專利名稱：一種檢測(cè)和剔除卷煙中異物的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及微波非電量測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用微波來(lái)檢測(cè)和剔除煙 草生產(chǎn)線上煙支內(nèi)異物的裝置。
背景技術(shù)：
煙草制品生產(chǎn)中混雜在煙支內(nèi)的異物，可對(duì)吸煙者造成危害，卷煙燃燒時(shí)這些雜 物會(huì)放出毒物或令人討厭的物質(zhì)。因此，煙支生產(chǎn)中必須要識(shí)別并剔除這些雜物。煙草中所含的鐵磁性的異物可以在煙支成形前用磁體材料吸出。其他類型的金屬 材料也可用紅外線或其他類型的電磁輻射來(lái)檢測(cè)。此外，利用β或Y射線在非金屬異物 的檢測(cè)中也已取得了滿意的結(jié)果。但是，紅外線法受煙草物理特性(如纖維的長(zhǎng)度、顏色) 的影響；而用β或Y射線檢測(cè)，其放射性會(huì)使生產(chǎn)人員的健康受到影響。因而，要尋求一 種能避免上述缺點(diǎn)，安全、可靠的方法來(lái)替代。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種檢測(cè)和剔除卷煙中異物 的裝置，具有可實(shí)時(shí)檢測(cè)煙支中所含的各種金屬或非金屬雜物、檢測(cè)速度快，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn) 確，可靠性高，對(duì)操作者人體安全的特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是一種檢測(cè)和剔除卷煙中異物的裝置，在煙機(jī)生產(chǎn)過 程中對(duì)煙支進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，該煙機(jī)中包含有同步剔除裝置，其中，包括依次相連的微波信號(hào) 產(chǎn)生器、第一微波信號(hào)隔離器、信號(hào)輸入探針、微波凹形諧振腔、信號(hào)輸出探針、第二微波信 號(hào)隔離器、檢波放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理電路、數(shù)據(jù)采集和處理計(jì)算機(jī)，所述數(shù)據(jù)采 集和處理計(jì)算機(jī)分別輸出信號(hào)給一顯示器和同步剔除裝置，并且還接收一煙機(jī)實(shí)時(shí)速度 檢測(cè)裝置的輸入信號(hào)，還包括一控制微波信號(hào)產(chǎn)生器和信號(hào)處理電路的系統(tǒng)控制單元，其 中所述的微波信號(hào)產(chǎn)生器產(chǎn)生微波信號(hào)，通過所述的第一微波信號(hào)隔離器和信號(hào)輸 入探針將信號(hào)輸入給所述的微波凹型諧振腔；所述的信號(hào)輸出探針接收所述微波凹形諧振腔輸出的微波諧振信號(hào)，通過第二微 波信號(hào)隔離器傳輸?shù)綑z波放大器；所述的檢波放大器將接收到的微波信號(hào)進(jìn)行檢波并且放大輸出直流檢測(cè)電壓送 給所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將直流檢測(cè)電壓作模/數(shù)變換，變成數(shù)字電壓，通過信號(hào)處理 電路進(jìn)行處理后輸出給所述的數(shù)據(jù)采集和處理計(jì)算機(jī)；所述的數(shù)據(jù)采集和處理計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算、歸納，鑒別出異物的存在，輸 出信號(hào)給所述的顯示器和同步剔除裝置；所述的煙機(jī)實(shí)時(shí)速度檢測(cè)裝置檢測(cè)煙機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行速度，將該數(shù)據(jù)輸入給所述的 數(shù)據(jù)采集和處理計(jì)算機(jī)以控制同步剔除裝置進(jìn)行同步剔除。[0012]上述的檢測(cè)和剔除卷煙中異物的裝置，其中，所述的依次相連的第一微波信號(hào)隔 離器、信號(hào)輸入探針、微波凹形諧振腔、信號(hào)輸出探針、第二微波信號(hào)隔離器、檢波放大器之 間通過微波同軸電纜相連。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型是一種能夠快速檢測(cè)和剔除煙支中存在的 各種金屬異物或非金屬異物諸如鐵磁性或非鐵磁性金屬絲、木材、塑料、橡膠、玻璃及石塊 等的裝置，通過微波諧振法能夠替代傳統(tǒng)的紅外法和放射法，快速、安全、可靠地對(duì)煙支中 存在的進(jìn)行識(shí)別和剔除，具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本系統(tǒng)采用微波諧振原理，對(duì)通過的煙支中所含有的各種金屬和非金屬雜物進(jìn) 行快速、實(shí)時(shí)、精確的檢測(cè)并準(zhǔn)確剔除。