JP4054083B2 - 物質の少なくとも一つの誘電特性を測定する方法とその装置 - Google Patents
物質の少なくとも一つの誘電特性を測定する方法とその装置 Download PDFInfo
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- G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＨＦ共振器にマイクロ波を導入し、物質により影響を受けた高周波信号を前記ＨＦ共振器から取り出し、物質により影響を受けなかった信号と比較して前記高周波信号の共振周波数のずれと減衰度を求めて、物質の存在によるＨＦ共振器の離調度を評価して物質の少なくとも一つの特性を測定する方法に関する。
【０００２】
更に、この発明は、高周波発生器からマイクロ波をＨＦ共振器に導入し、物質により影響を受けた高周波信号を前記ＨＦ共振器から取り出し、物質により影響を受けなかった信号と比較して共振周波数のずれおよび減衰度を求めるため評価回路に導入する、物質の少なくとも一つの特性を測定する装置にも関する。
【０００３】
【従来の技術】
タバコを加工する場合、特にシガレットを製造する場合、材料流の単位当たりのタバコの量やタバコの水分に関してタバコの材料流を検出することが重要である。アバコの誘電率を測定することも時として望ましい。
乾燥の量および水分の量の成分から対応する測定信号を積算して材料流の全量を想定することもできる。特に、食料品、化学薬品、織物、紙等に対しても水分や重量を測定することは興味のあるところである。
【０００４】
冒頭に述べた種類の方法や装置は、例えばドイツ特許第 40 04 119号明細書により周知である。この方法や装置では、マイクロ波を共振空洞に導入して物質の水分を検出している。その場合、検査すべき試料の領域で共振空洞の電界力線を一定に選び、校正曲線を使用して未知物質に対する物質の水分と物質の密度を互いに独立に測定でき、共振曲線を調べて求まる共振周波数と共振線の半値幅を求め評価する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、測定すべき物質の特性を早く、しかも正確に測定することにある。例えばタバコ加工産業の移動する連続体、取り分けシガレット連続体やフィルタ連続体の部分的な重量（例えば湿った重量または乾燥した重量）あるいは物質の全量を測定するために特に対応する測定信号が使用できる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、この発明により、冒頭に述べた種類の方法にあって、異なった少なくとも二つの周波数のマイクロ波を前記共振器に導入し、物質により影響を受けた共振器の共振特性曲線と物質により影響を受けていない共振器の共振特性曲線を比較して共振周波数のずれを求め、導入したマイクロ波の種々の周波数での共振特性曲線の振幅を比較して減衰度を求めることにより解決されている。
【０００７】
更に、上記の課題は、この発明により、冒頭に述べた種類の装置にあって、異なった少なくとも二つの周波数のマイクロ波を高周波発生器から共振器へ導入する手段と、物質により影響を受けた共振特性曲線を物質により影響を受けなかった共振特性曲線と比較して共振周波数のずれと、物質により影響を受けた共振特性曲線と物質により影響を受けていない共振特性曲線の振幅を比較して減衰度とを求める回路装置を備えていることにより解決されている。
【０００８】
この発明による他の有利な構成は、特許請求の範囲の従属請求項に記載されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、実施例に基づきこの発明による移相器をより詳しく説明する。
図１は、断面図にして示すハウジング２の内部に共振器２１を有するこの発明による高周波（ＨＦ）共振装置１を示す。このハウジング２は回転対称で、この実施例の場合、円筒状に形成され、銅のような導電性材料で構成されている。このハウジングは、回転対称であるが他の形状、あるいはこの形状からずれている形状、例えば多角形の形状を有し、他の材料で構成されていてもよい。高周波（ＨＦ）電磁信号、主にマイクロ波信号を高周波発生器３から導入し、このＨＦ電磁場（マイクロ波）を評価装置１１に取り出すため、図示していない周知の結合線輪を有する周知の同軸ケーブル４または６が使用される。セラミックスあるいは高誘電率の合成樹脂のような誘電材料（例えば BaO-PbO-Nd2O3-TiO2)から成る共振器は中級シリンダとして形成され、図示していない間隔保持体によりハウジング２の中に固定されている。この共振器には、例えば共振周波数を測定および／または調整するため、本体に対して移動可能な一部品２１a がある。誘電性共振器２１により測定の感度と精度を高めることができる。
【００１０】
ハウジング２には導入口７と排出口９がある。ハウジング２を離れる時に周知の方法でシガレットに裁断される、外周材料１２a （特にシガレッゴ紙ストライプ）で取り囲まれた素材料１２b （特にタバコ繊維から成る連続体）から成るシガレット連続体１２は、非導電性材料、例えば石英から成る円管状の案内部１３の乾燥した重量および／または湿った重量および／または全重量またはその誘電率を検知するため、矢印１５のようにハウジング２を通過する。これにより、タバコの粒子、塵等がハウジング２へ到達せず、乱れをならない。金属のような良導電性材料から成る円管状の接続短管１４a,１４b は、ハウジング２の導入口や排出口を通して高周波電場が乱れる程度に漏れ出すことを防止している。
【００１１】
ハウジングの軸１７と共振器２１に対して案内部１３とシガレット連続体１２を特に同芯状に配置することにより、最適な測定特性を有する対称構造が生じる。案内部１３とシガレット連続体１２は通路２０を経由して共振器２１を貫通するので、シガレット連続体１２での測定の感度と精度がもっと向上する。
同軸ケーブル４を介して、高周波発生器３から放出された主として GHzの領域、例えば約 6 GHzにある二つの周波数のマイクロ波信号は周知のサーキュレータ１８により共振器２１を高周波発生器３へ帰還することを防止するため共振装置に導入される。図１では、タバコのないハウジング２に対する図２にｕ0 で示す共振曲線の共振周波数ｆ0 に対して対称に位置する二つの周波数ｆ1,ｆ2 のマイクロ波信号がある。周波数ｆ1,ｆ2 は順次高周波発生器３を低い周波数ｆ1 から高い周波数ｆ2 へ、そしてｆ1 へ戻すように周期的に切り換えて発生させる。これ等の周波数は僅かに異なった周波数の二つの高周波発生器からでも順次導入でき、両方の高周波発生器を連続的に交互にオン・オフさせる。最後に、共振周波数ｆ0 の周りに対称的に周波数変調したマイクロ波信号を導入することもでき（ウォブラ），測定にはただ周波数ｆ1 とｆ2 のみを利用する。
