JPH11108856A - 材料の少なくとも１つの特性を検出する方法と装置 - Google Patents

材料の少なくとも１つの特性を検出する方法と装置

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JPH11108856A
JPH11108856A JP22617798A JP22617798A JPH11108856A JP H11108856 A JPH11108856 A JP H11108856A JP 22617798 A JP22617798 A JP 22617798A JP 22617798 A JP22617798 A JP 22617798A JP H11108856 A JPH11108856 A JP H11108856A
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    • A24C5/32—Separating, ordering, counting or examining cigarettes; Regulating the feeding of tobacco according to rod or cigarette condition
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のマイクロ波が高周波共振器に供給さ
れ、材料から影響を受けた１つの高周波信号がこの高周
波共振器から出力され、この信号の高い周波数のずれと
この信号の減衰がその材料から影響を受けなかった１つ
の信号に対して検出され、この場合、少なくとも２つの
相違する周波数を有するマイクロ波がその共振器に供給
される、材料の存在から引起こされる高周波共振器の離
調を評価することによってその材料の少なくとも１つの
特性を検出する方法と装置に関する。 【解決手段】 この場合、共振曲線の降下する片側の両
方に属するその２つの周波数のマイクロ波が共振器に供
給されることによって解決される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のマイクロ波
が高周波共振器に供給され、材料から影響を受けた１つ
の高周波信号がこの高周波共振器から出力され、この信
号の共振周波数のずれと減衰がその材料から影響を受け
なかった１つの信号に対して検出され、この場合、少な
くとも２つの相違する周波数を有するマイクロ波がその
共振器に供給され、その共振周波数のずれがその材料か
ら影響を受けなかったその共振器の共振曲線と影響を受
けたその共振器の共振曲線とを比較することによって検
出され、かつ、その減衰が供給されたそれらのマイクロ
波の周波数に対するそれらの共振曲線の振幅を比較する
ことによって検出される、材料の存在から引起こされる
高周波共振器の離調を評価することによってその材料の
少なくとも１つの特性を検出する方法に関する。
【０００２】さらに、本発明は、複数のマイクロ波が１
つの発生器から１つの共振器に供給可能であり、材料か
ら影響を受けた高周波信号が、その信号の共振周波数の
ずれとその材料から影響を受けなかった信号に対するそ
の信号の減衰とを検出するためにその発生器から出力可
能であり、かつ１つの評価装置に供給可能であるこの共
振器によって、少なくとも２つの相違する周波数を有す
るマイクロ波をその発生器からその共振器に供給するこ
とによって、及び、その材料から影響を受けなかった共
振曲線に対するその材料から影響を受けた共振曲線の比
較から生じる共振周波数のずれによって、並びに、その
材料から影響を受けた共振曲線の振幅と影響を受けなか
った共振曲線の振幅との比較から生じる減衰を検出する
回路配置によって、その材料の少なくとも１つの特性を
検出する装置に関する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で説明した方法及び上述した装置を改良することにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の方法の課題は、
共振曲線の降下する片側の両方に属するその２つの周波
数から成るマイクロ波が共振器に供給されることによっ
て解決される。本発明の方法のその他の構成は方法の従
属請求項に記載されている。冒頭で述べた装置は、共振
曲線の降下する片側の両方に属するその２つの周波数か
ら成るマイクロ波をその共振器に供給することを特徴と
する。
【０００５】本発明の装置のその他の構成は装置の従属
請求項に記載されている。本発明に関する有利な効果
は、矩形状の変調振動の両値が、例えば、正弦波状の変
調振動のときより容易に安定に保持されることにある。
さらに、この変調によって生成した複数の評価信号を処
理する際に有利な効果が生じる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて詳しく説明する。図１，２中では、マイク
