用於測量菸草的綜合介電常數的設備的製作方法

2023-06-17 10:28:56 1

專利名稱：用於測量菸草的綜合介電常數的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於通過對因存在菸草引起的高頻諧振裝置失諧的數據分析而測量菸草的綜合介電常數的設備，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於調整諧振頻率的調整裝置，本發明的設備還具有一個控制和數據分析單元，可用以對一個高頻發射裝置和/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，在不存在菸草的情況下處於第一和第二高頻諧振器的不同預調諧振頻率的中央，並在存在菸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並在其和值和差值的基礎上確定菸草的綜合介電常數。
德國專利4342505描述了一種上述類型的測量設備，其中，設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，使具有傳導能力的殼體段對高頻諧振器屏蔽，防止相互影響並使其讓電磁場通過的殼體段面對待測物質。這意味著，只有散射場向外發射並可透入試樣(如菸草)，但對小的和快速運動中的試樣，如菸草加工工業中的「流」，如香菸流而言，這會損害測試靈敏度和精度。這種連續地被切為單或雙使用長度香菸的香菸流由粘合的香菸紙包覆的菸絲流構成。香菸流中的菸草流量(菸草量/單位長度)至少沿較長路徑上應儘可能是恆定的。為能控制香菸流中的菸草填充量，須首先檢測菸草的流量。為此，當前利用了幅射(β幅射或紅外幅射)技術，幅射的衰減是衡量測量範圍內的菸草量的尺度。藉助高頻對菸草流量進行測量的技術也已公開。根據與流量相關的測量信號可對用香菸紙條包覆前的菸草流的形成進行控制，使流量至少近似恆定。為此，採用一個所謂的微調器或均衡器，受與流量相關的測量信號的控制，使該微調器或均衡器從運動中的菸草流中或多或少地除去一些菸草，以便保持流量恆定。譬如美國專利4875494描述了一種相應的設備。
本發明的任務在於繼續改進德國專利4342505描述的測量設備。
按照本發明，解決以上任務的技術方案在於，殼體分別具有一個入口和一個出口，用以讓菸草加工的菸草流，特別是香菸流通過。菸草加工的其它流包括用於香菸的其它煙料，如合成的煙料、過濾材料或小雪茄菸草或雪茄菸草。
本發明的設備的優點在於具有更高的靈敏度和精度。
從屬權利要求描述了本發明的其它實施形式。
藉助實施例詳細說明本發明。
附圖所示為

