專利名稱：至少記錄一種材料一個特性的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法，該方法通過分析由所含材料造成的HF諧振器失諧至少記錄一種材料的一個特性，向上述HF諧振器提供微波，并且從中除去一個高頻率、受材料影響的信號，記錄該信號與一個不被材料影響的信號相比諧振頻率的位移和阻尼，其中向諧振器提供至少具有兩個不同頻率的微波，通過對諧振器的不受材料影響的諧振曲線和受材料影響的諧振曲線的比較，記錄諧振頻率位移，并且通過比較在所提供微波的頻率中諧振曲線的幅度記錄阻尼此外本發(fā)明涉及一種至少記錄一種材料的一個特性的裝置，該裝置具有一個諧振器，由一個發(fā)生器向該諧振器提供微波，為了記錄受材料影響的信號與不受材料影響的信號相比的諧振頻率位移和阻尼，可以從中除去一個高頻率的受材料影響的信號，并且可以提供一個分析電路，發(fā)生器向諧振器提供至少具有兩個不同頻率的微波，并且通過對被材料影響的諧振頻率與不被材料影響的諧振曲線比較記錄諧振頻率位移以及通過比較被材料影響和不被材料影響的諧振曲線記錄阻尼的電路裝置。
本發(fā)明的任務(wù)是另外設(shè)計開始時說明的方法和以上說明的裝置。
根據(jù)根據(jù)本發(fā)明的方法，解決方案的內(nèi)容是向諧振器提供兩個頻率的微波，這兩個頻率附加在諧振曲線的一個脈沖下降沿。
在方法的從屬權(quán)利要求中說明根據(jù)本發(fā)明方法的另外的結(jié)構(gòu)。
在開始時提到的裝置的特征是向諧振器提供具有兩個頻率的微波，這兩個頻率附加在諧振曲線的一個脈沖下降沿。
在裝置的從屬權(quán)利要求中說明根據(jù)本發(fā)明方法的另外的結(jié)構(gòu)。
與本發(fā)明聯(lián)系的優(yōu)點是矩形調(diào)制振蕩的兩個值比正弦形狀的調(diào)制振蕩較容易保持穩(wěn)定。此外在構(gòu)成調(diào)制產(chǎn)生的分析信號時有優(yōu)點。
在附圖中，根據(jù)一個實施例詳細(xì)說明本發(fā)明。圖中，

圖1一個使用一個諧振裝置記錄材料大小的電路裝置，向該裝置提供一個通過一個矩形振蕩頻率調(diào)制的微波信號。
圖2在根據(jù)圖1的電路裝置的諧振裝置空和被充滿時諧振曲線和分析信號的變化。
圖3一個用于記錄一個使用香煙紙帶包裹的煙草混合流(香煙卷)增量的干量和/或濕度的電路裝置。
在圖1和圖2中，一個微波信號發(fā)生器3的一個位于GHz范圍(例如大約6GHz)內(nèi)的微波輸出信號的頻率被一個頻率控制電路24在兩個值之間周期性的轉(zhuǎn)換。因此，可以使用一個例如100Khz的矩形交流電壓。這些在圖2a中說明，在圖2a中說明頻率f的時間變化。平均頻率fm根據(jù)矩形曲線s在頻率范圍Δf內(nèi)在兩個值f2和f1之間周期性的變化。微波發(fā)生器3的輸出信號通過一個防止反饋的循環(huán)器18被提供給一個高頻率諧振裝置1(HF諧振器)，該諧振裝置由一種被包上的煙草段也就是一個香煙段來實現(xiàn)。穿過諧振器的煙草的密度/質(zhì)量將使用下面說明的電路裝置來記錄。原則上可以測量一個具有另一種填充物例如一種所謂的過濾段的段。一個為了上述目標(biāo)十分優(yōu)選的HF諧振器1的細(xì)節(jié)出自12.02.97的DE報告19705260/13.02.97的US報告08799129/12.02.97的EP報告97102166。
平均頻率fm象圖2b中指出的優(yōu)選的位于諧振曲線u0的拐點中，該諧振曲線在諧振器1中沒有煙草的情況下對于被提供的微波的不同的頻率來確定。在圖2b中說明在諧振器中包含測量材料時諧振曲線的形狀。f0和f是在空的或者被填滿的諧振器1中的諧振頻率。下面的頻率值f1相當(dāng)于空的諧振器1的諧振曲線上的值Uof1相當(dāng)于下面的頻率值f1，包含測量材料的諧振器的諧振曲線u上的值uf1相當(dāng)于下面的頻率值f1，值Uof2(空的諧振器1的諧振曲線u0)或者Uf2(充滿測量材料的諧振器1的諧振曲線u)相當(dāng)于上面的頻率值f2。諧振器1的輸出信號即當(dāng)較低(f1)和較高的(f2)調(diào)制值時的諧振信號通過另外一個抑制不希望的反饋的循環(huán)器19被提供給一個微波二極管22(例如Hewlett-Packard公司的型號HP8472B)，這個二極管將微波信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號。