專利名稱：用于測量煙草的綜合介電常數(shù)的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過對因存在煙草引起的高頻諧振裝置失諧的數(shù)據(jù)分析而測量煙草的綜合介電常數(shù)的設(shè)備，它具有兩個分別有一個殼體的高頻諧振器，這兩個高頻諧振器中的至少一個高頻諧振器具有一個用于調(diào)整諧振頻率的調(diào)整裝置，本發(fā)明的設(shè)備還具有一個控制和數(shù)據(jù)分析單元，可用以對一個高頻發(fā)射裝置和/或高頻諧振器進行控制，使兩個高頻諧振器被饋以相同頻率的高頻場，在不存在煙草的情況下處于第一和第二高頻諧振器的不同預(yù)調(diào)諧振頻率的中央，并在存在煙草的情況下接收在兩個高頻諧振器中收到的高頻信號的幅度測量值并在其和值和差值的基礎(chǔ)上確定煙草的綜合介電常數(shù)。
德國專利4342505描述了一種上述類型的測量設(shè)備，其中，設(shè)有具有第一段和第二段的殼體，其第一段至少在一個具有可傳導(dǎo)的材料的半球體中包封固體諧振器，其第二段可讓電磁交變場通過。兩個高頻諧振器可如此相互定位，使具有傳導(dǎo)能力的殼體段對高頻諧振器屏蔽，防止相互影響并使其讓電磁場通過的殼體段面對待測物質(zhì)。這意味著，只有散射場向外發(fā)射并可透入試樣(如煙草)，但對小的和快速運動中的試樣，如煙草加工工業(yè)中的“流”，如香煙流而言，這會損害測試靈敏度和精度。這種連續(xù)地被切為單或雙使用長度香煙的香煙流由粘合的香煙紙包覆的煙絲流構(gòu)成。香煙流中的煙草流量(煙草量/單位長度)至少沿較長路徑上應(yīng)盡可能是恒定的。為能控制香煙流中的煙草填充量，須首先檢測煙草的流量。為此，當(dāng)前利用了幅射(β幅射或紅外幅射)技術(shù)，幅射的衰減是衡量測量范圍內(nèi)的煙草量的尺度。借助高頻對煙草流量進行測量的技術(shù)也已公開。根據(jù)與流量相關(guān)的測量信號可對用香煙紙條包覆前的煙草流的形成進行控制，使流量至少近似恒定。為此，采用一個所謂的微調(diào)器或均衡器，受與流量相關(guān)的測量信號的控制，使該微調(diào)器或均衡器從運動中的煙草流中或多或少地除去一些煙草，以便保持流量恒定。譬如美國專利4875494描述了一種相應(yīng)的設(shè)備。
本發(fā)明的任務(wù)在于繼續(xù)改進德國專利4342505描述的測量設(shè)備。
按照本發(fā)明，解決以上任務(wù)的技術(shù)方案在于，殼體分別具有一個入口和一個出口，用以讓煙草加工的煙草流，特別是香煙流通過。煙草加工的其它流包括用于香煙的其它煙料，如合成的煙料、過濾材料或小雪茄煙草或雪茄煙草。
本發(fā)明的設(shè)備的優(yōu)點在于具有更高的靈敏度和精度。
從屬權(quán)利要求描述了本發(fā)明的其它實施形式。
借助實施例詳細(xì)說明本發(fā)明。
附圖所示為

圖1本發(fā)明的一個具有兩個殼體的、可傳播微波的高頻諧振裝置的截面圖，圖2圖1中沿箭頭A方向所示諧振裝置視圖，圖3在兩個殼體內(nèi)有和無充填料時的諧振曲線的變化，圖4用于求得通過殼體的物料的介電常數(shù)的實部和虛部的判讀電路簡圖，圖5一個具有兩個其內(nèi)分別有一個介電固體諧振器的殼體的高頻諧振裝置的截面圖。
圖1和2示出了一個本發(fā)明的高頻諧振裝置1，該高頻諧振裝置具有兩個以兩個殼體2和3為其表現(xiàn)形式的諧振器。這兩個殼體為旋轉(zhuǎn)對稱結(jié)構(gòu)、在本實施例中為圓柱形結(jié)構(gòu)并且由導(dǎo)電的材料，如銅構(gòu)成。這些殼體也可具有其它的旋轉(zhuǎn)對稱形狀或有別于此的形狀、如多邊形形狀。具有圖中未示出的、但業(yè)已公開的耦合線的同心電纜4和6用于對高頻電磁場(微波)進行輸入耦合和輸出耦合。殼體2和3可包括圖中未示出的、用于對諧振頻率進行調(diào)節(jié)的、在最簡單的情況下為金屬螺釘結(jié)構(gòu)的裝置。在這里被強調(diào)引用的德國專利43 42505詳細(xì)描述了高頻諧振裝置1所實施的、用于確定綜合介電常數(shù)的測量方法。該方法導(dǎo)致如下用于確定綜合介電常數(shù)Δε的最終方程Δϵ′propF1-F2F10+F20]]>作為綜合介電常數(shù)ε的實部，其中，三角代表有待測物質(zhì)通過的殼體2和3與空的殼體之間的差，Δϵ′′propF10+F20-(F1+F2)F10+F20]]>作為綜合介電常數(shù)的虛部，其中，三角(Δ)也代表相同的差。
