專利名稱：檢測至少一種物質(zhì)的介電特性的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過對由于一種物質(zhì)的存在造成的高頻諧振器的失調(diào)的分析評價檢測至少一種物質(zhì)的介電特性的方法，對所述高頻諧振器輸入微波，并輸出一個高頻的受物質(zhì)影響的信號，以未受物質(zhì)影響的信號為基準(zhǔn)對其諧振頻率偏移和衰減進(jìn)行檢定。
此外本發(fā)明還涉及一種檢測至少一種物質(zhì)的特性的裝置，該裝置帶有一個諧振器，由一微波信號發(fā)生器將微波輸入給該諧振器，并由該諧振器輸出一個高頻的受物質(zhì)影響的信號，以便以未受物質(zhì)影響的信號為基準(zhǔn)對其諧振頻率偏移和衰減進(jìn)行檢測并且該信號被輸送給分析評價電路。
背景技術(shù)：
在對煙草進(jìn)行加工時，尤其在卷煙制造時，對涉及每個流量單位的煙草質(zhì)量和/或煙草濕度的煙草流量進(jìn)行檢測是很重要的。有時也還需要對煙草的介電常數(shù)進(jìn)行檢測。
根據(jù)干料量和濕料量的份額通過相應(yīng)測量信號的累加然后求出流量的總量。而且對食品、化學(xué)品、紡織物、紙張等濕度和質(zhì)量的測定也尤為重要。
本說明書首兩段中所述的方法和裝置現(xiàn)已公知，例如在DE-PS 40 04 119中已做了記載，其中通過將微波加入一空腔諧振器中實現(xiàn)對物質(zhì)的濕度進(jìn)行檢定。同時通過對待檢測的樣品范圍內(nèi)的空腔諧振器均分布的特定的選擇可以實現(xiàn)采用校準(zhǔn)曲線對一種已知物料相互不受影響地確定物料濕度和物料密度，其中對通過諧振曲線的起始點求出的諧振頻率和諧振線的半值寬度進(jìn)行測定和分析。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，對待測物質(zhì)的特性進(jìn)行迅捷和精確的測定。相應(yīng)的測量信號尤其適用于物質(zhì)分量(例如濕料量或干料量)或總量的測定，例如煙草加工廠的移動的煙草條，尤其是香煙條或過濾嘴條的測定。
本發(fā)明提出一種用于確定香煙條內(nèi)的密度的方法，具有以下步驟發(fā)生具有兩種不同頻率的微波；將微波送入一個諧振器，該諧振器中，通過香煙條的微波可受影響；將受影響的微波送給一個分析評價電路；并且在這兩種頻率，從受影響的微波中計算香煙條的密度和/或濕度。
根據(jù)本發(fā)明提出一種通過對由于物質(zhì)的存在造成的高頻諧振器的失調(diào)的分析評價檢測至少一種物質(zhì)的一種特性的方法，微波輸送給所述諧振器，并從該諧振器提取高頻的受物質(zhì)影響的信號，以未受物質(zhì)影響的信號為基準(zhǔn)對其諧振頻率偏移和衰減進(jìn)行檢定，其特征在于對諧振器輸送具有至少兩種不同頻率的微波，通過諧振器的未受物質(zhì)影響的與受物質(zhì)影響的諧振曲線的比較檢定出諧振頻率偏移并通過輸入的微波的頻率的諧振曲線振幅的比較測定出衰減。
有關(guān)本發(fā)明的其它方法步驟為如下對諧振器不斷輸送至少兩種頻率的微波；微波頻率周期變化；微波頻率通過由低值向高值和返回低值的不斷切換周期變化；微波頻率通過不斷和持續(xù)的由低值向高值和返回低值以很小的頻率加以變化；至少兩種頻率的微波輸送給諧振器，這兩種頻率以未受物質(zhì)影響的諧振頻率為中心對稱地分布；對諧振器輸送至少兩種頻率的微波，這兩種頻率分布給諧振曲線的相同邊沿；在極限值間的微波頻率以極小的頻率持續(xù)變化；通過輸出信號求出諧振曲線的偏移和以振幅降低為表現(xiàn)形式的衰減的偏移，該輸出信號具有一直流分量和一個隨擺頻變化的交變分量；與直流分量相對應(yīng)的輸出信號以及與交變分量相對應(yīng)的輸出信號分別輸送給計算級，在該計算級在多項式中對信號用常數(shù)計算得出分信號，該分信號通過相加得出終值；微波的頻率不斷和持續(xù)地由低值向高值并又返回低值變化，其極限頻率至少近似地以諧振曲線的相同邊沿的轉(zhuǎn)折點為中心對稱；微波不同的頻率產(chǎn)生方法如下，用小頻率對微波的振幅進(jìn)行調(diào)制；產(chǎn)生的頻帶的基頻率固定在諧振曲線的相同邊沿；經(jīng)調(diào)制產(chǎn)生的兩種頻率的微波不斷輸送給諧振器，此后微波頻率被大幅度降頻并且接著通過選定的不同頻帶的濾波器求出表示受物質(zhì)影響的諧振頻率的偏移和衰減特性的量；檢測香煙條內(nèi)切煙的密度/質(zhì)量；檢測香煙條內(nèi)切煙的介電常數(shù)。