本系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，不因雜物的類型、形狀、顏 色、大小的不同，而影響檢測(cè)準(zhǔn)確性。2.本系統(tǒng)采用的微波信號(hào)源輸出功率小，僅為10毫瓦，是一般手機(jī)發(fā)射功率的百 分之一，安全性高。其在操作位置的輻射強(qiáng)度僅為0. lmW/cm2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家規(guī)定的5mW/ cm2的安全標(biāo)準(zhǔn)。3.本系統(tǒng)可采用工控機(jī)進(jìn)行控制，具有良好的人機(jī)界面，可適時(shí)顯示煙絲中所含 的雜物并進(jìn)行實(shí)時(shí)剔除，還可同時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，給出統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告。4.本系統(tǒng)開機(jī)后即可正常工作，不需預(yù)熱、不需調(diào)零，操作使用方便。

圖1是本實(shí)用新型的監(jiān)測(cè)檢測(cè)和剔除卷煙中異物的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是微波諧振腔的諧振特性曲線圖。
具體實(shí)施方式
在申請(qǐng)專利“微波離線物質(zhì)濕度及密度檢測(cè)方法”中，說(shuō)明了測(cè)試系統(tǒng)所測(cè)得的微 波諧振腔的諧振頻率和諧振幅度與所填充的物質(zhì)的濕度及密度的關(guān)系。在正常煙絲填充的 情況下，由于煙支中緊頭與非緊頭密度變化以及煙絲的密度和濕度本身有些波動(dòng)的影響， 所測(cè)得的諧振頻率AF和諧振幅度AU總在其平均值上下一定的范圍內(nèi)變化，如圖2所示。 但當(dāng)煙絲中有異物存在時(shí)，所測(cè)得的諧振頻率和諧振幅度的變化將大大超過正常煙絲填充 的情況。下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1，圖中示出了本實(shí)用新型的一種檢測(cè)和剔除卷煙中異物的裝置，在煙機(jī) (圖中未示出)生產(chǎn)過程中對(duì)煙支進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。該煙機(jī)中包含有同步剔除裝置12，本實(shí) 用新型包括依次相連的微波信號(hào)產(chǎn)生器1、第一微波信號(hào)隔離器2、信號(hào)輸入探針3、微波凹 形諧振腔4、信號(hào)輸出探針5、第二微波信號(hào)隔離器6、檢波放大器7、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器8、信號(hào)處 理電路9、數(shù)據(jù)采集和處理計(jì)算機(jī)10，數(shù)據(jù)采集和處理計(jì)算機(jī)10分別輸出信號(hào)給一顯示器 11和同步剔除裝置12，并且還接收一煙機(jī)實(shí)時(shí)速度檢測(cè)裝置13的輸入信號(hào)，還包括一控制 微波信號(hào)產(chǎn)生器1和信號(hào)處理電路9的系統(tǒng)控制單元14，依次相連的第一微波信號(hào)隔離器 2、信號(hào)輸入探針3、微波凹形諧振腔4、信號(hào)輸出探針5、第二微波信號(hào)隔離器6、檢波放大器 7之間通過微波同軸電纜(圖中未示出)相連。微波信號(hào)產(chǎn)生器1產(chǎn)生微波信號(hào)，通過第一微波信號(hào)隔離器2和微波同軸電纜由信號(hào)輸入探針3送給微波諧振腔4，信號(hào)輸出探針5將受到填充物質(zhì)擾動(dòng)的微波諧振信號(hào)接 收，并通過第二微波信號(hào)隔離器6和微波同軸電纜傳輸?shù)綑z波放大器7。檢波放大器7將 接收到的微弱的微波信號(hào)進(jìn)行檢波并且放大，輸出直流檢測(cè)電壓送給模/數(shù)轉(zhuǎn)換器8。模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換器8將直流檢測(cè)電壓作模/數(shù)變換，變成數(shù)字電壓并在信號(hào)處理電路9中進(jìn)行初步 處理后送到數(shù)據(jù)采集和處理計(jì)算機(jī)10中。由數(shù)據(jù)采集和處理計(jì)算機(jī)10對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析計(jì) 算、歸納，判斷出諧振頻率與諧振幅度的對(duì)應(yīng)關(guān)系的異常，從而鑒別出異物的存在。