CN101363805B

CN101363805B - 铝箔包装缺件微波检测方法及其检测仪

Info

Publication number: CN101363805B
Application number: CN2007100255689A
Authority: CN
Inventors: 顾继慧; 江阳
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2027-08-07
Also published as: CN101363805A

Abstract

本发明公开了一种铝箔包装缺件微波检测方法及其检测仪。该方法是利用特定频率的微波信号对不同物件的反射和透射特性，通过检测回波信号的幅相特性判别整箱整包内物品的缺件现象，以适当的电信号输出来判断是否缺件。该检测仪的振荡器的信号经隔离器进入魔T的E臂，被分解为两路等幅反相信号分别由魔T的两个主臂传输给两个天线，形成两束窄波束分别入射至被测箱中的两个被测件，由两个被测件产生的反射波进入两个天线，由于在魔T的一个主臂与天线之间为移相器，而另一个主臂与天线之间为空波导，调节移相器的相移量使两回波信号同相返回魔T的两个主臂，合成一路信号由魔T的H臂输出，进入检波器。本发明检测精确、携带轻便、无辐射和噪音公害。

Description

铝箔包装缺件微波检测方法及其检测仪

一技术领域

本发明属于包装缺件检测技术，特别是一种运用微波技术检测铝箔包装缺件现象的检测方法及其检测仪。

二背景技术

包装缺件现象是流水生产线中潜在的随机事件，其发生的概率虽小，但无论对消费者还是生产商来说都是不愿接受或发生的事件，因此，对每条流水包装生产线配以一种安全、环保、精确、轻便、价廉的检测手段无疑是必要的。目前普遍使用的“X光透射仪”(其功能和原理类似于机场安检设备)虽能通过成像准确判断出缺件的整箱或整包，但由于其体积较大，价格较贵，更主要的是其辐射污染对现场操作人员易造成不可避免的伤害。

三发明内容

本发明的发明目的在于提供一种无辐射污染、检测准确、结构紧凑、易于安装的便携式铝箔包装缺件微波检测方法及其检测仪。

实现本发明的技术解决方案为：一种铝箔包装缺件微波检测方法，步骤如下：

首先给微波振荡器提供偏置电压使其工作产生特定频率的微波信号，该特定频率值据被测件的包装材料确定；

其次，将微波信号输入魔T的E臂，信号经魔T的两主臂输出由两天线分别入射到被测件，调节天线口径使各天线波束窄至只照射整包或整箱内的单一物件，各天线口径间距根据被测件间距而调至单目标探测状态；

再次，各天线接收被测件对入射微波信号的反射波，调节接入魔T两主臂之一的相移量，使两反射波信号经魔T的H臂合成相加输出；

最后，将两路合成信号输入检波器，据检波器输出电压U。的大小而判断被测整箱、整包内是否缺件。

一种实现上述的铝箔包装缺件微波检测方法的检测仪，由振荡器产生的微波信号经隔离器进入折叠魔T的E臂，被分解为两路等幅反相信号分别由魔T的第一主臂和第二主臂传输给第一天线和第二天线，形成两束窄波束分别入射至被测箱中的第一被测件和第二被测件，由第一被测件和第二被测件产生的反射波分别进入第一天线和第二天线，由于在魔T的第二主臂与第二天线之间插入了移相器，而魔T的第一主臂与第一天线之间为一段空波导，调节移相器的相移量使两回波信号在到达魔T的第一主臂和第二主臂时相位差为零，即两回波信号同相返回魔T的第一主臂和第二主臂，合成为一路信号由魔T的H臂输出，进入检波器。

一种实现上述的铝箔包装缺件微波检测方法的检测仪，由振荡器产生的微波信号经隔离器进入折叠魔T的H臂，被分解为两路等幅同相信号分别由魔T的第一主臂和第二主臂传输给第一天线和第二天线，形成两束窄波束分别入射至被测箱中的第一被测件和第二被测件，由第一被测件和第二被测件产生的反射波分别进入第一天线和第二天线，由于在魔T的第二主臂与第二天线之间插入了移相器，而魔T的第一主臂与第一天线之间为一段空波导，调节移相器的相移量使两回波信号在到达魔T的第一主臂和第二主臂时相位差为180°，即两回波信号反相返回魔T的第一主臂和第二主臂，合成为一路信号由魔T的E臂输出，进入检波器。