本發(fā)明也提出用于用于確定香煙條內(nèi)的密度和/或溫度的裝置，具有一個產(chǎn)生兩個不同頻率微波的發(fā)生器；一諧振器，微波從發(fā)生器送向該諧振器；一個分析評價電路，將取自該諧振器的高頻率信號輸送給分析評價電路，以求出香煙條內(nèi)的密度和/或溫度。
本發(fā)明也提出用于檢測至少一種物質(zhì)的一種特性的裝置，具有產(chǎn)生至少兩個不同頻率微波的信號發(fā)生器；一諧振器，由信號發(fā)生器的微波向該諧振器輸送；一個分析評價電路，將從該諧振器可提取出的高頻信號輸送給分析評價電路，以該諧振器相對于未受所述物質(zhì)影響的和受所述物質(zhì)影響的狀態(tài)下輸出的信號進(jìn)行比較，以檢定諧振器的諧振頻率偏移和衰減。
有關(guān)本發(fā)明裝置的進(jìn)一步結(jié)構(gòu)和進(jìn)一步設(shè)計如下一種用于頻率周期變化的切換裝置，用于把所述信號發(fā)生器的微波頻率不斷的從低值向高值并又返回低值切換。包括一種用于不斷和持續(xù)的將所述信號發(fā)生器的微波頻率由低值向高值并且又返回低值的變化的擺頻裝置。一種用于在極限值間變化微波頻率的擺頻裝置。包括一種用于檢測與諧振頻率偏移和衰減相對應(yīng)的從諧振器輸送給分析評價電路的信號的直流分量和交變分量的電路裝置。設(shè)置有計算級，將與直流分量相對應(yīng)的輸出信號和與交變分量相對應(yīng)的輸出信號輸送給計算級，用于在多項式中與常數(shù)一起計算得出分信號，該分信號相加得出終值。所述信號發(fā)生器的調(diào)制裝置用于以很小的頻率對所述信號發(fā)生器的微波進(jìn)行調(diào)制。一個分頻級，將從諧振器取樣的信號輸送給分頻級，和一個置于分頻級后用于將選出的經(jīng)分頻的頻帶濾出的濾波裝置，以便求出表示受物質(zhì)影響的諧振頻率偏移和衰減的量。諧振器設(shè)置在一個金屬機(jī)箱內(nèi)，該機(jī)箱具有使煙草加工廠的煙條，尤其是香煙條穿過的一個入口孔及一個出口孔。機(jī)箱旋轉(zhuǎn)對稱。該諧振器設(shè)計成介電固體諧振器并被置于在機(jī)箱內(nèi)。固體諧振器備有一個香煙條的通道。備有一個穿透機(jī)箱的閉合的、管狀的香煙條的通道。由導(dǎo)電材料制的管狀套管圍繞機(jī)箱的入口和出口上的通道。。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，尤其以高速輸送的煙草加工廠的條(煙草、過濾嘴材料)的量度實現(xiàn)訊捷和精確的所謂的“在線”檢測。下面將在附圖中對照實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。


圖中示出圖1檢測物質(zhì)量度、帶有一個以剖面示出的、被香煙條穿過的諧振器裝置的電路裝置，具有兩種不同頻率的微波信號交替地輸送給諧振器裝置，圖2根據(jù)圖1、依照圖1的電路裝置的諧振裝置空載和加載時的諧振曲線，圖3檢測物質(zhì)量度、帶有一個圖1的諧振器裝置的電路裝置，所述諧振器裝置加有擺頻微波信號，圖4根據(jù)圖1、依照圖3的電路裝置的諧振器裝置空載和加載時的諧振曲線，圖5檢測由卷煙紙卷繞的煙草料流(香煙條)增量的干料量和/或濕料量的電路裝置，圖6檢測香煙條增量的介電常數(shù)的電路裝置，圖7用圖1的諧振器裝置檢測物質(zhì)量度的電路裝置，該諧振的裝置加有三種通過對微波信號的調(diào)制產(chǎn)生的信號頻率，圖8調(diào)制的微波信號曲線，圖9根據(jù)圖1，依照圖7的電路裝置的諧振器裝置空載和加載時的諧振曲線，圖10用于通過調(diào)制產(chǎn)生兩種輸送給諧振器裝置的微波信號和通過分頻檢測特性數(shù)值的電路裝置。