【００１２】
共振装置１の出力信号は同軸ケーブル６とサーキュレータ１９を介してマイクロ波ダイオード２２に導入される。このダイオードはヒューレットパッカード社のタイプ HP 8472 B（ドイツの 17034 Boeblingen, Herrenberger Strasse 130 ）であり、マイクロ波信号は直流電圧信号に変換される。共振器２１に導入されるマイクロ波信号の異なった周波数に依存するダイオード２２の出力信号Ｕはハウジング２内にシガレット連続体１２がない運転状態で共振曲線ｕ0 を示し、シガレット連続体１２がある運転状態で共振曲線ｕを示す。サーキュレータ１９はダイオード２２が共振器２１に帰還結合することを防止する働きをする。
【００１３】
周波数ｆ1,ｆ2 は共振周波数ｆ0 に対して対称であるので、マイクロ波ダイオード２２から放射される信号Ｕ10, Ｕ20は等しく、その差は零である。ハウジング２に測定品、つまり例えばシガレット連続体１２があれば、図２の対応する曲線ｕから分かるように、共振周波数は低い値ｆに移動し、振幅が低下する。周波数ｆ1,ｆ2 でダイオード２２から放射された信号Ｕ1,Ｕ2 は異なった大きさであるので、差はもはや零でなく、共振周波数のずれが大きくなるとそれに応じて大きくなる。二つの周波数ｆ1,ｆ2 で測定した信号から、減衰と共振周波数のずれを計算できる。従って、全てのＨＦ測定法の場合と同じように、質量と密度（水分に無関係）および水分（密度に無関係）および誘電率を評価装置１１内で測定できる。これ等の信号を加算すれば、乾燥した重量と湿った重量量から成る全量を測定できる。ダイオード２２から出力信号がアナログ・デジタル変換器２３を介して評価装置１１に達する。このアナログ・デジタル変換器、例えば Maxim Integrated Products, 120 San Gabriel Drive, Sunnyvale, CA, 94986 はダイオード２２の出力信号をデジタル化する。更に、この変換器はゲート回路として働く。何故なら、この変換器は周波数制御装置２４から導線２５を介して作動パルスを貰う時のみ信号を通すからである。この周波数制御装置２４は異なったレベルの電圧パルスを高周波発生器３に印加する。この電圧パルスは出力信号の周波数に影響を与える、つまり周波数を高い値（ｆ2 ）から低い値（ｆ1 ）へ、そして再び高い値（ｆ2 ）へ切り換える。過渡減少を除去するため、アナログ・デジタル変換器２３は、高いあるいは低い周波数ｆ2 またはｆ1 が共振装置１に有効に印加する時のみ作動信号を受け取る。
【００１４】
図３と図４はこの発明の他の実施態様を示す。ここでは、高周波発生器３のギガヘルツ領域（例えば約 6 GHz）のマイクロ波出力信号の周波数を周波数制御装置２４により正弦波状に周期的に可変している。周波数ｆの時間変化を表す図４のＡがこの状況を示している。平均周波数ｆm は、例えば数百 kHzの周波数を有する正弦波状の曲線ｓに応じて周波数範囲Δｆ内で一定に変化する。平均周波数ｆm は、図４のＢに示すように、主にタバコなしにハウジング２内で求めた共振曲線ｕ0 の転換点ＵOWにある。サーキュレータ１８，共振装置１およびサーキュレータ１９を介して高周波発生器３のマイクロ波信号が導入されるダイオード２２の出力信号Ｕは共振装置の場合、タバコなしで値Ｕ0minとＵ0maxの間を変動する。負荷状態、即ちタバコを充填した共振装置１では、値Ｕmin,Ｕmax を有する減衰曲線ｕが形成される。Ｕmin,Ｕmax は周波数ｆm で取り出せる平均値である。ｆ0 は再び共振装置１の無負荷状態の共振周波数であり、ｆは負荷状態の共振周波数である。
【００１５】
図４のＣに示すように、ダイオード２２で共振装置１の無負荷および負荷状態に対して信号Ｕが時間ｔに対して取り出せる。この信号はそれぞれ直流成分ＵogありはＵg と交流成分ｕ0aあるいはｕa を有する。
図３から分かることは、共振装置１にタバコを充填した場合にダイオード２２から放射される信号が直流成分フィルタ２６と交流成分フィルタ２７に入力する。後続するアナログ・デジタル変換器２８と２９を介してフィルタ２６と２７の出力がデジタル化され、評価装置１１に導入される。
【００１６】
特別な回路装置により、平均周波数ｆm が共振曲線ｕ0 の変換点からずれると、周波数制御装置２４が導線３１を経由して修正信号を貰うようにされている。この修正信号により、高周波発生器の出力信号の周波数ｆm は共振曲線ｕ0 の変換点に相当する値Ｕowに再びなる。
共振装置１のタバコを装填していない状態と装填した状態で直流成分Ｕ0gとＵg の間および交流成分ｕ0aとｕa の間を比較して、図５と６で説明するように、評価装置１１ではタバコの特性（その湿った重量や乾燥した重量およびその誘電率）を推定できる。
【００１７】
図５は重量と密度の値を測定するため図３の評価装置１１中で図４のＡ〜Ｃの信号Ｕa,Ｕg の処理を模式的に示す。信号Ｕa は以下では図４のＣに示す交流成分ｕa の平均値に相当する。これ等の信号は先ずデジタル値にして記憶器ＳＵg,ＳＵa に保管される。これ等の信号は走査装置によりシガレット連続体１２の一定の増分、例えば 1 mm に相当する順序で検査される。これは、走査レートが 100マイクロ秒にある 60 mmの長さのシガレットが毎分 10,000 本となるシガレット連続体の生産速度で 100マイクロ秒毎に、記憶器ＳＵg とＳＵa 中の値（信号）が走査されることを意味する。もっと短い伝送パルスＩg とＩa によりこれ等の値を計算回路Ｒg とＲa に送る。これ等の計算回路中では、前記値と出力信号Ａg,Ａa に対して定数と共に計算する。この計算は、簡単な場合、ａ＋ｂＵg ＝Ａg あるいはｃ＋ｄＵa ＝Ａa のタイプの多項式により行われる。定数ａ，ｂ，ｃとｄは、シガレットを秤で正確に計った重量・密度を用いて付属するＵg とＵa の値に関して測定するパラメタ化により決定できる。種々の密度・重量とＵg とＵa の付属する値との間の関係式からこれ等の定数を決定できる。
【００１８】
原理的には高次の多項式あるいは他の関数も使用できる。
出力信号Ａg とＡa は加算回路Ａd に導入され、その出力信号Ａe は密度・重量に相当している。Ａd で与えられる信号Ａe が重量・密度の正確な値からずれると、修正回路Ｋg が経験的に求めた修正信号Ａk を他の加算回路Ａddに出力し、この加算回路の出力信号Ａedはタバコ連続体の密度・重量にもっと正確に一致する。
【００１９】