一种实现上述的铝箔包装缺件微波检测方法的检测仪，由振荡器产生的微波信号经隔离器进入折叠魔T的E臂，被分解为两路等幅反相信号分别由魔T的第一主臂和第二主臂传输给第一天线和第二天线，形成两束窄波束分别入射至被测箱中的第一被测件和第二被测件，由第一被测件和第二被测件产生的反射波分别进入第一天线和第二天线，由于在魔T的第一主臂与第一天线之间接入了移相器，而魔T的第二主臂与第二天线之间为一段空波导，调节移相器的相移量使两回波信号在到达魔T的第一主臂和第二主臂时相位差为零，即两回波信号同相返回魔T的第一主臂和第二主臂，合成为一路信号由魔T的H臂输出，进入检波器。

一种实现上述的铝箔包装缺件微波检测方法的检测仪，由振荡器产生的微波信号经隔离器进入折叠魔T的H臂，被分解为两路等幅同相信号分别由魔T的第一主臂和第二主臂传输给第一天线和第二天线，形成两束窄波束分别入射至被测箱中的第一被测件和第二被测件，由第一被测件和第二被测件产生的反射波分别进入第一天线和第二天线，由于在魔T的第一主臂与第一天线之间接入了移相器，而魔T的第二主臂与第二天线之间为一段空波导，调节移相器的相移量使两回波信号在到达魔T的第一主臂和第二主臂时相位差为180°，即两回波信号反相返回魔T的第一主臂和第二主臂，合成为一路信号由魔T的E臂输出，进入检波器。

本发明与现有技术相比，其显著优点有：(1)检测方法简单、新颖、实用，适用范围广。本发明所用微波检测方法简单、实用，适用于各种铝箔包装的物品(如香烟、茶叶、食品、罐头、饮料等)检测。(2)绿色环保。本发明的检测仪所用微波功率小于1mW，天线波束窄至点射，无辐射和噪音公害，对现场操作人员无任何伤害。(3)安全精确。对某一生产线所定制的检测仪可通用于同一类物件的不同牌号，无需人工调节，检测精度在正常包装下可达100％。(4)轻便灵活，所制作的检测仪，重量约为1Kg，体积约为350×120×40＝1.68×10⁶mm³或200×260×50＝2.6×10⁶mm³，小巧轻便，易于安装，且其外形可据不同现场要求作适当改造。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

四附图说明

图1是本发明铝箔包装缺件微波检测方法的原理方框图。

图2是本发明铝箔包装缺件微波检测仪的结构示意图。

五具体实施方式

结合图1，本发明铝箔包装缺件微波检测方法，利用特定频率的微波信号对不同物件的反射和透射特性，通过检测回波信号的幅相特性判别整箱整包内物品的缺件现象，以适当的电信号输出，步骤为：首先给微波振荡器提供偏置电压使其工作产生特定频率的微波信号，该特定频率值据被测件的包装材料确定，如：8μm厚的铝箔包装纸，选5GHz的微波信号即可，而对于1μm厚的铝箔包装纸，则应选10GHz的微波信号方可。

最后，将两路合成信号输入检波器，据检波器输出电压U。的大小而判断被测整箱、整包内的缺件现象。检波器的最大输出电压可据源信号的功率值及检波器灵敏度预算而得，记为U_o，max，若U_o＝U_o，max，则表明无缺件现象，若U_o≤U_o，max/2，则表明有缺件现象。

结合图2，以14.5～22GHz的BJ-180标准波导系统为例，说明实现上述检测方法的四种检测仪。

本发明的第一种铝箔包装缺件微波检测仪由振荡器1产生的14.5～22GHz、功率P_i<1mW的微波信号经隔离器2进入折叠魔T的E臂3，被分解为两路等幅反相信号分别由魔T的第一主臂4和第二主臂5传输给第一天线7和第二天线8，形成两束窄波束分别入射至被测箱中的第一被测件9和第二被测件10，由第一被测件9和第二被测件10产生的反射波(又称回波)分别进入第一天线7和第二天线8，由于在魔T的第二主臂5与第二天线8之间插入了移相器11，而魔T的第一主臂4与第一天线7之间为一段空波导13，调节移相器11的相移量可使两回波信号在到达魔T的第一主臂4和第二主臂5时相位差为零，即两回波信号同相返回魔T的第一主臂4和第二主臂5，合成为一路信号由魔T的H臂6输出，进入检波器12，若两路回波在魔T内合成时有部分信号串入魔T的E臂3，则将被隔离器2吸收而不会对振荡器造成影响。