圖1本發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在兩個殼體內有和無充填料時的諧振曲線的變化，圖4用於求得通過殼體的物料的介電常數的實部和虛部的判讀電路簡圖，圖5一個具有兩個其內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為其表現形式的諧振器。這兩個殼體為旋轉對稱結構、在本實施例中為圓柱形結構並且由導電的材料，如銅構成。這些殼體也可具有其它的旋轉對稱形狀或有別於此的形狀、如多邊形形狀。具有圖中未示出的、但業已公開的耦合線的同心電纜4和6用於對高頻電磁場(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、用於對諧振頻率進行調節的、在最簡單的情況下為金屬螺釘結構的裝置。在這裡被強調引用的德國專利43 42505詳細描述了高頻諧振裝置1所實施的、用於確定綜合介電常數的測量方法。該方法導致如下用於確定綜合介電常數Δε的最終方程propF1-F2F10+F20]]>作為綜合介電常數ε的實部，其中，三角代表有待測物質通過的殼體2和3與空的殼體之間的差，propF10+F20-(F1+F2)F10+F20]]>作為綜合介電常數的虛部，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約等於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，藉助諧振曲線f10、f20以及在殼體被待測物質填充或被待測物質通過時藉助諧振曲線f1、f2來求得F1、F2、F10、F20的數值。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被調得稍低於和稍高於饋給兩個殼體的微波的工作頻率ω。在殼體充有待測物質的情況下，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一致和殼體結構相同的情況下，在空的殼體時，F10和F20的數值(如取自同心電纜6處的、經過檢波的微波的電壓)的大小是相同的。值F1譬如作為處於充有物料的殼體2的同心電纜6處的、經過檢波的微波的電壓被檢測。值F1譬如是處於充有物料的殼體3的同心電纜6處的、經過檢波的微波的檢測電壓。值F2譬如是處於充有物料的殼體3的同心電纜6處的、經過檢波的微波的檢測電壓。
藉助圖4所示的電路裝置描述了在值ε的綜合相加中產生的值ε′和ε"的求得。
為了防止高頻的(特別是千兆赫範圍內的，如約6千兆赫的)微波反饋，一個微波發生器31經由一個公開的環形器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過環形器33和34被輸往微波二極體36和37，微波二極體36和37，譬如為設在德國Boblingen(郵編為71034)的Hewlett-Packard公司的HP 8472B型，並把高頻微波轉換成與F1和F2相應的直流電壓信號。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的輸出信號相當於由恆定的信號F10和F20構成的和。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於待測物質的綜合介質常數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的輸出信號相當於綜合介電常數ε的虛部ε"，而綜合介電常數ε在一個綜合加法器48中可由ε′和ε"形成。可由相當於這些關係的電信號中求出在一個通過殼體的香菸流中的菸草的質量和/或溼度值。
為此，殼體2和3分別具有一個入口7、8和一個出口9、11。香菸流12在一由不導電材料，如石英製成的管形導向裝置13中被導向，沿箭頭15方向通過殼體。從而，避免煙末、灰塵或類似物質進入殼體2和3導致故障。由導電材料，如金屬製成的管形套管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。
通過導向裝置13及香菸流12與殼體軸線17的同心設置，得到了一個具有最佳測量性能的對稱結構。
圖5所示的設備與圖1和圖2所示的設備的區別在於，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製成的、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。導向裝置13及香菸流12可經過通路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具有一個可相對於諧振器21移動的部分21a。諧振器22也可具有一個相應的，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。
權利要求
1.一種通過對因存在菸草引起的高頻諧振裝置失諧的數據分析而測量菸草的綜合介電常數的設備，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整諧振頻率的調整裝置，本發明的設備還具有一個控制和數據分析單元，用於對一個高頻發射裝置和/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，在不存在菸草的情況下，處於第一、第二高頻諧振器的不同預調諧振頻率的中央，在存在菸草的情況下，接收在兩個高頻諧振器中收到的高頻信號的幅度測量值並在其和值和差值的基礎上確定菸草的綜合介電常數，其特徵在於，殼體(2、3)分別具有一個入口(7、8)和一個出口(9、11)，用以通過菸草加工流，特別是香菸流(12)。
2.按照權利要求1所述的設備，其特徵在於，諧振器分別具有一個有利地對稱的殼體(2、3)，用於高頻電場的導線(4)通入殼體(2、3)並且用於接收測量信號的導線(6)從殼體(2、3)中引出。
3.按照權利要求1和/或2所述的設備，其特徵在於，殼體為旋轉對稱的結構，特別是圓柱結構並且入口和出口是與殼體(2、3) 的軸線(17)同心設置的。
4.按照以上權利要求之一項或多項所述的設備，其特徵在於，在殼體內設有介電固定諧振器(21、22)。
5.按照權利要求4所述的設備，其特徵在於，固定諧振器(21、22)具有為香菸流(12)而設的通路(23、24)。
6.按照以上權利要求之一項或多項所述的設備，其特徵在於，設有一個用於香菸流(12)的、通過殼體(2、3)和根據情況通過固體諧振器(21、22)的、封閉的管式導向裝置(13)。
7.按照以上權利要求之一項或多項所述的設備，其特徵在於，由導電材料，特別是金屬製成的管形套管(14、16)包圍殼體(2、3)的入口和出口(7、8、9、11)。
全文摘要
一種通過因存在菸草產生高頻諧振裝置失諧的數據分析來測量菸草綜合介電常數的設備，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整裝置，該設備還有一控制和數據分析單元，對高頻發射裝置和/或高頻諧振器控制，使兩個諧振器被饋送相同頻率的高頻，在無菸草的情況下處於第一、二諧振器的不同預調諧振頻率的中央，在存在菸草的情況下，接收在兩個諧振器中高頻信號的幅度測量值並以其和值和差值確定菸草綜合介電常數，殼體各有一入口和一出口，用以通過菸草加工流，特別是香菸流。
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 優先權日1995年7月14日
發明者H·莫勒 申請人:豪尼機械製造股份公司