同様に、評価は図１の回路装置により行われる。この場合、マイクロ波高周波発生器３が二つの周波数ｆ1 とｆ2 を順次共振装置１に導入する。順次出力される信号は走査用のＳＵg,ＳＵa に対応する記憶器に記憶される。
図５の回路装置の評価は、第三記憶器ＳＵ3 を作動させて実現できる。その場合、記憶器ＳＵg ＝ＳＵ1 およびＳＵa ＝ＳＵ2 に信号Ｕ1,Ｕ2 （図７）が導入される。計算回路には符号Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3 が、またその出力信号に符号ｒ1,ｒ2,ｒ3 が付けてある。伝送パルスには符号Ｉ1,Ｉ2,Ｉ3 が付けてある。
【００２０】
タバコ連続体のタバコの水分により測定信号を評価することは原理的に同じように行える。一定の既知の重み（密度・重量）を用いる代わりに、一定の既知の湿った重量、つまり相対湿度の種々の値を有するシガレットがパラメタ化に使用される。
図６はシガレット連続体１２の誘電率εを求めるため図３の評価装置１１中で図４のＡ〜Ｃからの信号Ｕa,Ｕg の処理を模式的に示す。これには、信号Ｕg とＵa を先ず記憶器ＳＵg とＳＵa に一時保管する。これ等の信号は、図３で説明したように、周期的に短時間走査される。即ち、記憶器の内容は伝送パルスＩg とＩa により計算回路に伝送される。その場合、ＳＵg からの値を実数成分に対して計算回路Ｒ'g に、また虚数成分に対して計算回路Ｒ''g に送る。同様に、ＳＵa からの値を実数成分に対して計算回路Ｒ'a に、また虚数成分に対して計算回路Ｒ''a に送る。これ等の計算回路中では、伝送された値が出力値Ｅ'g （実数成分）とＥ''g （虚数成分）および出力値Ｅ'a （実数成分）とＥ''a （虚数成分）に対して定数と共に計算される。この計算は計算回路内で多項式により行われる。この多項式の定数はサンプルシガレトを誘電率の実数成分と虚数成分に付いて測定して決定される。実数成分に相当する出力信号Ｅ'g とＥ'a は加算回路Ａ'd に、また虚数成分に相当する出力信号Ｅ''g とＥ''a は加算回路Ａ''d に導入される。加算されたこれ等の信号は誘電率の実数成分ε' と虚数成分ε''を与える。ε' とε''から成る複素量εを形成するそれ自体周知の回路に符号Ｖを付ける。図５のＫg に相当する図示していない修正回路により、必要な場合、経験的に求めた修正信号が出力される。複素誘電率の値はε' とε''のベクトル加算により求めることができる。
【００２１】
図７〜９はこの発明の一つの実施態様を示す。この場合、高周波発生器３は主に GHzの領域、例えば約 6 GHzのマイクロ波信号を出力し、この信号は搬送周波数として変調装置３６に導入される。この変調装置３６中では、マイクロ波信号が変換器３７から出力される周波数の非常に低い正弦波状の信号で振幅変調される。振幅変調により第二周波数信号を発生する変調器３６としては、部品 MDC-177, Adams Russel Anzac Division, 80 Cambridge Street, Burington, Maryland, USAが適している。数値例： 5.8 GHzを 10 MHz で変調すると、5,790 GHz と 5,810 GHzが生じる。同じ部品は、 GHz領域の周波数を混合で低くするため、ミキサ４７としても使用できる。数値例：入力周波数 5,790 GHzと 5,810 GHzに 5,765 GHzを混合させると、25 MHzと 45 MHz が生じる。
【００２２】
振幅変調されたマイクロ波信号Ｕmod の波形は図８に時間に対して示してある。これは高周波発生器３の高周波マイクロ波振動と、正弦波状の包絡線ｈを形成する重畳変調振動とで構成されている。振幅変調されたマイクロ波信号Ｕmod はサーキュレータ１８，共振装置１およびサーキュレータ１９を経由して信号配分装置３８（例えばタイプ HP Power Splitter 11667B,ヒーレットパッカード社, Herrenberger Strasse 130, 71034 Boeblingen，ドイツ国）の入力端ｅに達する。この振幅変調された信号は、図９に示すように、この実施例の場合、三つの周波数帯域、つまり基本周波数帯域ｆ2 と副周波数帯域ｆ1,ｆ3 を与える。この基本周波数帯域は共振曲線ｕ0 に関して、主としてｕ0 の変換点ＵW に来るように空の共振装置１に対して調整される。共振曲線に関してもずれる共振装置内のタバコで減衰する共振曲線ｕの対応する信号Ｕ1,Ｕ2 とＵ3 は、入力信号が信号分配装置３８から三つの出力端ａ，ｂ，ｃを介してフィルタ装置３９a,３９b,３９c に導入され、フィルタ装置３９a,３９b,３９c が 周波数帯域ｆ1,ｆ2,ｆ3 の各一つの信号を通すように調整されていることによって求まる。これ等のフィルタ装置はタイプ MAX 274, Maxim Integrated Products, 120 San Gabriel Drive, Sunnyvale, CA 94086 である。後続する各ダイオード２２a,２２b,２２c は直流電圧信号を形成し、この信号はそれぞれアナログ・デジタル変換器４１a,４１b,４１c によりデジタル化され、評価装置１１に導入される。
【００２３】
原理的には、減衰した共振曲線ｕの前記方式で測定された二つの信号Ｕ1 Ｕ2,Ｕ1 Ｕ3,Ｕ2 Ｕ3 は湿気のある重量ありは乾いた重量を測定するのに十分である。しかし、これには三つの信号を使用してもよい。更に、変調により２以上の副周波数帯域を形成して、それに対応する信号を評価することもできる。
図７〜９の実施態様は、中間周波数ｆ2 が共振曲線ｕ0 の側部ではなく、先端つまりｆ0 にあるように変更されている。この場合、副周波数ｆ1 とｆ2 は中間周波数に対して対称であるので、付属する信号Ｕ1,Ｕ3 は図１０の装置に合わせて評価される。
【００２４】
図１０はこの発明の他の実施態様を示す。この場合、高周波発生器３は GHz領域にある周波数のマイクロ波信号を出力する。変調器３６内では、信号が図５と６で説明したように、入力端ａに導入された変調信号により変調される。従って、密に隣接する周波数の多数のマイクロ波信号が生じる。これ等のマイクロ波信号は増幅器４６を介して共振装置１に導入される。マイクロ波信号は、図１と２に基づき説明したように、空の共振装置１の共振周波数に対して対称に位置する。しかし、原理的には二つの高周波発生器による周波数の異なる別々のマイクロ波信号を導入することもできる。デカップリングは図示していないサーキュレータ（先の図面の符号１８と１９に相当する）により行われる。
【００２５】
