaolin,titaniumdioxide,

zincoxideetc.,orbypHvariations.Thebulkiness,thesurfacestructure,thecolourofthe

sheetandthewaterdistributioninsideithavenoeffectonthemeasuringresult.

Acharacteristicfea-tureistheinsensitivityoftheresulttoinkresiduesfromrecycled

products.

添加剂（例如：

高岭土，钛氧化合物，锌氧化合物）会对测量结果产生一点影响，纸张的大小，表面结构，颜色，水分的分布不会对测量结果产生影响，另外一个特性是对废品中残留墨不敏感。

Forwidelydifferentgradesofpaper,separatecalibrationswillbere-quired.

Withinlargegroupsofpapergrades,however,thecalibrationdifferenceswillbequite

smallornegligible.

对于不同等级的纸，要求分别作校正，然而，对于大部分的纸种，校正的差别是很小的或者是可以忽略的。

Thedielectricconstantofthewater/fibrestructurehasacertaintem-peraturedependence.Whennecessary,thesheettemperatureshouldbemeasuredandcompensatedforatthefinalcomputationofthemoisturepercentage.

水和纤维的绝缘度跟温度有一定的关系，必要的时候，纸张的温度要测量和补偿来完成最后的水分计算。

Stability

稳定性

Thankstothereferenceresonance,themeasurementisinsensitivetoambient

temperaturevariations,andlargelyfreefromdriftingeneral.Thereferenceresonance

alsocompensatesformoderatevariationsofthegapgeometry.

作为共同谐振器，测量结果对环境温度不敏感，并且一般也不会有大的漂移，对不大的空隙变化也有补偿性。

FortheDS115tomaintainitsperformanceonO-framescannersofanystandard,twoadditionalgapcompensationsystemsareintegratedwiththemeasuringhead.

为了使DS115在任意的O型架上都保证它的性能，测量头上还要另外两个间隙补偿系统

Aquick-actingservokeepstheresonatorhalvesalignedintheXandYdirections.Anadditionalmicrowaveresonantfrequencyisusedforcompensat-ingevenlargegapvariationsintheZdirection.

一个快速反应的伺服系统保证谐振器在X轴和Y轴各分一半，另外一个微波用来作补偿，即使有大的间隙在Z轴方向。

Resolution

分辨率

Whencalculatedasmoisturepercentage,theresolutionoftheDS115isbetterthan0.1%overitsfullmeasuringrange.Thecross-machineresolutionofthesensoris40mm,andthetimeresolutionisequiva-lentto80moisturesamplesasecond.

当对水分作校正时，DS115在整个测量范围具有超过0.1％的分辨率,每秒有80次采样。

2.MechanicalDesign

机械设计

TheDS115measuringheadisdesignedtobemountedstraightontotheuser’sown

sensorplatform.

DS115测量头的设计可以直接安装在客户自己的传感器平台上。

Themeasuringheadassemblyconsistsoftwopartsoneithersideofthepaperweb:

themicrowavepartandtheservopart.

测量头包括分布在纸页两侧上下两个部分：

微波部分和伺服系统部分。

Eachpartcon-tainsonehalfoftheprimarymoisturesensingelement,themicro-wavecavityresonator.Witheachpartthereisalsoaseparatewindowassemblywithamembranefacingthepaperweb.

每一部分包含一半的水分传感器和微波空腔谐振器，两个部分还有各自的面对纸幅的一个膜。

Thewindowassembliesaretobemountedintheuser’splatformbase,preferablyflushwiththeweb-facingsideofthebase.Themi-crowaveandtheservopartsaremountedonlegsfastenedtotherearoftheplatformbase,withtheresonatorhalvesatashortdistancebe-hindthemembranes.Thelengthofthelegsisadaptedbytheusertothethicknessoftheplatformbase.

窗口装置装在用户的平台基础上，微波和伺服部分装在柱子上固定在平台基础的后面，柱子的长度根据用户平台基础的厚度来调节。

Theresonatorhalfintheservopartmaymove±3.0mmintheXandYdirectionsbehindthefixedwindowmembrane.Itiskeptalignedwiththeotherhalfoftheresonatorbytheservosystem.TheZdis-tancebetweenthetworesonatorhalvesneedstobepreadjustedmanuallyforoptimumperformanceofthedynamicZ-gapcompensa-tionsystem.

装在伺服器的谐振器部分可以在固定的膜后面的X和Y轴方向移动＋/－30mm，两个谐振器之间Z轴方向的距离要事先人工调节，以适应动态的Z方向间隙补偿。

Themicrowavepartcontainsallthehardwareforprocessingthemeasuringsignals:

amicrowaveoscillatorunit,asweepboard,ade-tectorboard,andacontrollerboardwithsoftware.

微波部分包括所有的过程信号测量的硬件：

一个微波震动器，一个扫描板，一个探测器板和一个带软件的控制器板。

Alltheconnectorsaresituatedonthecontrollerboard.Inthemicrowavepartthereis

alsoapermanentmagnetforthepositioncontroloftheresonatorhalfintheservopart.