最后，提 供給顯示器11和同步剔除裝置12。為了使剔除裝置能準(zhǔn)確剔除含有雜物的不合格煙支，用煙機(jī)實(shí)時(shí)速度檢測(cè)裝置13 檢測(cè)煙機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行速度，從而算得剔除裝置打開的時(shí)刻，將該數(shù)據(jù)輸入給數(shù)據(jù)采集和處 理計(jì)算機(jī)10以控制同步剔除裝置12進(jìn)行同步剔除，以避免造成誤剔除。微波信號(hào)的產(chǎn)生及與信號(hào)處理過程的同步等工作由系統(tǒng)控制單元14控制。微波在一個(gè)金屬制成的容器(微波諧振腔)內(nèi)具有諧振特性。對(duì)于一個(gè)空的微波 諧振腔，當(dāng)諧振腔的幾何形狀確定后，其諧振頻率和諧振幅度也是確定的。但當(dāng)在該諧振腔 內(nèi)部分或全部填充有其它非金屬物質(zhì)(我們稱其為介質(zhì)材料)時(shí)，其諧振頻率和諧振幅度 會(huì)因填充的介質(zhì)材料的介質(zhì)常數(shù)不同、介質(zhì)材料的多少和形狀的不同而產(chǎn)生不同的變化。 這種變化對(duì)于所填充的介質(zhì)材料的不同所產(chǎn)生的響應(yīng)的十分敏感的。我們已經(jīng)用微波諧振 技術(shù)研制開發(fā)了煙支在線重量和濕度檢測(cè)系統(tǒng)。由于正常煙絲的介質(zhì)常數(shù)與其它異物的介 質(zhì)常數(shù)有很大差別，因此，我們可以利用對(duì)微波諧振腔的諧振頻率和諧振幅度的變化來(lái)快 速、精確地測(cè)出微波諧振腔內(nèi)所填充的各種金屬異物或非金屬異物介質(zhì)材料。針對(duì)卷煙機(jī)煙支雜物的多類型、多尺寸及各種形狀的特殊要求，采用了微波凹形 諧振腔作為雜物探測(cè)傳感器，實(shí)現(xiàn)了高速、非接觸、高精度檢測(cè)。由于其微波諧振頻率及諧 振幅度對(duì)各種不同物質(zhì)的介質(zhì)常數(shù)極其敏感，所以可檢測(cè)極小尺寸、各種類型、各種形狀的 物質(zhì)材料，而且其測(cè)量精度也可做得很高。微波信號(hào)產(chǎn)生器1是一個(gè)由數(shù)字控制的快速跳頻鎖相微波源。由其產(chǎn)生的微波信 號(hào)通過微波同軸電纜及第一微波信號(hào)隔離器2由信號(hào)輸入探針3注入微波凹形諧振腔4。 然后，再由信號(hào)輸出探針5將受被測(cè)物質(zhì)的影響而變化的微波諧振信號(hào)引出。引出的微波 諧振信號(hào)通過微波同軸電纜及第二微波信號(hào)隔離器6進(jìn)入檢波放大器7。檢波放大器7可采用一般的微波檢波二極管，檢波后再進(jìn)行直流放大，放大后輸 出為直流電壓信號(hào)。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性必須對(duì)檢波和放大電路進(jìn)行溫度補(bǔ)償。信號(hào)處理電路9將檢波放大后的直流電壓信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。將 各個(gè)時(shí)刻的檢出信號(hào)送入數(shù)據(jù)采集和處理計(jì)算機(jī)10中。由于微波信號(hào)產(chǎn)生器1是一個(gè)由 數(shù)字控制的快速跳頻鎖相微波源，每一時(shí)刻對(duì)應(yīng)于一個(gè)微波信號(hào)頻率。比較各個(gè)時(shí)刻的輸 出信號(hào)大小，即可求得諧振腔的實(shí)時(shí)諧振特性，從而得到當(dāng)時(shí)的微波諧振頻率及諧振幅度。 當(dāng)諧振腔內(nèi)被測(cè)煙支內(nèi)含有雜物時(shí)，微波諧振腔的諧振頻率及諧振幅度也將發(fā)生改變。再 根據(jù)微波諧振腔的諧振頻率及諧振幅度與填充物質(zhì)的關(guān)系，通過計(jì)算機(jī)處理，判斷出諧振 頻率與諧振幅度的對(duì)應(yīng)關(guān)系的異常，從而鑒別出異物的存在。本實(shí)用新型對(duì)各種金屬異物或非金屬異物(如金屬絲、木材、塑料、橡膠、玻璃及 石塊等)都有較高的檢測(cè)靈敏度，因而，是一種檢測(cè)煙草中雜物的理想的裝置。這種裝置還 可用于其它非金屬棒狀材料生產(chǎn)過程中內(nèi)部異物的無(wú)損檢測(cè)。[0032]本實(shí)用新型可用作煙草行業(yè)煙支生產(chǎn)過程中的金屬和非金屬異物的檢測(cè)和剔除。 可用于例如PR0T0S、PASSIM、SUPER9、MK95、GD121等各種卷煙機(jī)組。