ロ波発生器３のＧＨZ 範囲内（例えば、約 6GhZ ) にあ
るマイクロ波出力信号のその周波数が、周波数制御装置
２４によって周期的に２つの値の間で切換えられる。こ
のために、例えば、 100KhZ の矩形交流電圧が使用され
る。図２がこれを示す。これらの周波数 fの経時変化が
この図中に示されている。その平均値周波数 fm が、矩
形曲線 sに応じてその周波数範囲Δf 内の２つの値 f2
と f1 の間で周期的に変化する。マイクロ波発生器３の
出力信号は、帰還を阻止するサーキュレータ１８を経由
して高周波共振器１（ HF-Resonator ) に供給される。
被覆されたたばこロッド、すなわちシガレットロッド
が、この共振器１を貫通している。その共振器を通過移
動したたばこの密度、質量又は湿度は、以下に説明する
回路配置によって検出される。原理的には、別の充填
物、例えば、いわゆるフィルタロッドを有するロッドも
測定され得る。上述した目的に対して非常に有益な高周
波共振器１の詳細は、'97. 2.12.に出願のドイツ連邦共
和国特許第 197 05 260 号明細書／'97. 2.13.に出願の
米国特許第 08-799129号明細書／ '97. 2.12. に出願の
ヨーロッパ特許庁第 97102166 号明細書から読取ること
ができる。
【０００７】図３が示すように、平均値周波数 fm は、
特に共振曲線 u0 の変曲点上にある。これは、共振器１
内にたばこなしで供給されたマイクロ波の種々の周波数
に対して算出されたものである。この共振器１が被測定
物品を有するときの共振曲線の流れ方を、図３中の uで
示す。 f0 と fは、その共振器１が空のときの共振周波
数又は満たされたときの共振周波数である。値Ｕ
0f1 は、空の共振器１の共振曲線 u0 上の下側の周波数
値 f1 に対応する。値Ｕf1は、被測定物品を有する共振
器の共振曲線 u上の下側の周波数値 f1 に対応する。値
Ｕ0f2 （空の共振器１の共振曲線 u0 ）又はＵf2（被測
定物品で満たされた共振器１の共振曲線 u）は、上側の
周波数値 f2 に対応する。共振器１の出力信号、すなわ
ち低い変調値（f1）と高い変調値（f2）に対する共振信
号は、好ましくない帰還を抑制するもう１つ別のサーキ
ュレータ１９を経由してマイクロ波ダイオード２２（例
えば、ヒューレット・パッカード社の HP 8472 B型）に
供給される。これは、そのマイクロ波信号を１つの直流
電圧信号に変換する。この信号は、サンプリング装置５
１に供給される。これは、周波数制御装置２４の矩形交
流電圧に依存する同期装置５２によって制御される。こ
の制御は、マイクロ波発生器３が変調振動 sの高い周波
数値 f2 又は低い周波数値 f1 を有するマイクロ波を共
振器１に供給するその時に、この共振器１の電圧値がサ
ンプリングされるように行われる。このようにして、値
Ｕf2とＵf1が得られる。これらは、短時間記憶器５３又
は５４中へ転送される。これらの出力信号は、値1/2 (
Ｕf2 +Ｕf1 ) =Ｕg を生成する加算器５６、及び両出力
信号の差Ｕf2 -Ｕf1= Ｕa を生成する減算器５７に供給
される。これらの信号は、図５中に示された評価装置１
１中に供給される。特に、シガレットロッド内のたばこ
の密度、質量又は湿度の値がこの評価装置中で算出され
る。
【０００８】この目的のために、平均値周波数 fm が共
振曲線 u0 の変曲点からずれるとすぐに、マイクロ波発
生器３が導線３１を経由して１つの調整信号を受取るこ
とが別個の回路装置によって実現できる。この発生器の
出力信号の周波数 fm は、この調整信号によってその共
振曲線の変曲点に一致する値へ再び移動する。図５は、
質量と密度の値を算出する評価装置１１中の図１，２に
記載の信号Ｕ a ，Ｕg の処理部を概略的に示す。これら
の信号は、先ず初めにデジタル化した形式で記憶器ＳＵ
g , ＳＵa 中に記憶される。これらの信号は、サンプリ
ング装置によって順番にサンプリングされる。これらの
信号は、共振器１を通過するシガレットロッドの所定の
増加分、例えば 1 mm に相当する。これは、１分間当た
りのそれぞれの長さが 60 mmのシガレット１万本分に相
当する１本のシガレットロッドの生産速度の条件で、そ
のサンプリング速度が約 100マイクロ秒であることを意
味する。すなわち、値（信号）が 100マイクロ秒毎に記
憶器ＳＵg , ＳＵ a 中でサンプリングされることを意味
する。さらに、これらの値は、短時間の転送インパルス
Ｉg,Ｉa によって計算段Ｒg,Ｒa 中へ転送され、これら
の中で複数の定数によって評価値Ａg,Ａa に変換され
る。この変換は、簡単な場合では、 a+ bＵg = Ａg 又
は c + dＵa = Ａa 型の多項式によって実行できる。こ
れらの定数 a,b,c,dは、パラメータ化によって確定され
る。このパラメータ化のときに、複数のシガレットが、
これらの割当てられたＵg 値とＵa 値に関連して計量機
