DE2940993C1 - Vorrichtung zur eindeutigen Feststellung der Anwesenheit eines Mikrowellen reflektierenden Stoffes - Google Patents

Description

über einen Wellenleiter 24 mit einer Apertur 25 Mikrowellen gerichtet, um eindeutig das metallisierte Papier 20 als Mikrowellen reflektierenden Stoff zu ermitteln.

Ein Oszillator 25 erzeugt Mikrowellen mit einer Frequenz von etwa 10,5 Gigahertz, die von Metall mit Starken von beispielsweise 75 A im metallisiei '.en Papier unter Bildung einer stehenden Welle reflektiert werden. Ein Zirkulator 28 hat ein erstes Tor, das mit dem Oszillator 26 verbunden ist. Ein zweites Tor des Zirkulators 28 ist mit dem Wellenleiter 24 und ein drittes Tor des Zirkulators 28 mit einem Detektor 30 verbunden.

Eine durch die Reflexion der Mikrowellen am refleK-tierenden Stoff 20 verursachte Änderung des Ausgangssignals des Detektors 30 der über die Apertur 25 und den Zirkulator 28 die Leistung der im Wellenleiter 24 rücklaufenden Welle detektiert, wird über eine Leitung 32 an eine selbstabgleichende Brückenschaltung 34 angelegt, deren Ausgangssignal über eine Leitung 38 an isiner Monitorschaltung 36 anliegt

E4ne Komparatorschaltung 40 hat einen ersten Eingang von der Leitung 42, über die eine von d^r Bezugsquelle 14 gelieferte Bezugsspannung anliegt und einen zweiten Eingang, an dem über eine Leitung 46 der Ausgang der Monitorschallung 36 anliegt Wenn die reflektierte und detektierte Leistung einen vorbestimmten Minimalwert unterschreitet, d. h. wenn das Signal am zweiten Eingang kleiner als das Signal am ersten Eingang ist wird über die Komparatorschaltung 40 eine Meldeschaltung 50 ausgelöst, um das Fehlen des metallisierten Papiers 20 anzuzeigen.

Mit S ist in F i g. 1 der Meßbereich bezeichnet, und wird als der Abstand zwischen der Austrittsstelle D₀ (Ende des Wellenleiters 24 bzw. Apertur 25) und einer maximalen rechts liegenden Stelle D_n des Gegenstandes 12 auf dem Förderer 10 definiert. Dieser Abstand beträgt beispielsweise etwa 19 mm.

Eine eindeutige Ermittlung eines Mikrowellen reflektierenden Stoffes innerhalb des Meßbereichs wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Leistung der rücklaufenden Welle im Hohlleiter für den Fall, daß sich der reflektierende. Stoft außerhalb des Meßbereichs 5 befindet, stets kleiner ist als für jenen Fall, bei dem sich der reflektierende Stoff innerhalb des Meßbereiches befindet. Ferner wird die Leistung der im Hohlleiter rücklaufenden Welle für einen sich innerhalb des Meßbereichs befindlichen reflektierenden Stoff, ausgehend von Do bis D_n kleiner, und zwar derart, daß ein Maximalwert bei Do und ein Minimalwert nur dann auftritt, wenn der reflektierte Stoff sich am äußeren Ende des Meßbereichs 5, d. h. bei D_n, befindet der etwa 17 mm von D₀ entfernt liegt. Solange der Abstand des reflektierenden Stoffes innerhalb des Abstandsmeßbereichs liegt, so daß eine eindeutige Auswertung der detektierten Leistung möglich wird.

Unter Bezugnahme auf die F i g. 2 bis 4 ist ein rechtekkiger Hohlleiter 24 gezeigt der eine obere Wandung 52 und eine bodenseitige Wandung 54 sowie Seitenwandungen 56 und 58 hat, die sich parallel zur senkrecht auf der Apertur 25 stehenden Längsmittelachse 60 des Hohlleiters 24 erstrecken. Ein elektrisch leitendes EIement 62, das von einer metallischen Sechseckmutter oder dergleichen gebildet wird, ist fest auf der bodenseitigen Wandung 54 in einem Abstand M von der Längsmittelachse 60 angeordnet. Bei einem tatsächlich verwendeten Hohlleiter 24, der es gestattet, daß die minimale reflektierte Leistung nur dann auftritt, wenn der reflektierende Stoff sich am äußeren Ende des Meßbereichs S befindet, beträgt L in F i g. 3 46 mm, W in F i g. 4 25,4 mm, Hin Fί g. 4 2,7 mm und A, Bund Cin F i g. 2 2,7 und 5 mm jeweils sowie Maß A43 mm. Die Wandstärke des Wellenleiters 24 beträgt 1,25 im

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur eisdeuiigen Feststellung der Anwesenheit eines Stoffes, der Mikrowellen reflektiert, die von einer durch einen Hohlleiter gespeisten Apertur abgestrahlt und auf den in einem vorbestimmten Abstandsmeßbereich von etwa einer Wellenlänge von der Apertur entfernt befindlichen Stoff gerichtet, von diesem reflektiert, über die Apertur unter Bildung einer rücklaufenden Welle im Hohlleiter aufgenommen und in einer Auswerteschaltung analysiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die im Hohlleiter rücklaufende Welle über einen Zirkulator (28) einem Detektor (30) zugeführt wird, der die Leistung dieser Welle detekliert, daß die Auswerteschaltung eine Meldeschaltung (50) für das Fehlen des reflektierenden Stoffes auslöst, wenn die detektierte Leistung einen vorbestimmten Minimalwert unterschreitet und daß in der von der Querschnittsöffnung des Hohlleiters (24) gebildeten Apertur (25) ein elektrisch leitendes Element (62) derart angeordnet ist, daß die minimale Leistung der im Hohlleiter (24) rücklaufenden Welle nur dann auftritt, wenn der reflektierende Stoff sich am äußeren Ende des Meßbereiches fS,) befindet