這個信號被提供給一個掃描裝置51，這個裝置51被一個同步裝置52依賴于頻率控制裝置24的矩形交流電壓控制?？刂茖崿F(xiàn)了如果微波發(fā)生器3將具有調(diào)制振蕩s的較高或者較低的頻率值f2或者f1的微波提供給諧振器1，那么然后直接查詢諧振器1的電壓值。使用這種方法，可以得到值Uf2和Uf1，這兩個值被傳輸?shù)娇焖俅鎯ζ?3或者54中。存儲器的輸出信號被提供給一個求和單元56和一個減法單元57，上述求和單元56構(gòu)成值(Uf2+Uf1)=Ug，上述減法單元57構(gòu)成兩個輸出信號的差Uf2-Uf1=Ua。這個信號被提供給在圖3中說明的一個分析裝置11，在這個分析裝置中，確定在煙卷中的特別是煙草的密度/質(zhì)量或者濕度。
通過一個特別的電路裝置，可以注意平均信號fm一從諧振曲線u0的拐點偏離，微波信號發(fā)生器3就通過導(dǎo)線31接收到的校正信號。通過該校正信號，發(fā)生器的輸出信號的頻率fm被再次校正到對應(yīng)于諧振曲線的拐點的值。
圖3以圖的形式說明了在確定質(zhì)量/密度的分析裝置11中對自來圖1和2的信號Ua、Ug的處理。信號首先以數(shù)字形式存儲到存儲器SUg、SUa。這些信號被一個掃描設(shè)備以一個順序查詢，該順序?qū)?yīng)于通過諧振器1香煙卷確定的增量如1mm。這意味著在每分鐘10000支60mm長的香煙的香煙卷生產(chǎn)速度中，以大約100微秒的掃描速率即每100微秒掃描存儲器SUg和SUa中的值(信號)。使用較短的傳輸脈沖Ig和Ia，將值傳輸?shù)接嬎慵塕g和Ra，在計算級中，使用常數(shù)計算這些值得出輸出值A(chǔ)g和Aa的。在簡單情況下，計算可以通過多項式Typ a+b Ug=Ag或者c+dUa=Aa來實現(xiàn)。通過確定參數(shù)來確定常數(shù)a、b、c和d，其中，關(guān)于所分配的Ug和Ua值，測量通過稱重而被精確測定質(zhì)量/密度的煙草。從不同的密度/質(zhì)量的關(guān)系和附屬的值Ug和Ua中可以確定常數(shù)。
原則上可以找到較高階的多項式或者其他的函數(shù)應(yīng)用。
輸出信號Ag和Aa被提供給一個加法單元Ad，該單元的輸出信號相當(dāng)于密度/質(zhì)量。如果由Ad給出的信號Ae與質(zhì)量/密度的精確值出現(xiàn)偏離，那么在另外一個加法單元Add上，一個校正單元Kg給出一個經(jīng)驗確定的校正信號Ak，上述加法單元的輸出信號Aed較精確相當(dāng)于煙草卷的密度/質(zhì)量值。
原則上可以根據(jù)煙草卷的煙草濕度使用相同的方法分析測量信號。為了確定參數(shù)，代替使用確定的已經(jīng)公開的權(quán)(密度/質(zhì)量)，使用具有確定的已知的濕度即具有相關(guān)濕度的不同的值的煙草。
權(quán)利要求
1.通過分析由所含材料造成的HF諧振器失諧至少記錄一種材料的一個特性的方法，向上述HF諧振器提供微波，并且從中除去一個高頻率、受材料影響的信號，記錄該信號與一個不被材料影響的信號相比諧振頻率的位移和阻尼，其中向諧振器提供至少具有兩個不同頻率的微波，通過對諧振器的不受材料影響的諧振曲線和受材料影響的諧振曲線的比較，記錄諧振頻率位移，并且通過比較在所提供微波的頻率中諧振曲線的幅度來記錄阻尼，其特征在于，向諧振器提供兩個頻率的微波，這個微波附加在諧振曲線的下降沿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，通過不斷的從低到高并且再返回到低的切換值來周期性的改變微波頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和/或2的方法，其特征在于，使用低頻率矩形的交流電壓頻率調(diào)制微波。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，記錄當(dāng)調(diào)制振蕩的最大值和最小值時諧振器發(fā)出被整流的信號并且從最大和最小的信號中構(gòu)成分析信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，從相應(yīng)信號的最大值和最小值的和中構(gòu)成一個平均信號并且從相應(yīng)信號的信號差中構(gòu)成一個差分信號并且兩個信號分別提供給一個計算級，在該級中在多項式中結(jié)合常數(shù)計算上述信號得出分量信號，上述分量信號通過相加得出終值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，根據(jù)材料的參考值，通過確定參數(shù)實現(xiàn)確定常數(shù)，參考值-根據(jù)待測的數(shù)值(例如密度/質(zhì)量，濕度)-被測定。