当第一被测件9和第二被测件10均满件时，则检波器12输出电压最大，记为U_o，max，若第一被测件9或第二被测件10中有一缺件，则检波器12输出电压将减小，在正常包装下缺一被测件时检波器12的输出电压仅为U_o，max/2，由此可判断整箱内是否有缺件现象。

本发明的第二种铝箔包装缺件微波检测仪是由振荡器1产生的微波信号经隔离器2进入折叠魔T的H臂6，被分解为两路等幅同相信号分别由魔T的第一主臂4和第二主臂5传输给第一天线7和第二天线8，形成两束窄波束分别入射至被测箱中的第一被测件9和第二被测件10，由第一被测件9和第二被测件10产生的反射波分别进入第一天线7和第二天线8，由于在魔T的第二主臂5与第二天线8之间插入了移相器11，而魔T的第一主臂4与第一天线7之间为一段空波导13，调节移相器11的相移量使两回波信号在到达魔T的第一主臂4和第二主臂5时相位差为180°，即两回波信号反相返回魔T的第一主臂4和第二主臂5，合成为一路信号由魔T的E臂3输出，进入检波器12。

本发明的第三种铝箔包装缺件微波检测仪是由振荡器1产生的微波信号经隔离器2进入折叠魔T的E臂3，被分解为两路等幅反相信号分别由魔T的第一主臂4和第二主臂5传输给第一天线7和第二天线8，形成两束窄波束分别入射至被测箱中的第一被测件9和第二被测件10，由第一被测件9和第二被测件10产生的反射波分别进入第一天线7和第二天线8，由于在魔T的第一主臂4与第一天线7之间接入了移相器11，而魔T的第二主臂5与第二天线8之间为一段空波导13，调节移相器11的相移量使两回波信号在到达魔T的第一主臂4和第二主臂5时相位差为零，即两回波信号同相返回魔T的第一主臂4和第二主臂5，合成为一路信号由魔T的H臂6输出，进入检波器12。

本发明的第四种铝箔包装缺件微波检测仪是由振荡器1产生的微波信号经隔离器2进入折叠魔T的H臂6，被分解为两路等幅同相信号分别由魔T的第一主臂4和第二主臂5传输给第一天线7和第二天线8，形成两束窄波束分别入射至被测箱中的第一被测件9和第二被测件10，由第一被测件9和第二被测件10产生的反射波分别进入第一天线7和第二天线8，由于在魔T的第一主臂4与第一天线7之间接入了移相器11，而魔T的第二主臂5与第二天线8之间为一段空波导13，调节移相器11的相移量使两回波信号在到达魔T的第一主臂4和第二主臂5时相位差为180°，即两回波信号反相返回魔T的第一主臂4和第二主臂5，合成为一路信号由魔T的E臂3输出，进入检波器12。

上述四种检测仪只是局部连接关系变化，具有共同的特定技术特征，符合单一性。按上述所制作的检测仪，重量约为1Kg，体积约为350×120×40＝1.68×10⁶mm³或200×260×50＝2.6×10⁶mm³。

Claims

1.一种铝箔包装缺件微波检测方法，其特征在于步骤如下：

首先，给微波振荡器提供偏置电压使其工作产生特定频率的微波信号，该特定频率的值根据被测件的包装材料确定；

其次，由微波振荡器产生的微波信号经隔离器进入折叠魔T的E臂，被分解为两路等幅反相信号，分别经折叠魔T的两主臂输出，并由两天线分别入射到被测件，调节天线口径使各天线波束窄至只照射整包或整箱内的单一物件，各天线口径间距根据被测件间距而调至单目标探测状态，各天线接收被测件对入射微波信号的反射波，调节接入折叠魔T两主臂之一的相移量，使两反射波信号经折叠魔T的H臂合成相加输出，将合成相加输出的信号输入检波器，据检波器输出电压Uo的大小而判断被测整箱、整包内的缺件现象；或者，由微波振荡器产生的微波信号经隔离器进入折叠魔T的H臂，被分解为两路等幅同相信号，分别由折叠魔T的第一主臂和第二主臂传输给第一天线和第二天线，形成两束窄波束分别入射到被测箱中的两个相邻被测件，在第二主臂和第二天线之间插入移相器且在第一主臂和第一天线之间为一段空波导、或者在第一主臂和第一天线之间插入移相器且在第二主臂和第二天线之间为一段空波导，由两被测件产生的反射波分别进入第一天线和第二天线，调节移相器的相移量使两反射波信号在到达折叠魔T的第一主臂和第二主臂时相位差为180°，即两反射波信号反向返回折叠魔T的第一主臂和第二主臂，合成一路信号由折叠魔T的E臂合成相加输出，进入检波器。