所有的连接器都安装在控制器板上。

在微波部分还有一个伺服部分谐振器位置控制的永久磁铁。

TheservopartcontainsfourHallelementsforsensingthefieldfromthepermanentmagnet.Aservoboardandtwoservomotorscontrolthesidepositionoftheresonatorhalfviaanarrangementofcamsonthemotorgearshafts.

Ontopofthemicrowavepartthereisaholderforthecontrollerboardbox.Theboxmayalsobeplacedatthesideofthesensorassembly.

伺服部分包括四个感知永久磁铁的器件。

一个伺服板和两个伺服马达通过装在马达齿轮轴上的凸轮控制谐振器的位置。

在微波部分的顶部有一个固定控制板的盒子，这个盒子也可以装在传感器的侧面。

3.ElectricalDesign

电气设计

Moisturemeasurement.

水分测量

Therearethreemicrowaveresonancesusedinthemeasuringsystem,oneinaclosedresonatorcontrollingthefixedfrequencyoscillatorandtwointhemeasuringcavity,whereoneisusedasareferenceandthesecond,themeasuringresonance,issensitivetothetestpiece.

测量系统用了三个微波谐振器，一个封闭的控制固定频率的振荡器，两个在测量腔内，一个作参照，一个来测量。

Thefrequencydifferencebetweenthefixedresonanceandtherefer-enceisdeterminedbythemeasuringgap,whilethedifferencebe-tweenthereferenceandthemeasuringresonanceisameasureofthemoistureintheresonatorgap.

固定频率的谐振器和参照的谐振器之间的频率差别决定于测量间隙，而参照的谐振器和测量的谐振器之间的差别就是谐振器间隙水分的值。

Themoisturemeasuringresultdependsonthesizeofthemeasuringgap,andthegapmeasurementisthereforeusedinthecalculationofthemoisture-measurementcompensation.

水分测量的结果依赖于测量间隙这一面，因此间隙的测量用来作水分测量的补偿。

Theresultisalsodependentonthealignmentoftheupperandlowerpartsofthemeasuringhead.AservocircuitthereforecontrolstheX-Ypositioningofoneresonatorhalfrelativetotheother.

测量的结果也依赖于上下两部分测量头的排列，因此伺服电路用来控制相对于另一边的谐振器的X-Y轴的方向。

Thebasicsignalsareconditionedintheelectronicsandarethensentoutasavoltagesignalandacurrentsignal.

送出去的电压信号和电流信号是受电子电路的调节的。

Theunithasthreedifferentmodes,thestartmode,thegaragemodeandthenormalmode.Thestartmodeisactivatedatvoltagesettingoftheinstrument,thega-ragemodeisusedforresettingthecompensationfunctionswheninthegarageposition,andthenormalmodefornormalmeasuringcon-ditions.Thebuilt-inprocessortakescareofthedifferentmodesandallcompensatingfunctions.

装置有三种模式：

开始模式，一般模式和复位模式。

开始模式被设备设定的电压驱动，复位模式使用来在复位位置复位补偿功能的，一般模式是作为通常的测量用的。

处理器会处理不同模式和补偿功能的。

Temperaturechannel.

温度通道

Atemperaturesensormaybeincludedinthemeasuringhead,inwhichcasethesignalisconditionedandsentoutasavoltagesignalandacurrentsignal.

一个温度传感器可以包含在测量头里边，根据环境的不同送出电压和电流信号。

4．Installation

安装

Preparingtheplatformbase

平台基础的准备

TheDS115caneitherbemountedstraightontotheplatformbaseplateortheusermayprefertocreatehisownsub-unitforinsertionintotheplatform.Ineithercase,thefundamentalarrangementde-scribedinChapter2mustbefollowed,whichmakesforaneasilyre-movablewindowassembly,withoneresonatorhalfbeingfreetomovebehindthewindowmembrane.

Therequiredmachiningoftheplatformbaseplatesisshownonthedrawingssubmitted.

TheDS115doesnotrequirecoolingattemperaturesbelow70°C.Cleanairiscommended.Overpressureonthewindowmembranes,ifapplied,mustnotexceed0.1kPa（0.016psi）.Notetheoptional‘O’-ringsealsshownonthedrawings.

DS115可以直接安装到平台基础的平台上或者用户安装到用户自己的装置中插入到平台中，不管在那种方式下，都要遵循第二章所述，那样会使窗口装置容易取下，谐振器可以自由的在窗口膜后面移动。

平台基础的平台的加工要求由建议的图纸中说明。

DS115在70摄氏度以下不需要冷却，推荐用空气清洁。

如果应用要求，窗口膜上的空气压力一定不要超过0.1Kpa。

注意图纸上所示的可选O型密封。

Measuringgap

测量间隙

Thereisanoptimumdistancebetweentheresonatorhalvesthem-selves,whereasthedistancebetweenthewindowmembranesmaybechosenmorefreely.Theoptimumdistancebetweentheresonatorhalvesispreadjustedstatically,anddynamicvariationsofupto±1.5mmarethendetectedandcompensatedforbyinternalelectroniccir-cuits

andsoftwarealgorithms.

在谐振器之间有着一个最适宜的距离,而两个膜之间的距离可以自由调整,谐振器之间的距离实现已经预调整过,动态变化距离超过+/-1.5mm时将会被电子电路感知并由软件算法得以补偿.

Thepositiono