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求的一個或者多個的方法，其特征在于，記錄特別是一個香煙卷內(nèi)的煙草剖面的密度/質(zhì)量度。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求的一個或者多個的方法，其特征在于，記錄特別是一個香煙卷內(nèi)的煙草剖面濕度。
9.一種至少記錄一種材料的一個特性的裝置，該裝置具有一個諧振器，由一個發(fā)生器向該諧振器提供微波，為了記錄受材料影響的信號與不受材料影響的信號相比的諧振頻率位移和阻尼，可以從中除去一個高頻率的受材料影響的信號，并且可以提供一個分析電路，發(fā)生器向諧振器提供至少具有兩個不同頻率的微波，并且通過對被材料影響的諧振頻率與不被材料影響的諧振曲線的比較記錄諧振頻率位移以及通過比較被材料影響和不被材料影響的諧振曲線記錄阻尼的電路裝置，其特征在于，向諧振器提供兩個頻率的微波，這兩個頻率附加在諧振曲線的下降沿。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其特征在于，一個通過不斷的從低到高并且再返回到低的切換值來周期性的改變微波頻率的切換裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9和/或10的裝置，其特征在于，一個使用低頻率矩形的交流電壓頻率調(diào)制微波的頻率調(diào)制裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其特征在于，一個記錄當(dāng)調(diào)制頻率的最大值和最小值時諧振器發(fā)出的信號的掃描裝置，用于構(gòu)成分析信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其特征在于，一個掃描信號被提供給求和電路和一個減法電路，這兩個電路的的輸出信號分別提供給一個計算級，在該級中，在多項式中結(jié)合常數(shù)計算信號得出分量信號，上述分量信號被提供給構(gòu)成終值的加法單元。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，其特征在于，根據(jù)材料的參考值，通過確定參數(shù)實現(xiàn)確定常數(shù)，參考值-根據(jù)待測的數(shù)值(例如密度/質(zhì)量，濕度)-被測定。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至14中一個或者多個的裝置，其特征在于，諧振器被安排在一個金屬外殼內(nèi)，這個外殼分別具有一個入口以及一個排出口，這兩個口用于傳導(dǎo)煙草處理工業(yè)的一個卷特別是香煙卷。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的裝置，其特征在于，外殼被設(shè)計成旋轉(zhuǎn)對稱的、優(yōu)選為圓柱形。
17.根據(jù)權(quán)利要求9至16中任一個或者多個的裝置，其特征在于，在外殼內(nèi)安排一個絕緣的固體諧振器。
18.根據(jù)權(quán)利要求9至17中任一個或者多個的裝置，其特征在于，記錄特別是一個香煙卷內(nèi)的煙草剖面的密度/質(zhì)量度。
19.根據(jù)權(quán)利要求9至17中任一個或者多個的裝置，其特征在于，記錄特別是一個香煙卷內(nèi)的煙草剖面濕度。
全文摘要
一種通過分析由所含材料造成的HF諧振器失諧至少記錄一種材料的一個特性的方法和裝置,向上述HF諧振器提供微波,并且從中除去一個高頻率、受材料影響的信號,記錄該信號與一個不被材料影響的信號相比諧振頻率的位移和阻尼,其中向諧振器提供至少具有兩個不同頻率的微波。這時向諧振器提供兩個頻率的微波,這兩個微波附加在諧振曲線的下降沿。
文檔編號A24C5/32GK1213080SQ9811831
公開日1999年4月7日 申請日期1998年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月13日
發(fā)明者H·默勒, J·托比爾斯, A·諾爾克 申請人:豪尼機械制造股份公司