具體實施例方式
圖1示出一種本發(fā)明的高頻諧振器裝置1，該裝置在以剖面示出的機(jī)箱2內(nèi)具有一個諧振器21。機(jī)箱2是旋轉(zhuǎn)對稱結(jié)構(gòu)的，例如是圓柱形的并由諸如銅等導(dǎo)電材料構(gòu)成。但也可以具有其它的旋轉(zhuǎn)對稱形式或與此稍有不同的形式，例如多邊形并由其它材料制成。公知的同軸電纜4或6，該電纜具有圖中未示出的、但是是公知的耦合環(huán)，用于由信號發(fā)生器將電磁高頻信號，優(yōu)選微波信號的耦合輸入并且用于將高頻場(微波)耦合輸出至分析評價裝置。由諸如陶瓷或塑料等介電常數(shù)很高的介電材料(例如由BaO-PbO-Nd2O3-TiO2)構(gòu)成的諧振器21為空心圓柱結(jié)構(gòu)，并由圖中未示出的支架固定在機(jī)箱2內(nèi)。該諧振器具有一個可與其相對推移的部分21a，以便可以求出諧振頻率或調(diào)整諧振頻率。通過介電諧振器21可以提高測量的靈敏度和精確度。
機(jī)箱2具有一個入口孔7及一個出口孔9。一根由卷繞材料12a(尤其是卷煙紙)環(huán)包的煙材料12b(尤其是煙絲條)構(gòu)成的香煙條12在離開機(jī)箱2后以公知的方式被切割成香煙，為檢測其干料量和/或濕料量和/或總料量或其介電常數(shù)，香煙條在一由諸如石英等非導(dǎo)電材料制成的導(dǎo)管13內(nèi)按箭頭15穿過機(jī)箱2。這樣就可以避免煙草微粒、粉塵等進(jìn)入機(jī)箱2并造成干擾。由金屬等導(dǎo)電材料制成的套管14a、14b可以防止高頻場以干擾的劑量穿過機(jī)箱2的入口孔和出口孔輻射出。由于導(dǎo)管13和隨之的香煙條12以機(jī)箱軸線17和諧振器21為基準(zhǔn)同心的配置，因而可以實現(xiàn)具有最佳測量特性的對稱結(jié)構(gòu)。由于導(dǎo)管13和隨之的香煙條12經(jīng)通道20穿過諧振器21，因而進(jìn)一步提高了對香煙條12測量的靈敏度和精確度。
信號發(fā)生器3產(chǎn)出兩種優(yōu)選在千兆赫頻帶的、例如約6千兆赫頻率的的微波信號，所述信號通過同軸電纜4和公知的循環(huán)器18輸送給諧振器裝置1，該循環(huán)器18用于使諧振器21無法反饋到信號發(fā)生器3。在圖1中具有頻率f1、f2的微波信號以在圖2中用uo表示的沒有煙草通過時的機(jī)箱2的諧振曲線的諧振頻率f0為中心相互對稱。頻率f1、f2或者通過信號發(fā)生器3的順序周期地由低頻率f1轉(zhuǎn)移到高頻率f2和返回低頻率f1等切換。這兩個頻率也可以由頻率稍有不同的兩個信號發(fā)生器一個接一個地輸送，其中這兩個信號發(fā)生器一個接一個地接通和斷開。最后還可以輸送以諧振頻率f0為中頻率的中心相互對稱的調(diào)頻微波信號(擺頻)，其中測量時只提取頻率f1和f2。
諧振器裝置1的輸出信號通過同軸電纜6和循環(huán)器19輸送給微波二極管22，該微波二極管可以選用休利特、帕卡德公司出品的HP 847213型，公司地址71034 Boblingen，Herrenberger Straβe 130，DE，并且該微波二極管將微波信號轉(zhuǎn)換成直流電壓信號。二極管22的輸出信號U根據(jù)輸送給諧振器21的微波信號的不同頻率f，形成機(jī)箱2內(nèi)沒有香煙條12時工作狀況的諧振曲線uo和機(jī)箱內(nèi)有香煙條12時工作狀況的諧振曲線u。循環(huán)器19用于防止二極管22對諧振器21反饋。
由于頻率f1、f2以諧振頻率f0為中心相互對稱，故由微波二極管22輸出的信號U10、U20大小相同，其差為零。當(dāng)機(jī)箱2含有測量物時，即例如含有香煙條12時，則既會產(chǎn)生諧振頻率向低值f的偏移，又會產(chǎn)生如圖2相應(yīng)曲線u所示的振幅的降低。這時在采用頻率f1、f2時由二極管22輸出的信號U1、U2具有不同的量度，因而兩者的差不再是零，而是諧振頻率偏移越大，此差也就越大。根據(jù)在采用兩個頻率f1、f2所測得的信號計算出衰減和諧振頻率偏移。