マイクロ波信号がシガレット連続体の貫通する共振装置１で影響を受けると、所謂ミキサ４７のマイクロ波信号の高い周波数が入力端ａに導入される信号によって著しく低下する。著しく周波数の低い選択された二つの特異な信号はフィルター装置３９a,３９b を経由して、対応する直流電圧を出力するダイオード２２a,２２b に導入される。これ等の直流電圧はアナログ・デジタル変換器４１a,４１b によりデジタル化され、次いで評価装置１１に導入される。周波数を低下させることにより、単純で鋭いフィルターを選択した周波数帯域に使用できる。
【００２６】
マイクロ波ダイオード２２の信号はタバコの温度に依存する。補償には、この発明によれば、タバコの温度を周知の方法でサンプリングする。例えば、共振装置１の感熱素子によりサンプリグされる。感熱素子はタバコ連続体１２が形成されるシガレット機械の先行領域、例えば分配器内にも作製できる。つまり、赤外線ビームサーモメータを使用できる。このサーモメータは、シガレット連続体から裁断された後、シガレットの端部を指向し、タバコの温度を直接測定する。
【００２７】
共振装置内で水が凝縮しないように、この発明では共振装置を加熱する。
この測定系のドリフトは、この発明により、基準ダイオード、あるいは必要な場合、補助共振装置により補償される。
この発明の枠内で、共振装置１の変更もできる。その場合、金属製のハウジング２は閉ざされているのでなく、マイクロ波を通す、例えばセラミックスから成る少なくとも一つの面を有する。この面を通して、マイクロ波が例えば裁断タバコから成る隣接媒体に達する。こうして、シガレット連続体１２のような被覆材料で取り囲まれ閉じている連続体内になくてばら積みの物質としての原料もその重量・密度および／またはその水分および／またはその誘電率に関して測定することができる。
【００２８】
以上、説明したように、この発明の構成は、共振装置である共振器内で異なる２種類のマイクロ波によって影響を受ける、特に、タバコ加工産業の高速で運搬される連続体（タバコ、フィルター材料）について共振特性曲線の共振周波数及び振幅の関係が図面に示すように２種類の共振周波数を同時に表示でき、その依存性の存在を発見し知得したことである。このような本発明の構成により、２種類のマイクロ波の同時表示の依存性に基づく共振周波数のずれ及び減衰度を測定、すなわち、評価試験測定が可能となる。その結果、測定すべき連続体の量等を精密に早くしかも正確に、所謂「オン・ライン」測定できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 シガレット連続体が貫通し、異なった二つの周波数のマイクロ波信号が交互に導入される断面図で示す共振装置で材料の種々の量を測定する回路装置、
【図２】 図１の回路装置に応じて空および充填された図１の共振装置での共振曲線のグラフ、
【図３】 ウォブラをかけたマイクロ波信号が導入される図１の共振装置を用いて材料の種々の量を測定する回路装置、
【図４】 図３の回路装置に応じて空および充填された図１の共振装置での共振曲線のグラフ、
【図５】 シガレット紙ストライプで取り囲まれたタバコ材料流（タバコ連続体）の増分の乾燥した重量および／または湿った重量を測定する回路装置、
【図６】 シガレット連続体の増分の誘電率を測定する回路装置、
【図７】 マイクロ波信号を変調して生じた３つの信号周波数が導入される図１の共振装置により材料の種々の量を測定する回路装置、
【図８】 変調されたマイクロ波信号の波形、
【図９】 図７の回路装置に応じて、空および充填された図１の共振装置での共振曲線のグラフ、
【図１０】 変調により共振装置に導入される二つのマイクロ波信号を発生させ、周波数混合により特性量を検出する回路装置。
【符号の説明】
１ 共振装置
２ ハウジング
３ 高周波発生器
４，６ 同軸ケーブル
７ 導入口
９ 排出口
１１ 評価装置
１２ シガレット連続体
１２a 包囲材料
１２b 素材
１３ 案内部
１４a,１４b 支持短管
１５ 矢印
１７ ハウジングの軸
１８，１９ サーキュレータ
２０ 貫通部
２１，２１a 共振器
２２，２２a,２２b,２２c マイクロ波ダイオード
２３，２８，２９ アナログ・デジタル変換器
２４ 周波数制御装置
２５，３１ 導線
２６ 直流フィルター
２７ 交流フィルター
３６ 変調装置
３７ 変換器
３８ 信号配分装置
３９a,b,c フィルター装置
４１a,b,c アナログ・デジタル変換器
４６ 増幅器
４７ ミキサ
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＨＦ共振器にマイクロ波を導入し、物質により影響を受けた高周波信号を前記ＨＦ共振器から取り出し、物質により影響を受けなかった信号と比較して前記高周波信号の共振周波数のずれと減衰度を求めて、物質の存在によるＨＦ共振器の離調度を評価して物質の少なくとも一つの特性を測定する方法に関する。
【０００２】
更に、この発明は、高周波発生器からマイクロ波をＨＦ共振器に導入し、物質により影響を受けた高周波信号を前記ＨＦ共振器から取り出し、物質により影響を受けなかった信号と比較して共振周波数のずれおよび減衰度を求めるため評価回路に導入する、物質の少なくとも一つの特性を測定する装置にも関する。
【０００３】
【従来の技術】
タバコを加工する場合、特にシガレットを製造する場合、材料流の単位当たりのタバコの量やタバコの水分に関してタバコの材料流を検出することが重要である。アバコの誘電率を測定することも時として望ましい。
乾燥の量および水分の量の成分から対応する測定信号を積算して材料流の全量を想定することもできる。特に、食料品、化学薬品、織物、紙等に対しても水分や重量を測定することは興味のあるところである。
【０００４】
冒頭に述べた種類の方法や装置は、例えばドイツ特許第 40 04 119号明細書により周知である。この方法や装置では、マイクロ波を共振空洞に導入して物質の水分を検出している。その場合、検査すべき試料の領域で共振空洞の電界力線を一定に選び、校正曲線を使用して未知物質に対する物質の水分と物質の密度を互いに独立に測定でき、共振曲線を調べて求まる共振周波数と共振線の半値幅を求め評価する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、測定すべき物質の特性を早く、しかも正確に測定することにある。例えばタバコ加工産業の移動する連続体、取り分けシガレット連続体やフィルタ連続体の部分的な重量（例えば湿った重量または乾燥した重量）あるいは物質の全量を測定するために特に対応する測定信号が使用できる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、この発明により、冒頭に述べた種類の方法にあって、異なった少なくとも二つの周波数のマイクロ波を前記共振器に導入し、物質により影響を受けた共振器の共振特性曲線と物質により影響を受けていない共振器の共振特性曲線を比較して共振周波数のずれを求め、導入したマイクロ波の種々の周波数での共振特性曲線の振幅を比較して減衰度を求めることにより解決されている。
