CN1213080A - 至少记录一种材料一个特性的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种通过分析由所含材料造成的HF谐振器失谐至少记录一种材料的一个特性的方法和装置,向上述HF谐振器提供微波,并且从中除去一个高频率、受材料影响的信号,记录该信号与一个不被材料影响的信号相比谐振频率的位移和阻尼,其中向谐振器提供至少具有两个不同频率的微波。这时向谐振器提供两个频率的微波,这两个微波附加在谐振曲线的下降沿。

Description

至少记录一种材料一个特性的方法和装置
本发明涉及一种方法，该方法通过分析由所含材料造成的HF谐振器失谐至少记录一种材料的一个特性，向上述HF谐振器提供微波，并且从中除去一个高频率、受材料影响的信号，记录该信号与一个不被材料影响的信号相比谐振频率的位移和阻尼，其中向谐振器提供至少具有两个不同频率的微波，通过对谐振器的不受材料影响的谐振曲线和受材料影响的谐振曲线的比较，记录谐振频率位移，并且通过比较在所提供微波的频率中谐振曲线的幅度记录阻尼
此外本发明涉及一种至少记录一种材料的一个特性的装置，该装置具有一个谐振器，由一个发生器向该谐振器提供微波，为了记录受材料影响的信号与不受材料影响的信号相比的谐振频率位移和阻尼，可以从中除去一个高频率的受材料影响的信号，并且可以提供一个分析电路，发生器向谐振器提供至少具有两个不同频率的微波，并且通过对被材料影响的谐振频率与不被材料影响的谐振曲线比较记录谐振频率位移以及通过比较被材料影响和不被材料影响的谐振曲线记录阻尼的电路装置。
本发明的任务是另外设计开始时说明的方法和以上说明的装置。
根据根据本发明的方法，解决方案的内容是向谐振器提供两个频率的微波，这两个频率附加在谐振曲线的一个脉冲下降沿。
在方法的从属权利要求中说明根据本发明方法的另外的结构。
在开始时提到的装置的特征是向谐振器提供具有两个频率的微波，这两个频率附加在谐振曲线的一个脉冲下降沿。
在装置的从属权利要求中说明根据本发明方法的另外的结构。
与本发明联系的优点是矩形调制振荡的两个值比正弦形状的调制振荡较容易保持稳定。此外在构成调制产生的分析信号时有优点。
在附图中，根据一个实施例详细说明本发明。图中，
图1一个使用一个谐振装置记录材料大小的电路装置，向该装置提供一个通过一个矩形振荡频率调制的微波信号。
图2在根据图1的电路装置的谐振装置空和被充满时谐振曲线和分析信号的变化。
图3一个用于记录一个使用香烟纸带包裹的烟草混合流(香烟卷)增量的干量和/或湿度的电路装置。
在图1和图2中，一个微波信号发生器3的一个位于GHz范围(例如大约6GHz)内的微波输出信号的频率被一个频率控制电路24在两个值之间周期性的转换。因此，可以使用一个例如100Khz的矩形交流电压。这些在图2a中说明，在图2a中说明频率f的时间变化。平均频率fm根据矩形曲线s在频率范围Δf内在两个值f2和f1之间周期性的变化。微波发生器3的输出信号通过一个防止反馈的循环器18被提供给一个高频率谐振装置1(HF谐振器)，该谐振装置由一种被包上的烟草段也就是一个香烟段来实现。穿过谐振器的烟草的密度/质量将使用下面说明的电路装置来记录。原则上可以测量一个具有另一种填充物例如一种所谓的过滤段的段。一个为了上述目标十分优选的HF谐振器1的细节出自12.02.97的DE报告19705260/13.02.97的US报告08799129/12.02.97的EP报告97102166。
平均频率fm象图2b中指出的优选的位于谐振曲线u0的拐点中，该谐振曲线在谐振器1中没有烟草的情况下对于被提供的微波的不同的频率来确定。在图2b中说明在谐振器中包含测量材料时谐振曲线的形状。f0和f是在空的或者被填满的谐振器1中的谐振频率。下面的频率值f1相当于空的谐振器1的谐振曲线上的值Uof1相当于下面的频率值f1，包含测量材料的谐振器的谐振曲线u上的值uf1相当于下面的频率值f1，值Uof2(空的谐振器1的谐振曲线u0)或者Uf2(充满测量材料的谐振器1的谐振曲线u)相当于上面的频率值f2。谐振器1的输出信号即当较低(f1)和较高的(f2)调制值时的谐振信号通过另外一个抑制不希望的反馈的循环器19被提供给一个微波二极管22(例如Hewlett-Packard公司的型号HP8472B)，这个二极管将微波信号转换为直流电压信号。这个信号被提供给一个扫描装置51，这个装置51被一个同步装置52依赖于频率控制装置24的矩形交流电压控制。控制实现了如果微波发生器3将具有调制振荡s的较高或者较低的频率值f2或者f1的微波提供给谐振器1，那么然后直接查询谐振器1的电压值。使用这种方法，可以得到值Uf2和Uf1，这两个值被传输到快速存储器53或者54中。存储器的输出信号被提供给一个求和单元56和一个减法单元57，上述求和单元56构成值(Uf2+Uf1)=Ug，上述减法单元57构成两个输出信号的差Uf2-Uf1=Ua。这个信号被提供给在图3中说明的一个分析装置11，在这个分析装置中，确定在烟卷中的特别是烟草的密度/质量或者湿度。
通过一个特别的电路装置，可以注意：平均信号fm一从谐振曲线u0的拐点偏离，微波信号发生器3就通过导线31接收到的校正信号。通过该校正信号，发生器的输出信号的频率fm被再次校正到对应于谐振曲线的拐点的值。
图3以图的形式说明了在确定质量/密度的分析装置11中对自来
图1和2的信号Ua、Ug的处理。信号首先以数字形式存储到存储器SUg、SUa。这些信号被一个扫描设备以一个顺序查询，该顺序对应于通过谐振器1香烟卷确定的增量如1mm。这意味着在每分钟10000支60mm长的香烟的香烟卷生产速度中，以大约100微秒的扫描速率即每100微秒扫描存储器SUg和SUa中的值(信号)。使用较短的传输脉冲Ig和Ia，将值传输到计算级Rg和Ra，在计算级中，使用常数计算这些值得出输出值Ag和Aa的。在简单情况下，计算可以通过多项式Typ a+b Ug=Ag或者c+dUa=Aa来实现。通过确定参数来确定常数a、b、c和d，其中，关于所分配的Ug和Ua值，测量通过称重而被精确测定质量/密度的烟草。从不同的密度/质量的关系和附属的值Ug和Ua中可以确定常数。
原则上可以找到较高阶的多项式或者其他的函数应用。
输出信号Ag和Aa被提供给一个加法单元Ad，该单元的输出信号相当于密度/质量。如果由Ad给出的信号Ae与质量/密度的精确值出现偏离，那么在另外一个加法单元Add上，一个校正单元Kg给出一个经验确定的校正信号Ak，上述加法单元的输出信号Aed较精确相当于烟草卷的密度/质量值。
原则上可以根据烟草卷的烟草湿度使用相同的方法分析测量信号。为了确定参数，代替使用确定的已经公开的权(密度/质量)，使用具有确定的已知的湿度即具有相关湿度的不同的值的烟草。

