[发明专利]用于对运动的材料条的特性进行处理和测量的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对烟草加工业的运动的材料条的特性进行处理和测量的装置，该装置包括具有微波谐振器的微波测量机构和具有输出频率f₀的微波发生器，其中通过所述微波谐振器输送或者能够输送所述材料条。此外，本发明涉及一种用于相应的装置的微波测量机构以及一种用于对尤其烟草加工业的运动的材料条的特性进行处理和测量的方法，所述运动的材料条通过微波谐振器来输送，其中产生输出频率f₀。

本发明尤其涉及烟草加工业中的条形成和条加工的领域，也就是涉及制条机中的香烟条及过滤条的制造。比如在此制造香烟条，方法是首先将烟草抖散到条输送机上，用香烟纸带来包封所述烟草条并且随后从所述烟草条上定尺寸剪切具有多倍使用长度的香烟。烟草条或者过滤条的形成以及所述条的随后的切割或者定尺寸剪切以较高的速度进行。对于今天的香烟及过滤嘴制造机来说，10m/s的制条速度比较典型，其中对于100mm的区段长度来说产生每秒100次的切割节拍。

背景技术

香烟的质量依赖于香烟条中的烟草的状态。出于这个原因，在此规定对香烟条中的烟草的湿度和密度进行测量并且尤其对密度进行调节。此外在出现突然的且短时间的信号波动的情况下推断出异物的存在，其中接下来剔出相应的条段（Strangabschnitt）。

这在现代的香烟制造机中借助于微波测量机构来进行，所述微波测量机构具有至少一个微波谐振器壳体，像比如在DE 10 2004 017 597 B4中所公开的一样将烟草条导送穿过所述微波谐振器壳体，该专利文件的专利申请说明书应该内容完整地接纳在本专利申请中。其中公开了具有构造为空心圆筒的形式的谐振器腔室的谐振器壳体，所述谐振器腔室关于香烟条对称地布置。在此设置了耦合输入天线和耦合输出天线，借助于所述耦合输入天线和耦合输出天线来耦合输入微波信号用于在所述谐振器腔室中激发振动并且又耦合输出所透射的部分。

借助于微波谐振器进行的测量利用这样的物理状况，即微波谐振器中的微波场的谐振曲线在微波谐振器中存在材料条的情况下发生变化。原则上测量通过所述谐振器导送的材料条的复合的电介质常数。所述复合的电介质常数具有实数部分和虚数部分或者说量和相位。在所述复合的电介质常数的这两个特征值中，包含了所述条的密度和含水量的信息。密度和含水量的变化导致所述两个特征值的表征的变化并且由此导致所述微波谐振器的谐振曲线的表征的变化。

相对于未加载的微波谐振器，在存在条材料的情况下谐振曲线的最大值或者说最小值朝较低的频率移动。此外所述谐振曲线展宽。所述材料条的密度的变化和湿度的变化相应地产生所述谐振曲线的位置、高度和宽度的自身的特别的变化。如果测量所述谐振曲线的至少两个测量参量，那么因此可以在条密度和条湿度的测量值的测量精度及函数上的依赖性的相互关系的范围内彼此独立地确定所述密度和湿度。

用于对微波谐振器测量信号进行分析的分析线路从EP 0 791 823 A2中得到公开，该专利文件的专利申请说明书同样应该内容完整地接纳到本专利申请中。在此产生多个独立的测量参量，方法是向所述谐振器输送具有至少两种不同的频率的微波，利用所述微波来对谐振曲线的一部分进行扫描。谐振的移动通过所述谐振器的未受到材料影响的谐振曲线与受到材料影响的谐振曲线的比较来检测，并且衰减通过在使用所输送的微波的频率的情况下产生的谐振曲线的振幅的比较来检测。从所测量的信号的级别和沿的陡度中来重新设计烟草条的密度和湿度。

关于用于未加载的微波谐振器的谐振曲线如此对微波信号的基频进行调节，使得其处于所述谐振曲线的沿之一的拐点上。经过调制的至少两种频率在相同的沿上处于所述拐点的上方和下方。在数字实例中，作为输入频率，在此列举5.79GHz和5.81GHz，也就是5.8GHz±10MHz。在所述两种频率之间，每5μs切换一次，也就是说以100kHz的频率进行切换。所述微波输出信号通过循环器和微波二极管来整流并且通过模拟-数字转换器传输给分析机构。

这种处理方式在实际上是有限度的。因此在测量时在工作频率固定时在谐振曲线的沿上进行测量，优选在未装载的谐振器的谐振的沿的拐点中进行测量。在谐振器中的材料量较小时，在这种情况下仅仅观察到微小的信号变化，而在材料量较大时则出现较大的也可能导致过调制的信号变化。微小的信号变化意味着，测量的精度变差并且条密度和条湿度的区别效果变差。在出现较小的信号变化时所述系统应该还总是可靠地工作，所述较小的信号变化因此向微波信号处理提出较高的精度要求。由于这些较高的要求，所有组件必须以很高的精度来制造和安装，这相应地引起较高的成本。