【０００７】
更に、上記の課題は、この発明により、冒頭に述べた種類の装置にあって、異なった少なくとも二つの周波数のマイクロ波を高周波発生器から共振器へ導入する手段と、物質により影響を受けた共振特性曲線を物質により影響を受けなかった共振特性曲線と比較して共振周波数のずれと、物質により影響を受けた共振特性曲線と物質により影響を受けていない共振特性曲線の振幅を比較して減衰度とを求める回路装置を備えていることにより解決されている。
【０００８】
この発明による他の有利な構成は、特許請求の範囲の従属請求項に記載されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、実施例に基づきこの発明による移相器をより詳しく説明する。
図１は、断面図にして示すハウジング２の内部に共振器２１を有するこの発明による高周波（ＨＦ）共振装置１を示す。このハウジング２は回転対称で、この実施例の場合、円筒状に形成され、銅のような導電性材料で構成されている。このハウジングは、回転対称であるが他の形状、あるいはこの形状からずれている形状、例えば多角形の形状を有し、他の材料で構成されていてもよい。高周波（ＨＦ）電磁信号、主にマイクロ波信号を高周波発生器３から導入し、このＨＦ電磁場（マイクロ波）を評価装置１１に取り出すため、図示していない周知の結合線輪を有する周知の同軸ケーブル４または６が使用される。セラミックスあるいは高誘電率の合成樹脂のような誘電材料（例えば BaO-PbO-Nd2O3-TiO2)から成る共振器は中級シリンダとして形成され、図示していない間隔保持体によりハウジング２の中に固定されている。この共振器には、例えば共振周波数を測定および／または調整するため、本体に対して移動可能な一部品２１a がある。誘電性共振器２１により測定の感度と精度を高めることができる。
【００１０】
ハウジング２には導入口７と排出口９がある。ハウジング２を離れる時に周知の方法でシガレットに裁断される、外周材料１２a （特にシガレッゴ紙ストライプ）で取り囲まれた素材料１２b （特にタバコ繊維から成る連続体）から成るシガレット連続体１２は、非導電性材料、例えば石英から成る円管状の案内部１３の乾燥した重量および／または湿った重量および／または全重量またはその誘電率を検知するため、矢印１５のようにハウジング２を通過する。これにより、タバコの粒子、塵等がハウジング２へ到達せず、乱れをならない。金属のような良導電性材料から成る円管状の接続短管１４a,１４b は、ハウジング２の導入口や排出口を通して高周波電場が乱れる程度に漏れ出すことを防止している。
【００１１】
ハウジングの軸１７と共振器２１に対して案内部１３とシガレット連続体１２を特に同芯状に配置することにより、最適な測定特性を有する対称構造が生じる。案内部１３とシガレット連続体１２は通路２０を経由して共振器２１を貫通するので、シガレット連続体１２での測定の感度と精度がもっと向上する。
同軸ケーブル４を介して、高周波発生器３から放出された主として GHzの領域、例えば約 6 GHzにある二つの周波数のマイクロ波信号は周知のサーキュレータ１８により共振器２１を高周波発生器３へ帰還することを防止するため共振装置に導入される。図１では、タバコのないハウジング２に対する図２にｕ0 で示す共振曲線の共振周波数ｆ0 に対して対称に位置する二つの周波数ｆ1,ｆ2 のマイクロ波信号がある。周波数ｆ1,ｆ2 は順次高周波発生器３を低い周波数ｆ1 から高い周波数ｆ2 へ、そしてｆ1 へ戻すように周期的に切り換えて発生させる。これ等の周波数は僅かに異なった周波数の二つの高周波発生器からでも順次導入でき、両方の高周波発生器を連続的に交互にオン・オフさせる。最後に、共振周波数ｆ0 の周りに対称的に周波数変調したマイクロ波信号を導入することもでき（ウォブラ），測定にはただ周波数ｆ1 とｆ2 のみを利用する。
【００１２】
共振装置１の出力信号は同軸ケーブル６とサーキュレータ１９を介してマイクロ波ダイオード２２に導入される。このダイオードはヒューレットパッカード社のタイプ HP 8472 B（ドイツの 17034 Boeblingen, Herrenberger Strasse 130 ）であり、マイクロ波信号は直流電圧信号に変換される。共振器２１に導入されるマイクロ波信号の異なった周波数に依存するダイオード２２の出力信号Ｕはハウジング２内にシガレット連続体１２がない運転状態で共振曲線ｕ0 を示し、シガレット連続体１２がある運転状態で共振曲線ｕを示す。サーキュレータ１９はダイオード２２が共振器２１に帰還結合することを防止する働きをする。
【００１３】
周波数ｆ1,ｆ2 は共振周波数ｆ0 に対して対称であるので、マイクロ波ダイオード２２から放射される信号Ｕ10, Ｕ20は等しく、その差は零である。ハウジング２に測定品、つまり例えばシガレット連続体１２があれば、図２の対応する曲線ｕから分かるように、共振周波数は低い値ｆに移動し、振幅が低下する。周波数ｆ1,ｆ2 でダイオード２２から放射された信号Ｕ1,Ｕ2 は異なった大きさであるので、差はもはや零でなく、共振周波数のずれが大きくなるとそれに応じて大きくなる。二つの周波数ｆ1,ｆ2 で測定した信号から、減衰と共振周波数のずれを計算できる。従って、全てのＨＦ測定法の場合と同じように、質量と密度（水分に無関係）および水分（密度に無関係）および誘電率を評価装置１１内で測定できる。これ等の信号を加算すれば、乾燥した重量と湿った重量量から成る全量を測定できる。ダイオード２２から出力信号がアナログ・デジタル変換器２３を介して評価装置１１に達する。このアナログ・デジタル変換器、例えば Maxim Integrated Products, 120 San Gabriel Drive, Sunnyvale, CA, 94986 はダイオード２２の出力信号をデジタル化する。更に、この変換器はゲート回路として働く。何故なら、この変換器は周波数制御装置２４から導線２５を介して作動パルスを貰う時のみ信号を通すからである。この周波数制御装置２４は異なったレベルの電圧パルスを高周波発生器３に印加する。この電圧パルスは出力信号の周波数に影響を与える、つまり周波数を高い値（ｆ2 ）から低い値（ｆ1 ）へ、そして再び高い値（ｆ2 ）へ切り換える。過渡減少を除去するため、アナログ・デジタル変換器２３は、高いあるいは低い周波数ｆ2 またはｆ1 が共振装置１に有効に印加する時のみ作動信号を受け取る。