で正確に検出された質量と密度によって測定される。種
々の密度と質量並びに付随するそれらのＵg 値とＵa 値
の間の相互関係から、これらの定数が確定できる。
【０００９】原理的には、より高次の多項式やその他の
関数も使用できる。出力信号Ａg , Ａa は加算器Ａd に
供給される。これの出力信号Ａe は密度と質量に一致す
る。Ａd から出力されたその信号Ａe がその質量と密度
の正確な値から外れると、調整ユニットＫg がもう１つ
別の加算器Ａddに実験的に確定した調整信号Ａk を出力
する。これの出力信号Ａedは、たばこロッドの密度と質
量の値にさらに正確に一致する。
【００１０】たばこロッドのたばこの湿度による測定信
号の評価は、原理的に同じ方法で実施できる。このと
き、算出して知った重量（密度と質量）によるのでなく
て、算出して知った水分量、すなわち相対湿度の種々の
値によって複数のシガレットがパラメータ化のために使
用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 矩形状の振動により周波数変調されたマイク
ロ波信号が入力される共振器で材料の大きさを検出する
回路配置を示す。
【図２】 図１の回路配置に対応する共振器が空のとき
と満たされたときの共振曲線と評価信号の特性を示す。
【図３】 図１の回路配置に対応する共振器が空のとき
と満たされたときの共振曲線と評価信号の特性を示す。
【図４】 図１の回路配置に対応する共振器が空のとき
と満たされたときの共振曲線と評価信号の特性を示す。
【図５】 シガレット被覆紙テープで被覆されたたばこ
物質流（シガレットロッド）の増加分から乾燥質量及び
水分量又はこれらのどちらか一方を検出する回路配置を
示す。
【符号の説明】
１ 共振器 ３ マイクロ波発生器 １１ 評価装置 １８，１９ マイクロ波サーキュレータ ２２ マイクロ波ダイオード ３１ 導線 ２４ 周波数制御装置 ５１ サンプリング装置 ５２ 同期装置 ５３，５４ 短時間記憶器 ５６ 加算器 ５７ 減算器 Ａd ，Ａdd 加算器 Ｋg 調整ユニット ＳＵa,ＳＵg 記憶器
フロントページの続き (72)発明者 アンドレアス・ノアク ドイツ連邦共和国、21423 ドラゲ・エル ベ、ヴアイツエンハーゲン、26

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項０１】 複数のマイクロ波が高周波共振器に供
    給され、材料から影響を受けた１つの高周波信号がこの
    高周波共振器から出力され、この信号の共振周波数のず
    れと減衰がその材料から影響を受けなかった１つの信号
    に対して検出され、この場合、少なくとも２つの相違す
    る周波数を有するマイクロ波がその共振器に供給され、
    その共振周波数のずれがその材料から影響を受けなかっ
    たその共振器の共振曲線と影響を受けたその共振器の共
    振曲線とを比較することによって検出され、かつ、その
    減衰が供給されたそれらのマイクロ波の周波数に対する
    それらの共振曲線の振幅を比較することによって検出さ
    れる、材料の存在から引起こされる高周波共振器の離調
    を評価することによってその材料の少なくとも１つの特
    性を検出する方法において、共振曲線の降下する片側の
    両方に属するその２つの周波数から成るマイクロ波がそ
    の共振器に供給されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項０２】 複数のマイクロ波のそれらの周波数
    は、低い値から高い値へ、そして再び低い値に戻る連続
    した切換えによって周期的に変化されることを特徴とす
    る請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項０３】 複数のマイクロ波は、矩形状の低周波
    交流電圧によって周波数変調されることを特徴とする請
    求項１又は２に記載の方法。
  4. 【請求項０４】 変調振動が最大と最小の値のときに共
    振器から出力された複数の整流された信号が検出され、
    複数の評価信号は、これらの最大と最小の信号から生成
    されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項０５】 １つの平均値信号は、最大と最小の信
    号の和に相当する信号から生成され、かつ１つの差動信
    号は、これらの信号の差に相当する信号から生成される
    こと、及び、両信号は、それぞれ１つの計算段に供給さ
    れ、これらの信号がそれらの計算段中で複数の定数を有
    する多項式の形で複数の部分信号に変換され、これらの
    部分信号を加算してその最終値を生成することを特徴と
    する請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項０６】 複数の定数は、検出すべき値（例え