以上實(shí)施例僅供說(shuō)明本實(shí)用新型之用，而非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域 的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因 此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本實(shí)用新型的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求一種檢測(cè)和剔除卷煙中異物的裝置，在煙機(jī)生產(chǎn)過程中對(duì)煙支進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，該煙機(jī)中包含有同步剔除裝置，其特征在于，包括依次相連的微波信號(hào)產(chǎn)生器、第一微波信號(hào)隔離器、信號(hào)輸入探針、微波凹形諧振腔、信號(hào)輸出探針、第二微波信號(hào)隔離器、檢波放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理電路、數(shù)據(jù)采集和處理計(jì)算機(jī)，所述數(shù)據(jù)采集和處理計(jì)算機(jī)分別輸出信號(hào)給一顯示器和同步剔除裝置，并且還接收一煙機(jī)實(shí)時(shí)速度檢測(cè)裝置的輸入信號(hào)，還包括一控制微波信號(hào)產(chǎn)生器和信號(hào)處理電路的系統(tǒng)控制單元，其中所述的微波信號(hào)產(chǎn)生器產(chǎn)生微波信號(hào)，通過所述的第一微波信號(hào)隔離器和信號(hào)輸入探針將信號(hào)輸入給所述的微波凹型諧振腔；所述的信號(hào)輸出探針接收所述微波凹形諧振腔輸出的微波諧振信號(hào)，通過第二微波信號(hào)隔離器傳輸?shù)綑z波放大器；所述的檢波放大器將接收到的微波信號(hào)進(jìn)行檢波并且放大輸出直流檢測(cè)電壓送給所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將直流檢測(cè)電壓作模/數(shù)變換，變成數(shù)字電壓，通過信號(hào)處理電路進(jìn)行處理后輸出給所述的數(shù)據(jù)采集和處理計(jì)算機(jī)；所述的數(shù)據(jù)采集和處理計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算、歸納，鑒別出異物的存在，輸出信號(hào)給所述的顯示器和同步剔除裝置；所述的煙機(jī)實(shí)時(shí)速度檢測(cè)裝置檢測(cè)煙機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行速度，將該數(shù)據(jù)輸入給所述的數(shù)據(jù)采集和處理計(jì)算機(jī)以控制同步剔除裝置進(jìn)行同步剔除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)和剔除卷煙中異物的裝置，其特征在于，所述的依次相 連的第一微波信號(hào)隔離器、信號(hào)輸入探針、微波凹形諧振腔、信號(hào)輸出探針、第二微波信號(hào) 隔離器、檢波放大器之間通過微波同軸電纜相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種檢測(cè)和剔除卷煙中異物的裝置，在煙機(jī)生產(chǎn)過程中對(duì)煙支進(jìn)行在線檢測(cè)。該煙機(jī)中包含有同步剔除裝置，本實(shí)用新型包括依次相連的微波信號(hào)產(chǎn)生器、第一微波信號(hào)隔離器、信號(hào)輸入探針、微波凹形諧振腔、信號(hào)輸出探針、第二微波信號(hào)隔離器、檢波放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理電路、數(shù)據(jù)采集和處理計(jì)算機(jī)，所述數(shù)據(jù)采集和處理計(jì)算機(jī)分別輸出信號(hào)給一顯示器和同步剔除裝置，并且還接收一煙機(jī)實(shí)時(shí)速度檢測(cè)裝置的輸入信號(hào)，還包括一控制微波信號(hào)產(chǎn)生器和信號(hào)處理電路的系統(tǒng)控制單元。本實(shí)用新型具有可實(shí)時(shí)檢測(cè)煙支中所含的各種金屬或非金屬雜物、檢測(cè)速度快，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，可靠性高，對(duì)操作者人體安全的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)A24C5/34GK201663912SQ2010201496
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者張躍武, 王會(huì)石, 閔晨, 陳林 申請(qǐng)人:上海恒博自動(dòng)化設(shè)備有限公司