【００１４】
図３と図４はこの発明の他の実施態様を示す。ここでは、高周波発生器３のギガヘルツ領域（例えば約 6 GHz）のマイクロ波出力信号の周波数を周波数制御装置２４により正弦波状に周期的に可変している。周波数ｆの時間変化を表す図４のＡがこの状況を示している。平均周波数ｆm は、例えば数百 kHzの周波数を有する正弦波状の曲線ｓに応じて周波数範囲Δｆ内で一定に変化する。平均周波数ｆm は、図４のＢに示すように、主にタバコなしにハウジング２内で求めた共振曲線ｕ0 の転換点ＵOWにある。サーキュレータ１８，共振装置１およびサーキュレータ１９を介して高周波発生器３のマイクロ波信号が導入されるダイオード２２の出力信号Ｕは共振装置の場合、タバコなしで値Ｕ0minとＵ0maxの間を変動する。負荷状態、即ちタバコを充填した共振装置１では、値Ｕmin,Ｕmax を有する減衰曲線ｕが形成される。Ｕmin,Ｕmax は周波数ｆm で取り出せる平均値である。ｆ0 は再び共振装置１の無負荷状態の共振周波数であり、ｆは負荷状態の共振周波数である。
【００１５】
図４のＣに示すように、ダイオード２２で共振装置１の無負荷および負荷状態に対して信号Ｕが時間ｔに対して取り出せる。この信号はそれぞれ直流成分ＵogありはＵg と交流成分ｕ0aあるいはｕa を有する。
図３から分かることは、共振装置１にタバコを充填した場合にダイオード２２から放射される信号が直流成分フィルタ２６と交流成分フィルタ２７に入力する。後続するアナログ・デジタル変換器２８と２９を介してフィルタ２６と２７の出力がデジタル化され、評価装置１１に導入される。
【００１６】
特別な回路装置により、平均周波数ｆm が共振曲線ｕ0 の変換点からずれると、周波数制御装置２４が導線３１を経由して修正信号を貰うようにされている。この修正信号により、高周波発生器の出力信号の周波数ｆm は共振曲線ｕ0 の変換点に相当する値Ｕowに再びなる。
共振装置１のタバコを装填していない状態と装填した状態で直流成分Ｕ0gとＵg の間および交流成分ｕ0aとｕa の間を比較して、図５と６で説明するように、評価装置１１ではタバコの特性（その湿った重量や乾燥した重量およびその誘電率）を推定できる。
【００１７】
図５は重量と密度の値を測定するため図３の評価装置１１中で図４のＡ〜Ｃの信号Ｕa,Ｕg の処理を模式的に示す。信号Ｕa は以下では図４のＣに示す交流成分ｕa の平均値に相当する。これ等の信号は先ずデジタル値にして記憶器ＳＵg,ＳＵa に保管される。これ等の信号は走査装置によりシガレット連続体１２の一定の増分、例えば 1 mm に相当する順序で検査される。これは、走査レートが 100マイクロ秒にある 60 mmの長さのシガレットが毎分 10,000 本となるシガレット連続体の生産速度で 100マイクロ秒毎に、記憶器ＳＵg とＳＵa 中の値（信号）が走査されることを意味する。もっと短い伝送パルスＩg とＩa によりこれ等の値を計算回路Ｒg とＲa に送る。これ等の計算回路中では、前記値と出力信号Ａg,Ａa に対して定数と共に計算する。この計算は、簡単な場合、ａ＋ｂＵg ＝Ａg あるいはｃ＋ｄＵa ＝Ａa のタイプの多項式により行われる。定数ａ，ｂ，ｃとｄは、シガレットを秤で正確に計った重量・密度を用いて付属するＵg とＵa の値に関して測定するパラメタ化により決定できる。種々の密度・重量とＵg とＵa の付属する値との間の関係式からこれ等の定数を決定できる。
【００１８】
原理的には高次の多項式あるいは他の関数も使用できる。
出力信号Ａg とＡa は加算回路Ａd に導入され、その出力信号Ａe は密度・重量に相当している。Ａd で与えられる信号Ａe が重量・密度の正確な値からずれると、修正回路Ｋg が経験的に求めた修正信号Ａk を他の加算回路Ａddに出力し、この加算回路の出力信号Ａedはタバコ連続体の密度・重量にもっと正確に一致する。
【００１９】
同様に、評価は図１の回路装置により行われる。この場合、マイクロ波高周波発生器３が二つの周波数ｆ1 とｆ2 を順次共振装置１に導入する。順次出力される信号は走査用のＳＵg,ＳＵa に対応する記憶器に記憶される。
図５の回路装置の評価は、第三記憶器ＳＵ3 を作動させて実現できる。その場合、記憶器ＳＵg ＝ＳＵ1 およびＳＵa ＝ＳＵ2 に信号Ｕ1,Ｕ2 （図７）が導入される。計算回路には符号Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3 が、またその出力信号に符号ｒ1,ｒ2,ｒ3 が付けてある。伝送パルスには符号Ｉ1,Ｉ2,Ｉ3 が付けてある。
【００２０】
タバコ連続体のタバコの水分により測定信号を評価することは原理的に同じように行える。一定の既知の重み（密度・重量）を用いる代わりに、一定の既知の湿った重量、つまり相対湿度の種々の値を有するシガレットがパラメタ化に使用される。
図６はシガレット連続体１２の誘電率εを求めるため図３の評価装置１１中で図４のＡ〜Ｃからの信号Ｕa,Ｕg の処理を模式的に示す。これには、信号Ｕg とＵa を先ず記憶器ＳＵg とＳＵa に一時保管する。これ等の信号は、図３で説明したように、周期的に短時間走査される。即ち、記憶器の内容は伝送パルスＩg とＩa により計算回路に伝送される。その場合、ＳＵg からの値を実数成分に対して計算回路Ｒ'g に、また虚数成分に対して計算回路Ｒ''g に送る。同様に、ＳＵa からの値を実数成分に対して計算回路Ｒ'a に、また虚数成分に対して計算回路Ｒ''a に送る。これ等の計算回路中では、伝送された値が出力値Ｅ'g （実数成分）とＥ''g （虚数成分）および出力値Ｅ'a （実数成分）とＥ''a （虚数成分）に対して定数と共に計算される。この計算は計算回路内で多項式により行われる。この多項式の定数はサンプルシガレトを誘電率の実数成分と虚数成分に付いて測定して決定される。実数成分に相当する出力信号Ｅ'g とＥ'a は加算回路Ａ'd に、また虚数成分に相当する出力信号Ｅ''g とＥ''a は加算回路Ａ''d に導入される。加算されたこれ等の信号は誘電率の実数成分ε' と虚数成分ε''を与える。ε' とε''から成る複素量εを形成するそれ自体周知の回路に符号Ｖを付ける。図５のＫg に相当する図示していない修正回路により、必要な場合、経験的に求めた修正信号が出力される。複素誘電率の値はε' とε''のベクトル加算により求めることができる。
【００２１】