    ば、密度，質量，湿度）にしたがって測定されるその材
    料の複数の参照値に基づいてパラメータ化することによ
    って確定されることを特徴とする請求項５に記載の方
    法。
  7. 【請求項０７】 きざみたばこの密度と質量は、特に１
    本のシガレットロッドの状態で検出されることを特徴と
    する請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
  8. 【請求項０８】 きざみたばこの湿度は、特に１本のシ
    ガレットロッドの状態で検出されることを特徴とする請
    求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
  9. 【請求項０９】 複数のマイクロ波が１つの発生器から
    １つの共振器に供給可能であり、材料から影響を受けた
    高周波信号が、その信号の共振周波数のずれとその材料
    から影響を受けなかった信号に対するその信号の減衰と
    を検出するためにその発生器から出力可能であり、かつ
    １つの評価装置に供給可能であるこの共振器によって、
    少なくとも２つの相違する周波数を有するマイクロ波を
    その発生器からその共振器に供給することによって、及
    び、その材料から影響を受けなかった共振曲線に対する
    その材料から影響を受けた共振曲線の比較から生じる共
    振周波数のずれによって、並びに、その材料から影響を
    受けた共振曲線の振幅と影響を受けなかった共振曲線の
    振幅との比較から生じる減衰を検出する回路配置によっ
    て、その材料の少なくとも１つの特性を検出する装置に
    おいて、共振曲線の降下する片側の両方に属するその２
    つの周波数から成るマイクロ波をその共振器に供給する
    ことを特徴とする装置。
  10. 【請求項１０】 周期的に周波数変化させるために低い
    値から高い値へ、そして再び低い値に戻るマイクロ波の
    周波数を連続的に切換える切換装置を特徴とする請求項
    ９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 複数のマイクロ波を矩形状の低周波交
    流電圧によって変調する周波数変調装置を特徴とする請
    求項９又は１０に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 変調周波数が最大と最小の値のときに
    共振器から出力された複数の信号を検出する、複数の評
    価信号を生成するためのサンプリング装置を特徴とする
    請求項１１に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 複数のサンプリング信号は、和生成装
    置と差生成装置に供給され、これらの装置の出力信号
    は、それぞれ計算段に入力し、これらの信号は、複数の
    定数を有する多項式の形で複数の部分信号に変換され、
    これらの部分信号は、その最終値を生成する加算器に供
    給されていることを特徴とする請求項１２に記載の装
    置。
  14. 【請求項１４】 複数の定数は、検出すべき値（例え
    ば、密度，質量，湿度）にしたがって測定されるその材
    料の複数の参照値に基づいてパラメータ化することによ
    って確定されることを特徴とする請求項１３に記載の装
    置。
  15. 【請求項１５】 共振器は、金属製のケース内に配置さ
    れ、このケースは、たばこ加工業の１本のロッド、特に
    １本のシガレットロッドを通す１つの入口と１つの出口
    をそれぞれ有することを特徴とする請求項９〜１４のい
    ずれか１項に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 ケースは、回転対称的に、特にシリン
    ダ状に形成されていることを特徴とする請求項１５に記
    載の装置。
  17. 【請求項１７】 誘電性の個体共振器がケース内に配置
    されていることを特徴とする請求項９〜１６のいずれか
    １項に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 特に、１本のシガレットロッドの状態
    できざみたばこの密度と質量を検出することを特徴とす
    る請求項９〜１７のいずれか１項に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 特に、１本のシガレットロッドの状態
    できざみたばこの湿度を検出することを特徴とする請求
    項９〜１７のいずれか１項に記載の装置。
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