隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和紡織市場(chǎng)的競爭加劇，紡織行業(yè)對紗線(xiàn)的質(zhì)量要求也越來(lái)越高，條干儀的使用不僅僅局限于試驗室的細紗測試分析，更注重于前紡或粗紡工序中的質(zhì)量監測和跟蹤。為此，長(cháng)嶺紡電公司及時(shí)推出專(zhuān)門(mén)用于測量棉、毛、麻及化纖短纖維純紡及混紡紗條的新一代CT500T條粗條干儀，對紡織工業(yè)保證紗線(xiàn)質(zhì)量具有重要的意義。
任何一個(gè)產(chǎn)品的組成都離不開(kāi)檢測電路（即傳感器），信號的預處理，信號的數據采集與計算以及計算結果的處理，區別在于用什么軟件來(lái)處理，用什么硬件來(lái)實(shí)現。長(cháng)嶺紡電公司最新研制的CT500T條粗條干儀也不例外，它的關(guān)鍵在于利用平行板電容器作為信號的檢測區，實(shí)現由檢測電路將模擬信號轉換為電信號的目的，這個(gè)功能塊稱(chēng)作檢測頭。信號的預處理部分無(wú)疑是它的重要組成部分，用來(lái)實(shí)現無(wú)材料時(shí)的零點(diǎn)調整，有信號時(shí)的均值調整，信號的歸一化處理以及數據采集與緩存。計算與計算結果的處理是它的核心部分，主要以C++語(yǔ)言編制，實(shí)現實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)處理的計算，人機對話(huà)界面，測試結果的存儲、打印、顯示等。通過(guò)合理的硬件設計，充分利用計算機的功能，實(shí)現人機對話(huà)及數據處理。
1.組成原理
CT500T條粗條干儀由檢測分機、主處理機（包括顯示器、鍵盤(pán)、鼠標）、打印機及成套附件組成。整機工作原理框圖見(jiàn)圖1。
試樣以一定的速度受羅拉牽引通過(guò)檢測槽，將其單位長(cháng)度的質(zhì)量（線(xiàn)密度）的變化轉化為相應的電信號，經(jīng)放大后，送到信號調理板進(jìn)行均值調整，然后進(jìn)入數據采集卡進(jìn)行高速采樣。
在主處理機內部插有一塊信號處理板，通過(guò)ISA總線(xiàn)方式連接。信號處理板上包括信號調理、高速采樣、與主機數據傳送接口、系統定時(shí)等功能。信號調理部分采用89C51單片機子系統，控制A/D轉換器、D/A轉換器構成回路完成自動(dòng)調零和自動(dòng)調整均值的功能；高速采樣部分采用高速A/D轉換器（ADS774芯片）,受主機控制啟停，定時(shí)器（選用8253芯片）控制轉換，對調理后的信號分別經(jīng)過(guò)帶寬為300Hz（波譜）與6.4kHz（CV值等）的模擬低通濾波器后進(jìn)入高速A/D轉換器；轉換完成后，由狀態(tài)位控制FIFO（先進(jìn)先出）存儲器（IDT72240）自動(dòng)將數據存入，FIFO存儲器與主機之間的數據傳送采用向主機發(fā)中斷的方式進(jìn)行。主機讀取數據后，存儲數據并由CV實(shí)時(shí)處理軟件處理及顯示，為了節省時(shí)間，這些實(shí)時(shí)處理軟件中嵌套匯編語(yǔ)言。每次測試結束后，由波譜處理軟件、頻率分布圖處理軟件等進(jìn)行非實(shí)時(shí)處理，得出波譜圖、頻率分布圖等指標并顯示、打印或存盤(pán)。
顯示器采用高分辨率17寸液晶顯示器。
打印機采用24針打印機，可打印各種測試數據和圖形。
主處理機選用新型工業(yè)控制計算機。
2.檢測方式
檢測頭是CT500T條粗條干儀的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，用來(lái)測量條子和粗紗,其功能是將通過(guò)測量電橋電容器極板間單位長(cháng)度的棉條或粗紗的質(zhì)量變異轉換為電信號，經(jīng)放大后送到主處理機的信號調理板進(jìn)行預處理。