図７〜９はこの発明の一つの実施態様を示す。この場合、高周波発生器３は主に GHzの領域、例えば約 6 GHzのマイクロ波信号を出力し、この信号は搬送周波数として変調装置３６に導入される。この変調装置３６中では、マイクロ波信号が変換器３７から出力される周波数の非常に低い正弦波状の信号で振幅変調される。振幅変調により第二周波数信号を発生する変調器３６としては、部品 MDC-177, Adams Russel Anzac Division, 80 Cambridge Street, Burington, Maryland, USAが適している。数値例： 5.8 GHzを 10 MHz で変調すると、5,790 GHz と 5,810 GHzが生じる。同じ部品は、 GHz領域の周波数を混合で低くするため、ミキサ４７としても使用できる。数値例：入力周波数 5,790 GHzと 5,810 GHzに 5,765 GHzを混合させると、25 MHzと 45 MHz が生じる。
【００２２】
振幅変調されたマイクロ波信号Ｕmod の波形は図８に時間に対して示してある。これは高周波発生器３の高周波マイクロ波振動と、正弦波状の包絡線ｈを形成する重畳変調振動とで構成されている。振幅変調されたマイクロ波信号Ｕmod はサーキュレータ１８，共振装置１およびサーキュレータ１９を経由して信号配分装置３８（例えばタイプ HP Power Splitter 11667B,ヒーレットパッカード社, Herrenberger Strasse 130, 71034 Boeblingen，ドイツ国）の入力端ｅに達する。この振幅変調された信号は、図９に示すように、この実施例の場合、三つの周波数帯域、つまり基本周波数帯域ｆ2 と副周波数帯域ｆ1,ｆ3 を与える。この基本周波数帯域は共振曲線ｕ0 に関して、主としてｕ0 の変換点ＵW に来るように空の共振装置１に対して調整される。共振曲線に関してもずれる共振装置内のタバコで減衰する共振曲線ｕの対応する信号Ｕ1,Ｕ2 とＵ3 は、入力信号が信号分配装置３８から三つの出力端ａ，ｂ，ｃを介してフィルタ装置３９a,３９b,３９c に導入され、フィルタ装置３９a,３９b,３９c が 周波数帯域ｆ1,ｆ2,ｆ3 の各一つの信号を通すように調整されていることによって求まる。これ等のフィルタ装置はタイプ MAX 274, Maxim Integrated Products, 120 San Gabriel Drive, Sunnyvale, CA 94086 である。後続する各ダイオード２２a,２２b,２２c は直流電圧信号を形成し、この信号はそれぞれアナログ・デジタル変換器４１a,４１b,４１c によりデジタル化され、評価装置１１に導入される。
【００２３】
原理的には、減衰した共振曲線ｕの前記方式で測定された二つの信号Ｕ1 Ｕ2,Ｕ1 Ｕ3,Ｕ2 Ｕ3 は湿気のある重量ありは乾いた重量を測定するのに十分である。しかし、これには三つの信号を使用してもよい。更に、変調により２以上の副周波数帯域を形成して、それに対応する信号を評価することもできる。
図７〜９の実施態様は、中間周波数ｆ2 が共振曲線ｕ0 の側部ではなく、先端つまりｆ0 にあるように変更されている。この場合、副周波数ｆ1 とｆ2 は中間周波数に対して対称であるので、付属する信号Ｕ1,Ｕ3 は図１０の装置に合わせて評価される。
【００２４】
図１０はこの発明の他の実施態様を示す。この場合、高周波発生器３は GHz領域にある周波数のマイクロ波信号を出力する。変調器３６内では、信号が図５と６で説明したように、入力端ａに導入された変調信号により変調される。従って、密に隣接する周波数の多数のマイクロ波信号が生じる。これ等のマイクロ波信号は増幅器４６を介して共振装置１に導入される。マイクロ波信号は、図１と２に基づき説明したように、空の共振装置１の共振周波数に対して対称に位置する。しかし、原理的には二つの高周波発生器による周波数の異なる別々のマイクロ波信号を導入することもできる。デカップリングは図示していないサーキュレータ（先の図面の符号１８と１９に相当する）により行われる。
【００２５】
マイクロ波信号がシガレット連続体の貫通する共振装置１で影響を受けると、所謂ミキサ４７のマイクロ波信号の高い周波数が入力端ａに導入される信号によって著しく低下する。著しく周波数の低い選択された二つの特異な信号はフィルター装置３９a,３９b を経由して、対応する直流電圧を出力するダイオード２２a,２２b に導入される。これ等の直流電圧はアナログ・デジタル変換器４１a,４１b によりデジタル化され、次いで評価装置１１に導入される。周波数を低下させることにより、単純で鋭いフィルターを選択した周波数帯域に使用できる。
【００２６】
マイクロ波ダイオード２２の信号はタバコの温度に依存する。補償には、この発明によれば、タバコの温度を周知の方法でサンプリングする。例えば、共振装置１の感熱素子によりサンプリグされる。感熱素子はタバコ連続体１２が形成されるシガレット機械の先行領域、例えば分配器内にも作製できる。つまり、赤外線ビームサーモメータを使用できる。このサーモメータは、シガレット連続体から裁断された後、シガレットの端部を指向し、タバコの温度を直接測定する。
【００２７】
共振装置内で水が凝縮しないように、この発明では共振装置を加熱する。
この測定系のドリフトは、この発明により、基準ダイオード、あるいは必要な場合、補助共振装置により補償される。
この発明の枠内で、共振装置１の変更もできる。その場合、金属製のハウジング２は閉ざされているのでなく、マイクロ波を通す、例えばセラミックスから成る少なくとも一つの面を有する。この面を通して、マイクロ波が例えば裁断タバコから成る隣接媒体に達する。こうして、シガレット連続体１２のような被覆材料で取り囲まれ閉じている連続体内になくてばら積みの物質としての原料もその重量・密度および／またはその水分および／またはその誘電率に関して測定することができる。
【００２８】
以上、説明したように、この発明の構成は、共振装置である共振器内で異なる２種類のマイクロ波によって影響を受ける、特に、タバコ加工産業の高速で運搬される連続体（タバコ、フィルター材料）について共振特性曲線の共振周波数及び振幅の関係が図面に示すように２種類の共振周波数を同時に表示でき、その依存性の存在を発見し知得したことである。このような本発明の構成により、２種類のマイクロ波の同時表示の依存性に基づく共振周波数のずれ及び減衰度を測定、すなわち、評価試験測定が可能となる。その結果、測定すべき連続体の量等を精密に早くしかも正確に、所謂「オン・ライン」測定できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 シガレット連続体が貫通し、異なった二つの周波数のマイクロ波信号が交互に導入される断面図で示す共振装置で材料の種々の量を測定する回路装置、
【図２】 図１の回路装置に応じて空および充填された図１の共振装置での共振曲線のグラフ、