因為填充空的殼體的空氣的介電常數(shù)約等于1，所以Δε′和Δε"是衡量ε′和ε"的很精確的尺度。按照圖3，在空殼體2和3時，借助諧振曲線f10、f20以及在殼體被待測物質(zhì)填充或被待測物質(zhì)通過時借助諧振曲線f1、f2來求得F1、F2、F10、F20的數(shù)值。諧振曲線是這樣形成的，即殼體2和3中的諧振頻率ω10和ω20被調(diào)得稍低于和稍高于饋給兩個殼體的微波的工作頻率ω。在殼體充有待測物質(zhì)的情況下，兩條諧振曲線的諧振頻率向較低的頻率推移一個Δω量。此外，因為微波通過待測物質(zhì)被衰減，諧振頻率的幅值降低一個ΔA量。在工作頻率ω一致和殼體結(jié)構(gòu)相同的情況下，在空的殼體時，F(xiàn)10和F20的數(shù)值(如取自同心電纜6處的、經(jīng)過檢波的微波的電壓)的大小是相同的。值F1譬如作為處于充有物料的殼體2的同心電纜6處的、經(jīng)過檢波的微波的電壓被檢測。值F1譬如是處于充有物料的殼體3的同心電纜6處的、經(jīng)過檢波的微波的檢測電壓。值F2譬如是處于充有物料的殼體3的同心電纜6處的、經(jīng)過檢波的微波的檢測電壓。
借助圖4所示的電路裝置描述了在值ε的綜合相加中產(chǎn)生的值ε′和ε"的求得。
為了防止高頻的(特別是千兆赫范圍內(nèi)的，如約6千兆赫的)微波反饋，一個微波發(fā)生器31經(jīng)由一個公開的環(huán)形器32把微波輸送給殼體2和3的同心電纜4。受殼體中的物料的影響的輸出信號經(jīng)過環(huán)形器33和34被輸往微波二極管36和37，微波二極管36和37，譬如為設(shè)在德國Boblingen(郵編為71034)的Hewlett-Packard公司的HP 8472B型，并把高頻微波轉(zhuǎn)換成與F1和F2相應(yīng)的直流電壓信號。殼體2的被一個放大器38放大的直流電壓信號以及殼體3的被一個放大器39放大的直流電壓信號被輸往一個用以形成F1和F2的差的差分電路41。差分電路41的輸出信號被輸往一個除法器42，此外，一個加法器43的輸出信號也被輸往該除法器42。加法器43的輸出信號相當(dāng)于由恒定的信號F10和F20構(gòu)成的和。在除法器42中，通過減法器41的差分信號和加法器43的累加信號相除形成的信號相當(dāng)于待測物質(zhì)的綜合介質(zhì)常數(shù)ε的實部ε′。
在加法器44中，由放大器38和39的輸出信號形成一個累加信號，該累加信號被輸往一個減法器46，在該減法器46中，從加法器43輸出的信號中減去以上累加信號。加法器43的輸出信號被輸往一個除法器47，在該除法器47中形成減法器46和加法器43的輸出信號的商。
除法器47的輸出信號相當(dāng)于綜合介電常數(shù)ε的虛部ε"，而綜合介電常數(shù)ε在一個綜合加法器48中可由ε′和ε"形成。可由相當(dāng)于這些關(guān)系的電信號中求出在一個通過殼體的香煙流中的煙草的質(zhì)量和/或濕度值。
為此，殼體2和3分別具有一個入口7、8和一個出口9、11。香煙流12在一由不導(dǎo)電材料，如石英制成的管形導(dǎo)向裝置13中被導(dǎo)向，沿箭頭15方向通過殼體。從而，避免煙末、灰塵或類似物質(zhì)進入殼體2和3導(dǎo)致故障。由導(dǎo)電材料，如金屬制成的管形套管14、16防止高額場通過殼體2和3的進、出口造成有障礙的幅射。