2.一种实现权利要求1所述的铝箔包装缺件微波检测方法的检测仪，其特征在于：由微波振荡器[1]产生的微波信号经隔离器[2]进入折叠魔T的E臂[3]，被分解为两路等幅反相信号分别由折叠魔T的第一主臂[4]和第二主臂[5]传输给第一天线[7]和第二天线[8]，形成两束窄波束分别入射至被测箱中的第一被测件[9]和第二被测件[10]，由第一被测件[9]和第二被测件[10]产生的反射波分别进入第一天线[7]和第二天线[8]，由于在折叠魔T的第二主臂[5]与第二天线[8]之间插入了移相器[11]，而折叠魔T的第一主臂[4]与第一天线[7]之间为一段空波导[13]，调节移相器[11]的相移量使两反射波信号在到达折叠魔T的第一主臂[4]和第二主臂[5]时相位差为零，即两反射波信号同相返回折叠魔T的第一主臂[4]和第二主臂[5]，合成为一路信号由折叠魔T的H臂[6]输出，进入检波器[12]。

3.一种实现权利要求1所述的铝箔包装缺件微波检测方法的检测仪，其特征在于：由微波振荡器[1]产生的微波信号经隔离器[2]进入折叠魔T的H臂[6]，被分解为两路等幅同相信号分别由折叠魔T的第一主臂[4]和第二主臂[5]传输给第一天线[7]和第二天线[8]，形成两束窄波束分别入射至被测箱中的第一被测件[9]和第二被测件[10]，由第一被测件[9]和第二被测件[10]产生的反射波分别进入第一天线[7]和第二天线[8]，由于在折叠魔T的第二主臂[5]与第二天线[8]之间插入了移相器[11]，而折叠魔T的第一主臂[4]与第一天线[7]之间为一段空波导[13]，调节移相器[11]的相移量使两反射波信号在到达折叠魔T的第一主臂[4]和第二主臂[5]时相位差为180°，即两反射波信号反相返回折叠魔T的第一主臂[4]和第二主臂[5]，合成为一路信号由折叠魔T的E臂[3]输出，进入检波器[12]。

4.一种实现权利要求1所述的铝箔包装缺件微波检测方法的检测仪，其特征在于：由微波振荡器[1]产生的微波信号经隔离器[2]进入折叠魔T的E臂[3]，被分解为两路等幅反相信号分别由折叠魔T的第一主臂[4]和第二主臂[5]传输给第一天线[7]和第二天线[8]，形成两束窄波束分别入射至被测箱中的第一被测件[9]和第二被测件[10]，由第一被测件[9]和第二被测件[10]产生的反射波分别进入第一天线[7]和第二天线[8]，由于在折叠魔T的第一主臂[4]与第一天线[7]之间接入了移相器[11]，而折叠魔T的第二主臂[5]与第二天线[8]之间为一段空波导[13]，调节移相器[11]的相移量使两反射波信号在到达折叠魔T的第一主臂[4]和第二主臂[5]时相位差为零，即两反射波信号同相返回折叠魔T的第一主臂[4]和第二主臂[5]，合成为一路信号由折叠魔T的H臂[6]输出，进入检波器[12]。

5.一种实现权利要求1所述的铝箔包装缺件微波检测方法的检测仪，其特征在于：由微波振荡器[1]产生的微波信号经隔离器[2]进入折叠魔T的H臂[6]，被分解为两路等幅同相信号分别由折叠魔T的第一主臂[4]和第二主臂[5]传输给第一天线[7]和第二天线[8]，形成两束窄波束分别入射至被测箱中的第一被测件[9]和第二被测件[10]，由第一被测件[9]和第二被测件[10]产生的反射波分别进入第一天线[7]和第二天线[8]，由于在折叠魔T的第一主臂[4]与第一天线[7]之间接入了移相器[11]，而折叠魔T的第二主臂[5]与第二天线[8]之间为一段空波导[13]，调节移相器[11]的相移量使两反射波信号在到达折叠魔T的第一主臂[4]和第二主臂[5]时相位差为180°，即两反射波信号反相返回折叠魔T的第一主臂[4]和第二主臂[5]，合成为一路信号由折叠魔T的E臂[3]输出，进入检波器[12]。