因此與在采用各種高頻測量方法時相同，在分析評價裝置11中可確定出質(zhì)量/密度(與溫度無關(guān))和濕度(與密度無關(guān))以及介電常數(shù)。如果將相應(yīng)的信號累加，就會求出由干料量和濕料量構(gòu)成的總料量。輸出信號由二極管22經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器23到達(dá)分析評價裝置11。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，例如由Maxim集成產(chǎn)品公司出口的MX 7672-03型，公司地址120 San Gabriel Grive，Sunnyvale，CA，94086，對二極管22的輸出信號進(jìn)行數(shù)字化。另外模/數(shù)轉(zhuǎn)換器還起著門電路的作用，這是因為只有在它由頻率控制裝置24通過線路25獲得一通路脈沖時，才允許信號通過。頻率控制裝置24將高度不同的電壓脈沖加在信號發(fā)生器3上，該電壓脈沖對輸出信號的頻率加以影響，即將其從高值頻率(f2)切換低值頻率(f1)并且又切換成高值頻率(f2)。為避免過渡現(xiàn)象的出現(xiàn)，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器23只有在較高的或較低的頻率f2或f1的確加在諧振器裝置1上時，才得到通路信號。
圖3和圖4示出本發(fā)明的一種方案，其中在千兆赫頻帶(例如約6千兆赫)的信號發(fā)生器3的微波輸出信號的頻率被一個頻率控制裝置24正弦周期變化。在圖4a中示出頻率f的瞬時變化。本身可以是例如幾百千赫的頻率的中頻率fm，根據(jù)正弦曲線在頻率范圍Δf中恒定變化。如圖4b所示，中頻率fm優(yōu)選在機(jī)箱2中沒有煙草的情況下求出的諧振曲線uo的轉(zhuǎn)折點Uow上。二極管22的輸出信號U在沒有煙草的諧振器裝置中，在值Uomin與Uomax之間變化，所述二極管通過循環(huán)器18、諧振器裝置1和循環(huán)器19加有信號發(fā)生器3的微波信號。在加載情況下，即諧振器裝置1內(nèi)加有煙草時構(gòu)成具有值Umin、Umax的衰減曲線u。Uomit和Umit是在頻率fm處取樣的中值。fo是諧振器裝置1不加載情況時的諧振頻率，f是加載時的諧振頻率。
如圖4 C所示，在二極管22上可以為諧振器裝置1的不加載狀況和加載狀況在時間t軸上對信號U取樣，該信號分別具有一直流分量Uog或Ug和一個交變分量Uoa或Ua。
由圖3中可以看出，用在諧振器裝置，加有煙草時由二極管22輸出的信號對直流分量濾波器26和交變分量濾波器27加載。通過后置的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器28和29對濾波器26或27的輸出信號數(shù)字化并將此信號加到分析評價裝置11上。
一種特殊的電路裝置用于一旦中頻率fm偏移離開諧振曲線uo的轉(zhuǎn)移點時使頻率控制裝置24通過線路31獲得一個修正信號。通過修正信號使信號發(fā)生器的輸出信號的頻率fm重新被置于值Uow上，該值與諧振曲線uo的轉(zhuǎn)折點相符。
通過在諧振器裝置1中未用煙草加載和用煙草加載的情況時直流分量Uog與Ug間以及交變分量Uoa與Ua間的比較，在分析評價裝置11中，如圖5和圖6所示，求出煙草的特性(它的濕料量和干料量及其介電常數(shù))。
圖5示出根據(jù)圖3的對質(zhì)量/密度值的測定時對圖4a至圖4c的信號Ua、Ug在分析評價裝置11中的處理。信號Ua在下面與在圖4c中所示的交變分量Ua的檢波值相符。信號首先以數(shù)字形式存儲在存儲器SUg、SUa中。這些信號被抽樣裝置順序詢問，該順序與香煙條12的增量，例如1mm相符。這意味著，在生產(chǎn)速度為10000×60mm長的香煙的香煙條/分鐘時，抽樣頻率為100微秒，即每100微秒抽取一次存儲器SUg和SUa內(nèi)的值(信號)。數(shù)值用更短的傳輸脈沖Ig和Ia傳輸?shù)接嬎慵塕g和Ra，在計算級數(shù)值利用常數(shù)計算得出輸出值A(chǔ)g和Aa。該計算可以簡單的方式利用多項式a+bUg＝Ag及c+dUa＝Aa實現(xiàn)。