條干儀檢測頭是電容式的傳感器，它由兩平行板電容器和高頻電感線(xiàn)圈構成的電橋、振蕩源、乘法器、低通濾波器組成，平行板電容器由振蕩源通過(guò)高頻電感線(xiàn)圈供電。
電容式傳感器是將被測量的紗條變化轉換成電容量變化的一種傳感器，在不考慮邊界效應時(shí)，平行板電容器的電容量為
C = ε S / d= ε0εr S / d
式中： ε——極板間的介電常數
εr——介質(zhì)的相對介電常數
ε0——真空的介電常數
S——兩平行極板的有效覆蓋面積
d——兩平行極板間的距離
如果平行極板間有紗條通過(guò)，其介質(zhì)的相對介電常數就發(fā)生變化，也就是說(shuō)電容量發(fā)生了變化，電容量的每一細小變化都反映出了紗條不勻的變化，由于電容量變化是微小的，后面還需乘法器處理，對于多數被測信號來(lái)說(shuō)，都是有符號（或方向）變化的，所以需要用乘法器中的相敏檢波電路把調制波的振幅和相位變化同時(shí)解調出來(lái)。圖2為調幅和相敏解調電路的原理框圖，其中虛線(xiàn)框內為相敏檢波器的原理框圖。
輸出電壓u的大小，也正是檢測頭輸出的靈敏度。檢測頭由三塊平行板組成兩個(gè)測量槽，其紗條測量范圍：160tex～12ktex。
3.傳動(dòng)方式
選用進(jìn)口步進(jìn)電機，兩相步進(jìn)電機驅動(dòng)器，89C51控制脈沖頻率，羅拉與步進(jìn)電機的速比設計為1：1.8 ，步進(jìn)電機齒輪齒數與羅拉齒輪齒數比為20：36 ，兩齒輪用皮帶聯(lián)接，電機需要采取足夠好的減震措施。在CT500T條粗條干儀中設計的線(xiàn)速度有三檔：50m/min，25m/min，8m/min。
4.信號處理模式
信號處理包括四個(gè)重要環(huán)節：零點(diǎn)調整、均值調整、極性歸一、數據采集。
4.1零點(diǎn)調整
零點(diǎn)的概念是指平行板電容器間無(wú)材料時(shí)檢測頭輸出的零電壓，可能是正電壓，也可能是負電壓，已出廠(chǎng)的機器允許零點(diǎn)電壓在±500mV范圍內，當然值越小越好。但是實(shí)際調整的范圍約在±1.5V范圍內，這是為了避免檢測頭輸出零點(diǎn)電壓在1V左右時(shí)就不能使用的情況，如果檢測頭輸出零點(diǎn)電壓的絕對值大于1.5V，將拒絕零點(diǎn)的調整，此時(shí)就需要對檢測頭進(jìn)行維護。
調整精度可達到±2.44mV范圍內，足以滿(mǎn)足儀器的使用要求。
4.2 均值調整
均值調整是指電路中信號增益（信號的平均值）的設定，這個(gè)功能塊由程控放大器、模數轉換器A/D、單片機組成。首先設置程控放大器的輸出與輸入比為1：1，再由單片機通過(guò)A/D采集程控放大器輸出并計算，在CT500T條粗條干儀中設定為3V。均值調整方法為：
?、偈紫戎贸?：1比例放大器（每次在上電初始化時(shí)完成）。
②取樣數為十個(gè)點(diǎn)平均（取平均值）。
③放大系數的計算：3V/V0 =XX.XX 。
④置放大系數的整數倍（XX.）。
⑤置放大系數的小數倍（.XX）。
⑥取樣放大后的十個(gè)數據平均。
⑦若V0不等于3V（即V0不在2.95V～5V范圍內）。
⑧則用小數倍數（.XX）加1或減1來(lái)調整。
⑨直到滿(mǎn)足為止（⑥到⑨為細調，可重復執行）。
假定信號為1V，則能夠反映的最小倍數為1V/28=3.9mV。
假定信號為10V，則能夠反映的最大倍數為10V/28=39mV。
⑩輸出與輸入的關(guān)系：
V0=（D3 23 + D2 22 + … + D0 20 + D-1 2-1 + … + D-8 2-8 ）Vi
由于 V0 = D Vi
所以 (XX.XX) Vi = V0
(XX.XX) Vi + 0.YY Vi = 3V
0.YY Vi = 3V – V0
0.YY = (3V – V0 )/ Vi