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Element (62) in einem Abstand zur senkrecht auf der Apertur (25) stehenden Mittellängsachse des Hohlleiters angeordnet ist.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur eindeutigen Feststellung der Anwesenheit eines Mikrowellen reflektierenden Stoffes gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Aus der DE-OS 24 45 653 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zur berührungslosen Messung kleiner Abstände zwischen einem Referenzpunkt und einer elektrisch leitenden Fläche bekannt, wobei eine abgestrahlte elektromagnetische Welle, wie z. B. eine Mikrowelle, von der elektrisch leitenden Fläche reflektiert und wieder empfangen wird. Die Mikrowelle wird unter Bildung einer stehenden Welle von dem reflektierenden Stoff reflektiert und über eine Auswerteschaltung erfolgt eine Bestimmung für die Größe des Abstandes. Nach Fig. Ib der DE-OS 24 45 653 ergibt sich der dort auftretende Zusammenhang zwischen der Amplitude der im Hohlleiter rücklaufenden Welle und dem zu messenden Abstand. Dieser Kurvenverlauf zeigt, daß sich innerhalb des Meßbereiches Amplitude der im Hohlleiter rücklaufenden Welle so ändert, daß mehrere Maximalwerte und Minimalwerte abwechselnd auftreten. Daher führt die Analyse der Amplitude der im Hohlleiter rücklaufenden Welle zu Mehrdeutigkeiten in der Abstandsbestimmung. Es werden daher Referenzgrößen zum Vergleich herangezogen.

Aus US-PS 40 45 727 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur berührungslosen Entfernungsbestimmung unter Verwendung von Mikrowellen bekannt. Auch hier treten Mehrfachreflexionen innerhalb des Meßbereichs auf. Da sich der Betrag des Reflexionskoeffizienten in Abhängigkeit vom Objekt-Abstand nahezu konstant bleibt, wird zur Auswertung noch die Phasenverschiebung zwischen der im Hohlleiter vorlaufen-

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65 den und der rücklaufenden Welle berücksichtigt, die mit dem Objekt-Abstand stetig größer wird. Daher werden auch dort zwei Größen nämlich der Betrag und die Phase des Reflexionskoeffizienten zur eindeutigen Auswertung analysiert. Ferner ist im Hohlleiter ein verstellbares kapazitives Teil für eine variable Kopplung mit der Apertur vorgesehen.

Aus der US-PS 34 51 546 schließlich sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Oberprüfung von verschlossenen Behältern, insbesondere Glasbehältern, die Metalldeckel haben, unter Verwendung von Mikrowellen und deren Reflexionseigenschaften bekannt Auch hierbei ändert sich die Amplitude der rücklaufenden Welle im Hohlleiter in Form eines sinusförmigen Verlaufes, so daß Mehrdeutigkeiten zu erwarten sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur eindeutigen Feststellung der Anwesenheit eines Stoffes, der Mikrowellen reflektiert, zu schaffen, bei der auf möglichst einfache Weise ohne komplizierte Auswerteschaltungen eine zuverlässige Beurteilung möglich ist, ob ein Mikrowellen reflektierender Stoff innerhalb eines Meßbereichs vorhanden ist oder nicht Eine solche Vorrichtung ist insbesondere für die Oberprüfung von Packungen mit Gegenständen bestimmt die in Stapeln längs einer Transportbahn bewegt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit der Vorrichtung nach dem Anspruch 1 gelöst.

Nach der Erfindung ist die Vorrichtung derart ausgelegt, daß in der Apertur ein elektrisch leitendes Element so angeordnet ist, daß die minimale reflektierte Leistung nur dann oder erstmalig auftritt, wenn der reflektierende Stoff sich am äußeren Ende des Meßbereichs befindet Hierdurch wird erreicht, daß die Leistung der im Hohlleiter rücklaufenden Welle in Abhängigkeit vom Abstand des reflektierenden Stoffes von der Apertur einen monotonen Verlauf hat, solange dieser Abstand innerhalb der Meßbereiches liegt.

Mit Hilfe einer Auswerteschaltung wird eine Meldeschaltung ausgelöst, wenn die detektierte Leistung der im Hohlleiter rücklaufenden Welle einen vorbestimmten Minimalwert unterschreitet, so daß die Meldeschaltung eindeutig das Fehlen des reflektierenden Stoffes aufgrund ihrer Auslösung anzeigt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung nach der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur eindeutigen Ermittlung eines Mikrowellen reflektierenden Stoffes,

F i g. 2 eine Längsschnittansicht eines Wellenleiters der Vorrichtung in der Ebene ΙΙΙ-ΙΠ in F i g. 3,

F i g. 3 eine Draufsicht auf die Schnittansicht des Wellenleiters in F i g. 2 mit Blickrichtung von der Ebene IV-IVin Fig. 2,und

F i g. 4 eine Seitenansicht des Hohlleiters von F i g. 2.

Nach F i g. 1 befinden sich auf einem Förderer 10 Gegenstände 12, die aus der in F i g. 1 gezeigten Zeichenebene nach außen bewegt werden. Der Gegenstand 12 ist beispielsweise ein Zigarettenkarton, der eine aus Pappkarton bestehende äußere Schicht 14, die übliche Zigarettenverpackungskunststoffolie 16, die Verpakkungsidentifizierungspapierumhüllung 18, das zuvor beschriebene, dünn metallisierte Papier 20 und schließlich Zigaretten 22 aufweist. Im Verlauf der Bewegung des Kartons werden auf jede der darin enthaltenen Packung