常數(shù)a、b、c和d可以通過參數(shù)的設(shè)定求出，其中對香煙針對配屬的Ug和Ua值利用通過稱量精確的求出的質(zhì)量/密度進(jìn)行測量。根據(jù)不同的密度/質(zhì)量與配屬的值Ug和Ua之間的關(guān)系求出常數(shù)。原則上講，也可以采用高階多項式或其它的函數(shù)。輸出信號Ag和Aa被輸送給加法器Ad，其輸出信號Ae與密度/質(zhì)量相符。當(dāng)由Ad輸出的信號Ae與質(zhì)量/密度的精確的值有偏差時，修正器Kg可以把一個根據(jù)經(jīng)驗求出的修正信號Ak輸出給另一個加法器Add，該加法器的輸出信號Aed將更為精確地與煙草條的密度/質(zhì)量值相符。同樣也可以根據(jù)圖1的電路裝置進(jìn)行分析評價，在該裝置中微波信號發(fā)生器3將兩個頻率f1和f2一個接一個地輸送給諧振器裝置1。被一個接一個的輸出的信號然后可以存儲在存儲器SUg、SUa中，以便取樣。根據(jù)圖5的電路裝置的分析評價是通過接入第三個存儲器SU3實現(xiàn)的，其中信號U1、U2(圖7)輸送給存儲器SUg＝SU1和SUa＝SU2。用R1、R2、R3標(biāo)示計算級，用r1、r2、r3標(biāo)示其輸出信號。
對煙草條的煙草濕度的測量信號的分析評價基本上可以用同樣的方式進(jìn)行。替代采用確定的已知質(zhì)量(密度/質(zhì)量)，香煙用特定的已知濕度量，即用不同的相對濕度值進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。
圖6示出根據(jù)圖3用于測定香煙條12的介電常數(shù)ε的分析評價裝置11的圖4a至4c的信號Ua、Ug。為此信號Ug和Ua首先中間存儲在存儲器SUg和SUa中。如圖3所示，這些信號周期地并以短的時間間隔取樣，即利用傳輸脈沖Ig和Ia存儲器內(nèi)容被傳輸給計算級。其中根據(jù)SUg的數(shù)值傳輸給實部的計算級R′g和虛部的計算級R″g。同樣根據(jù)SUa的數(shù)值也被傳送到實部計算級R′a和虛部計算級R″a。在計算級用常數(shù)將傳輸?shù)闹涤嬎愕贸鲚敵鲋礒′g(實部)和E″g(虛部)以及E′a(實部)和E″a(虛部)。在計算級利用多項式進(jìn)行計算，多項式的常數(shù)通過對樣品香煙的介電常數(shù)的實部和虛部的測定加以確定。與實部相符的輸出信號E′g和E′a被傳送給加法器A′d，虛部E″g和E″a被傳送給加法器A″d。相加的信號得出介電常數(shù)的實部ε′及其虛部ε″。用V標(biāo)示由ε′和ε″構(gòu)成復(fù)數(shù)量ε的已知的電路。必要時由與圖5中kg相應(yīng)的圖中未示出的修正器輸出根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)求出的修正信號。復(fù)數(shù)的介電常數(shù)值通過ε′和ε″的矢量相加算出。
圖7至圖9示出本發(fā)明的一種方案，其中信號發(fā)生器3輸出一個微波信號，優(yōu)選在千兆赫頻帶，例如在約6千兆赫的一個微波信號，該微波信號作為載頻輸送給調(diào)制裝置36，在該調(diào)制裝置中微波信號用至少一個由探測器37輸出的頻率很低的正弦波信號進(jìn)行調(diào)幅。由Adams Russel Anzac Division工廠出品的MDC-177器件適用于作為通過調(diào)幅產(chǎn)生二次頻率信號的調(diào)制裝置36，公司地址80 Cambridge Street，Burlington，Maryland，USA。數(shù)值范例對5.8千兆赫用10兆赫進(jìn)行調(diào)制，得出5.790千兆赫和5.810千兆赫。也可以用相同的器件作為混頻器47，以便對千兆赫頻率進(jìn)行降頻混頻。數(shù)值范例對輸入頻率5.790千兆赫和5.810千兆赫用5.765千兆赫混頻，得出25兆赫和45兆赫。