【図３】 ウォブラをかけたマイクロ波信号が導入される図１の共振装置を用いて材料の種々の量を測定する回路装置、
【図４】 図３の回路装置に応じて空および充填された図１の共振装置での共振曲線のグラフ、
【図５】 シガレット紙ストライプで取り囲まれたタバコ材料流（タバコ連続体）の増分の乾燥した重量および／または湿った重量を測定する回路装置、
【図６】 シガレット連続体の増分の誘電率を測定する回路装置、
【図７】 マイクロ波信号を変調して生じた３つの信号周波数が導入される図１の共振装置により材料の種々の量を測定する回路装置、
【図８】 変調されたマイクロ波信号の波形、
【図９】 図７の回路装置に応じて、空および充填された図１の共振装置での共振曲線のグラフ、
【図１０】 変調により共振装置に導入される二つのマイクロ波信号を発生させ、周波数混合により特性量を検出する回路装置。
【符号の説明】
１ 共振装置
２ ハウジング
３ 高周波発生器
４，６ 同軸ケーブル
７ 導入口
９ 排出口
１１ 評価装置
１２ シガレット連続体
１２a 包囲材料
１２b 素材
１３ 案内部
１４a,１４b 支持短管
１５ 矢印
１７ ハウジングの軸
１８，１９ サーキュレータ
２０ 貫通部
２１，２１a 共振器
２２，２２a,２２b,２２c マイクロ波ダイオード
２３，２８，２９ アナログ・デジタル変換器
２４ 周波数制御装置
２５，３１ 導線
２６ 直流フィルター
２７ 交流フィルター
３６ 変調装置
３７ 変換器
３８ 信号配分装置
３９a,b,c フィルター装置
４１a,b,c アナログ・デジタル変換器
４６ 増幅器
４７ ミキサ
Claims (12)
- ＨＦ共振器にマイクロ波を導入し、物質により影響を受けた高周波信号を前記ＨＦ共振器から取り出し、物質により影響を受けなかった信号と比べて前記高周波信号の共振周波数のずれと減衰度を求めて、物質の存在によるＨＦ共振器の離調度を評価して物質の少なくとも一つの特性を測定する方法において、異なった少なくとも二つの周波数のマイクロ波を前記共振器に導入し、共振特性曲線の共振周波数と振幅との依存性に基づいて、物質により影響を受けた共振器の共振特性曲線と物質により影響を受けていない共振器の共振特性曲線を比較して共振周波数のずれを求め、導入したマイクロ波の種々の周波数での共振特性曲線の振幅を比較して減衰度を求め、共振器には少なくとも二つの周波数のマイクロ波が継続的に常時導入され、前記マイクロ波の周波数は周期的に可変されることを特徴とする方法。
- マイクロ波の周波数は低い値から高い値に、そして再び低い値へ常時切り換えて周期的に可変されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記マイクロ波の周波数はより低い周波数で低い値から高い値にそして再び低い値に戻して常時しかも連続的に可変する（ウォブラ）ことにより可変されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 共振器には、いずれも共振特性曲線の片側の降下端部に属する少なくとも二つの周波数のマイクロ波を導入することを特徴とする請求項３に記載の方法。
- 二つの限界値の間で常時連続的に可変する前記マイクロ波の周波数は正弦波状により低い周波数で可変（ウォブラ）されていることを特徴とする請求項４に記載の方法。
- 共振特性曲線のずれ及び振幅の低下を表す減衰度は、直流成分と正弦波状のウォブラ周波数で変わる交流成分を有する出力信号により求めることを特徴とする請求項５に記載の方法。
- 直流成分に相当する出力信号（Ｕg ）および交流成分に相当する出力信号（Ｕa ）はそれぞれ一つの計算回路に導入され、この計算回路中で信号を多項式で定数と共に計算して部分信号にし、これ等の部分信号が加算により最終値を与えることを特徴とする請求項６に記載の方法。
- 物質の基準値に基づきパラメタ化により前記定数を求め、この物質は求めた値に応じて密度・重量あるいは水分または誘電率に関して測定されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
- 前記共振器には変調により発生した二つの周波数のマイクロ波を常時導入し、次いでマイクロ波の周波数を低下させ、次に選択した異なった周波数範囲のフィルターにより、物質により影響を受けた共振周波数のずれと減衰量を求めることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の方法。
- 高周波発生器からマイクロ波をＨＦ共振器に導入し、物質により影響を受けた高周波信号を前記ＨＦ共振器から取り出し、物質により影響を受けなかった信号と比較して前記高周波信号の共振周波数のずれおよび減衰度を求めるため評価回路に導入する、物質の少なくとも一つの特性を測定する装置において、異なった少なくとも二つの周波数のマイクロ波を高周波発生器から前記共振器へ導入する手段と、共振特性曲線の共振周波数と振幅との依存性に基づいて、物質により影響を受けた共振特性曲線を物質により影響を受けなかった共振特性曲線と比較して共振周波数のずれと、物質により影響を受けた共振特性曲線と物質により影響を受けていない共振特性曲線の振幅を比較して減衰度とを求める回路装置を備え、少なくとも二つの周波数のマイクロ波を高周波発生器から前記共振器へ継続的に常時導入する手段と、前記マイクロ波の周波数を周期的に可変する手段と、を備え、周波数を周期的に可変するため、低い値から高い値へそして再び低い値に戻すようにマイクロ波の周波数を常時切り換える切換装置を備え、低い値から高い値へそして再び低い値に戻すようにマイクロ波の周波数を常時連続的に可変するウォブラ装置を備え、直流成分に相当する出力信号（Ｕ g ）と交流成分に相当する出力信号（Ｕ a ）が入力し、これ等の出力信号を多項式にして定数と共に計算して部分信号にし、これ等の部 分信号が加算により最終値を与える計算回路（Ｒ g, Ｒ a ）を備えていることを特徴とする装置。
- 求めるべき量に応じて密度・重量または水分または誘電率に関して測定される物質の基準値に基づき定数を決定する手段を設けていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
- 主として変調により生じる二つの周波数のマイクロ波を常時導入する手段と、両方の信号に対して後続する周波数の低減回路と、物質により影響を受ける共振周波数のずれと減衰度に特徴的な量を求めるため、選択する低下周波数範囲を濾波する後続フィルタ装置とを備えていることを特徴とする請求項１０又は１１の何れか１項に記載の装置。
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