Claims (19)

1、通过分析由所含材料造成的HF谐振器失谐至少记录一种材料的一个特性的方法，向上述HF谐振器提供微波，并且从中除去一个高频率、受材料影响的信号，记录该信号与一个不被材料影响的信号相比谐振频率的位移和阻尼，其中向谐振器提供至少具有两个不同频率的微波，通过对谐振器的不受材料影响的谐振曲线和受材料影响的谐振曲线的比较，记录谐振频率位移，并且通过比较在所提供微波的频率中谐振曲线的幅度来记录阻尼，其特征在于，向谐振器提供两个频率的微波，这个微波附加在谐振曲线的下降沿。
2、根据权利要求1的方法，其特征在于，通过不断的从低到高并且再返回到低的切换值来周期性的改变微波频率。
3、根据权利要求1和/或2的方法，其特征在于，使用低频率矩形的交流电压频率调制微波。
4、根据权利要求3的方法，其特征在于，记录当调制振荡的最大值和最小值时谐振器发出被整流的信号并且从最大和最小的信号中构成分析信号。
5、根据权利要求4的方法，其特征在于，从相应信号的最大值和最小值的和中构成一个平均信号并且从相应信号的信号差中构成一个差分信号并且两个信号分别提供给一个计算级，在该级中在多项式中结合常数计算上述信号得出分量信号，上述分量信号通过相加得出终值。
6、根据权利要求5的方法，其特征在于，根据材料的参考值，通过确定参数实现确定常数，参考值-根据待测的数值(例如密度/质量，湿度)-被测定。
7、根据以上权利要求的一个或者多个的方法，其特征在于，记录特别是一个香烟卷内的烟草剖面的密度/质量度。
8、根据以上权利要求的一个或者多个的方法，其特征在于，记录特别是一个香烟卷内的烟草剖面湿度。
9、一种至少记录一种材料的一个特性的装置，该装置具有一个谐振器，由一个发生器向该谐振器提供微波，为了记录受材料影响的信号与不受材料影响的信号相比的谐振频率位移和阻尼，可以从中除去一个高频率的受材料影响的信号，并且可以提供一个分析电路，发生器向谐振器提供至少具有两个不同频率的微波，并且通过对被材料影响的谐振频率与不被材料影响的谐振曲线的比较记录谐振频率位移以及通过比较被材料影响和不被材料影响的谐振曲线记录阻尼的电路装置，其特征在于，向谐振器提供两个频率的微波，这两个频率附加在谐振曲线的下降沿。
10、根据权利要求9的装置，其特征在于，一个通过不断的从低到高并且再返回到低的切换值来周期性的改变微波频率的切换装置。
11、根据权利要求9和/或10的装置，其特征在于，一个使用低频率矩形的交流电压频率调制微波的频率调制装置。
12、根据权利要求11的装置，其特征在于，一个记录当调制频率的最大值和最小值时谐振器发出的信号的扫描装置，用于构成分析信号。
13、根据权利要求12的装置，其特征在于，一个扫描信号被提供给求和电路和一个减法电路，这两个电路的的输出信号分别提供给一个计算级，在该级中，在多项式中结合常数计算信号得出分量信号，上述分量信号被提供给构成终值的加法单元。
14、根据权利要求13的装置，其特征在于，根据材料的参考值，通过确定参数实现确定常数，参考值-根据待测的数值(例如密度/质量，湿度)-被测定。
15、根据权利要求9至14中一个或者多个的装置，其特征在于，谐振器被安排在一个金属外壳内，这个外壳分别具有一个入口以及一个排出口，这两个口用于传导烟草处理工业的一个卷特别是香烟卷。
16、根据权利要求15的装置，其特征在于，外壳被设计成旋转对称的、优选为圆柱形。
17、根据权利要求9至16中任一个或者多个的装置，其特征在于，在外壳内安排一个绝缘的固体谐振器。
18、根据权利要求9至17中任一个或者多个的装置，其特征在于，记录特别是一个香烟卷内的烟草剖面的密度/质量度。
19、根据权利要求9至17中任一个或者多个的装置，其特征在于，记录特别是一个香烟卷内的烟草剖面湿度。
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