在圖8中示出在時間橫坐標(biāo)上的調(diào)幅微波信號Umod曲線。該調(diào)幅的微波信號由信號發(fā)生器3高頻的微波波u和疊加的調(diào)制波構(gòu)成，后者形成正弦包絡(luò)曲線h。調(diào)幅微波信號經(jīng)循環(huán)器18、諧振器裝置1和循環(huán)器19到達(dá)信號分配裝置38的輸入端e，例如休利特，帕卡德公司出品的HP功率分配器11667B型，公司地址Herrenberger Straβe 130，71034 Bb′blingen，DE。如圖9所示，調(diào)幅信號在例中產(chǎn)生三個頻帶，即基頻帶的頻率f2和邊頻帶的頻率f1、f3。針對空載諧振器裝置1的諧振曲線uo基頻率的優(yōu)選調(diào)整應(yīng)使其落在Uo的轉(zhuǎn)折點Uw上。相應(yīng)的在被諧振器裝置內(nèi)的煙草衰減的諧振曲線u上的信號U1、U2和U3采用如下方式求出，信號分配裝置38的輸入信號通過三個輸出端a、b、c輸送給濾波裝置39a、39b、39c，這些濾波裝置的調(diào)整應(yīng)使其可以分別通過頻帶的頻率f1、f2、f3的一個信號，所述諧振曲線將根據(jù)其諧振頻率偏移?？梢圆捎肕axim集成產(chǎn)品公司出品的MAX274型作為濾波裝置，公司地址120 San GabrielDrive，Sunnyvale，CA 94086。各個后置的二極管22a、22b、22c用于生成直流電壓信號，該直流電壓信號分別通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器41a、41b、41c數(shù)字化并被輸送給一個分析評價裝置11。
原則上講有兩個以上述方式求出的衰減的諧振曲線u的信號(U1、U2，U1、U3，U2、U3)足以確定濕料量或干料量。但在此也可以采用三個信號。另外也可以通過調(diào)制產(chǎn)生兩個以上的邊頻率并對相應(yīng)的信號進(jìn)行分析評價。
對根據(jù)圖7至9的方案可稍有改動，使中頻率帶的頻率f2不在諧振曲線uo的邊沿上，而在其頂端，即在頻率fo上。在此情況時邊頻率帶f1和f3的頻率相互對稱，從而可對其信號U1、U3根據(jù)圖10的配置進(jìn)行分析評價。
圖10示出本發(fā)明的一種方案，其中信號發(fā)生器3輸出帶有千兆赫頻率帶頻率的微波信號。在調(diào)制裝置36中，與圖5和6所述類似，信號由一加在輸入端a的調(diào)制信號進(jìn)行調(diào)制，從而產(chǎn)生多個帶有相互緊密鄰近頻率的微波信號，這些信號被輸送給諧振器裝置1的放大器46。如圖1和2所示，微波信號以空載諧振器裝置1的諧振頻率為中心相互對稱。原則上講也可以由兩個信號發(fā)生器發(fā)送不同頻率的單獨的微波信號。同樣通過圖中未示出的循環(huán)器(與上述圖中的標(biāo)記18和19相符)實現(xiàn)去耦。在由香煙條穿過的諧振器裝置1中的微波信號受到影響后，微波信號的高頻在所謂的混頻器47中被一個加在混頻器輸入端a上的信號大幅度降頻。兩個具有很低的頻率的選出的特征信號通過濾波器裝置39a，39b輸送給二極管22a，22b，這兩個二極管輸出相應(yīng)的直流電壓。該直流電壓通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器41a，41b被數(shù)字化并且接著被輸送給分析評價裝置11。由于采用了降頻方法，因而對所選出的頻率帶可以采用較為簡單的、窄帶的濾波器。
微波二極管22的信號取決于煙草的溫度。為進(jìn)行補(bǔ)償依照本發(fā)明將對煙草溫度利用已知的方法抽樣，例如利用在諧振器裝置1中的溫度傳感器。溫度傳感器也可以安裝在卷煙機(jī)的制備煙草條12的前置段，例如在其分配器中。甚至也可以采用紅外射線溫度計，該溫度計對準(zhǔn)香煙條切割后的香煙端部并對煙草的溫度直接進(jìn)行檢測。
為避免在諧振器裝置中水冷凝，根據(jù)本發(fā)明可對諧振器裝置加熱。