通過導(dǎo)向裝置13及香煙流12與殼體軸線17的同心設(shè)置，得到了一個具有最佳測量性能的對稱結(jié)構(gòu)。
圖5所示的設(shè)備與圖1和圖2所示的設(shè)備的區(qū)別在于，殼體2和3尚分別包括附加的、圓柱形的、譬如由一種適宜的陶瓷材料制成的、介電諧振器21及22。諧振器21及22可通過圖中未示出的墊板定位。導(dǎo)向裝置13及香煙流12可經(jīng)過通路23和24通過諧振器21及22。譬如為能求得諧振頻率，諧振器21具有一個可相對于諧振器21移動的部分21a。諧振器22也可具有一個相應(yīng)的，可相對移動的部分。通過介電諧振器21和22，可進一步提高測量的靈敏度和精度。
權(quán)利要求
1.一種通過對因存在煙草引起的高頻諧振裝置失諧的數(shù)據(jù)分析而測量煙草的綜合介電常數(shù)的設(shè)備，包括分別有一個殼體的兩個高頻諧振器，這兩個高頻諧振器中至少有一個高頻諧振器具有一個調(diào)整諧振頻率的調(diào)整裝置，本發(fā)明的設(shè)備還具有一個控制和數(shù)據(jù)分析單元，用于對一個高頻發(fā)射裝置和/或高頻諧振器進行控制，使兩個高頻諧振器被饋以相同頻率的高頻場，在不存在煙草的情況下，處于第一、第二高頻諧振器的不同預(yù)調(diào)諧振頻率的中央，在存在煙草的情況下，接收在兩個高頻諧振器中收到的高頻信號的幅度測量值并在其和值和差值的基礎(chǔ)上確定煙草的綜合介電常數(shù)，其特征在于，殼體(2、3)分別具有一個入口(7、8)和一個出口(9、11)，用以通過煙草加工流，特別是香煙流(12)。
2.按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，諧振器分別具有一個有利地對稱的殼體(2、3)，用于高頻電場的導(dǎo)線(4)通入殼體(2、3)并且用于接收測量信號的導(dǎo)線(6)從殼體(2、3)中引出。
3.按照權(quán)利要求1和/或2所述的設(shè)備，其特征在于，殼體為旋轉(zhuǎn)對稱的結(jié)構(gòu)，特別是圓柱結(jié)構(gòu)并且入口和出口是與殼體(2、3) 的軸線(17)同心設(shè)置的。
4.按照以上權(quán)利要求之一項或多項所述的設(shè)備，其特征在于，在殼體內(nèi)設(shè)有介電固定諧振器(21、22)。
5.按照權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，固定諧振器(21、22)具有為香煙流(12)而設(shè)的通路(23、24)。
6.按照以上權(quán)利要求之一項或多項所述的設(shè)備，其特征在于，設(shè)有一個用于香煙流(12)的、通過殼體(2、3)和根據(jù)情況通過固體諧振器(21、22)的、封閉的管式導(dǎo)向裝置(13)。
7.按照以上權(quán)利要求之一項或多項所述的設(shè)備，其特征在于，由導(dǎo)電材料，特別是金屬制成的管形套管(14、16)包圍殼體(2、3)的入口和出口(7、8、9、11)。
全文摘要
一種通過因存在煙草產(chǎn)生高頻諧振裝置失諧的數(shù)據(jù)分析來測量煙草綜合介電常數(shù)的設(shè)備，包括兩個高頻諧振器，其各有一殼體，至少一個諧振器具有諧振頻率調(diào)整裝置，該設(shè)備還有一控制和數(shù)據(jù)分析單元，對高頻發(fā)射裝置和/或高頻諧振器控制，使兩個諧振器被饋送相同頻率的高頻，在無煙草的情況下處于第一、二諧振器的不同預(yù)調(diào)諧振頻率的中央，在存在煙草的情況下，接收在兩個諧振器中高頻信號的幅度測量值并以其和值和差值確定煙草綜合介電常數(shù)，殼體各有一入口和一出口，用以通過煙草加工流，特別是香煙流。
文檔編號A24C5/34GK1153027SQ96110570
公開日1997年7月2日 申請日期1996年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月14日
發(fā)明者H·莫勒 申請人:豪尼機械制造股份公司