根據(jù)本發(fā)明可以采用基準(zhǔn)二極管對測量系統(tǒng)的漂移進(jìn)行補(bǔ)償，或者必要時可采用一輔助諧振器裝置進(jìn)行補(bǔ)償。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可以對諧振順裝置1稍有改動，其中金屬機(jī)箱2不是閉合的，而是至少具有一個微波可以穿透的面，例如陶瓷的面，通過此面微波可以到達(dá)相鄰的介質(zhì)，例如該介質(zhì)是由切煙構(gòu)成的。采用此方式也可以測量那些不是在閉合的用封包材料封包的諸如香煙條12的條內(nèi)的物質(zhì)，例如松散材料的質(zhì)量/密度和/或其溫度或其介電常數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種用于確定香煙條內(nèi)的密度的方法，具有以下步驟發(fā)生具有兩種不同頻率的微波；將微波送入一個諧振器，該諧振器中，通過香煙條的微波可受影響；將受影響的微波送給一個分析評價電路；并且在這兩種頻率，從受影響的微波中計算香煙條的密度和/或濕度。
2.依照權(quán)利要求1的方法，其特征在于對諧振器不斷輸送兩種頻率的微波。
3.依照權(quán)利要求1的方法，其特征在于微波頻率周期變化。
4.依照權(quán)利要求3的方法，其特征在于微波頻率通過由低值向高值和返回低值的不斷切換周期變化。
5.依照權(quán)利要求3的方法，其特征在于微波頻率通過不斷和持續(xù)的由低值向高值和返回低值加以變化。
6根據(jù)上述權(quán)利要求中一項的方法，其特征在于兩種頻率的微波輸送給諧振器，這兩種頻率以未受物質(zhì)影響的諧振頻率為中心對稱地分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于對諧振器輸送兩種頻率的微波，這兩種頻率分布給諧振曲線的相同邊緣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于在極限值間的微波頻率持續(xù)變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于通過輸出信號求出諧振曲線的偏移和以振幅降低為表現(xiàn)形式的衰減的偏移，該輸出信號具有一直流分量和一個交變分量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于與直流分量相對應(yīng)的輸出信號(Ug)以及與交變分量相對應(yīng)的輸出信號(Ua)分別輸送給計算級，在該計算級在多項式中對信號用常數(shù)計算得出分信號，該分信號通過相加得出終值。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中的一項的方法，其特征在于微波的頻率不斷和持續(xù)地由低值向高值并又返回低值變化，其極限頻率至少近似地以諧振曲線的相同邊緣的轉(zhuǎn)折點為中心對稱。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求1-5中一項的方法，其特征在于微波不同的頻率產(chǎn)生方法如下，用小頻率對微波的振幅進(jìn)行調(diào)制。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征在于產(chǎn)生的頻率帶的基頻率固定在諧振曲線的相同邊緣。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求1-5中的一項的方法，其特征在于經(jīng)調(diào)制產(chǎn)生的兩種頻率的微波不斷輸送給諧振器，此后微波頻率被大幅度降頻并且接著通過選定的不同頻率帶的濾波器求出表示受物質(zhì)影響的諧振頻率的偏移和衰減特性的量。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求1-5中的一項的方法，其特征在于檢測香煙條內(nèi)切煙的密度或質(zhì)量。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求1-5中的一項的方法，其特征在于檢測香煙條內(nèi)切煙的介電常數(shù)(ε)。
17.用于用于確定香煙條內(nèi)的密度和/或溫度的裝置，具有一個產(chǎn)生兩個不同頻率微波的發(fā)生器；一諧振器，微波從發(fā)生器送向該諧振器；一個分析評價電路，將取自該諧振器的一個高頻率信號輸送給分析評價電路，以求出香煙條內(nèi)的密度和/或溫度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其特征在于包括一種用于使頻率周期變化的切換裝置，用于把所述信號發(fā)生器的微波頻率不斷的從低值向高值并又返回低值切換。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其特征在于包括一種用于不斷和持續(xù)的將所述信號發(fā)生器的微波頻率由低值向高值并且又返回低值變化的擺頻裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其特征在于包括一種用于在極限值間變化所述信號發(fā)生器的微波頻率的擺頻裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其特征在于包括一種用于檢測與諧振頻率偏移和衰減相對應(yīng)的從諧振器輸送給分析評價電路的信號的直流分量和交變分量的電路裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求19至21中的一項的裝置，其特征在于設(shè)置有計算級(Rg，Ra)，將與直流分量相對應(yīng)的輸出信號(Ug)和與交變分量相對應(yīng)的輸出信號(Ua)輸送給該計算級(Rg，Ra)，用于在多項式中與常數(shù)一起計算得出分信號，該分信號相加得出終值。
23.根據(jù)權(quán)利要求17至21中的一項的裝置，其特征在于所述信號發(fā)生器的調(diào)制裝置用于對所述信號發(fā)生器的微波進(jìn)行調(diào)制。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的裝置，其特征在于一個分頻級，將從諧振器取樣的信號輸送給分頻級，和一個置于分頻級后的用于將選出的經(jīng)分頻的頻率帶濾出的濾波裝置，以便求出表示受物質(zhì)影響的諧振頻率偏移和衰減的量。
25.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其特征在于諧振器(21)設(shè)置在一個金屬機(jī)箱(2)內(nèi)，該機(jī)箱具有使煙草加工廠的香煙條(12)穿過的一個入口孔(7)及一個出口孔(9)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其特征在于所述機(jī)箱(2)旋轉(zhuǎn)對稱。
27.根據(jù)權(quán)利要求25、26中的一項的裝置，其特征在于該諧振器(21)設(shè)計成介電固體諧振器并被置于在所述機(jī)箱(2)內(nèi)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的裝置，其特征在于固體諧振器(21)備有一個香煙條(12)的通道(20)。
29.根據(jù)權(quán)利要求25、26中的一項的裝置，其特征在于備有一個穿透所述機(jī)箱(2)的閉合的、管狀的香煙條(12)的通道(13)。
30.根據(jù)權(quán)利要求25、26中的一項的裝置，其特征在于由導(dǎo)電材料制的管狀套管(14a，14b)圍繞所述機(jī)箱(2)的入口和出口上的通道。
全文摘要
推薦一種檢測煙草的密度/質(zhì)量及介電常數(shù)的方法和裝置，對諧振器輸送具有兩種不同頻率的微波，通過對未受物質(zhì)影響的與受物質(zhì)存在影響的諧振器的諧振曲線的比較檢定出諧振頻率偏移并且通過對在輸送的微波的頻率的情況下諧振曲線振幅的比較檢定出衰減，從受影響的微波中計算香煙條的密度和/或濕度。采用所述的方法和裝置可以迅捷、準(zhǔn)確地對上述物質(zhì)的高速移動的料流進(jìn)行檢測。
文檔編號G01N22/04GK1670515SQ20051006505
公開日2005年9月21日 申請日期1997年2月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月20日
發(fā)明者H·莫拉, J·托比耶斯, A·諾亞克 申請人:豪尼機(jī)械制造股份公司