微波條測量裝置、方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種微波條測量裝置，尤其用于測量煙草加工行業的材料條的性質，該微波條測量裝置具有一微波共振器殼體，該微波共振器殼體具有至少一個構造成微波共振器的基本上空心柱體形或長方體形的內腔，所述內腔能通過材料條穿透，其中，微波共振器的端部面在微波共振器的對稱軸線中具有用于材料條的中心的穿引開口，所述微波條測量裝置還具有兩個天線，它們為了將微波測量場耦合輸入微波共振器中以及耦合輸出而布置在微波共振器中。本發明還涉及一種用于運行相應的微波條測量裝置的方法以及一種應用。
[0002]本發明尤其涉及煙草加工行業中的條形成和條加工的領域，即在成條機中產生香煙條和過濾嘴條。例如通過如下方式產生香煙條，首先將煙草運送(aufschauert)到條輸送機上，將煙草條利用包裹紙帶包裹并且接著從煙草條上切斷出多倍使用長度的香煙。煙草條或過濾嘴條的形成以及條的接下來的切割或者說切斷以高的速度進行。典型地在如今的香煙制造機和過濾嘴制造機中，條速度為lOm/s，其中，在100mm區段長度的情況下切割節奏為每秒100。
【背景技術】
[0003]香煙的品質取決于香煙條中的煙草的狀態。出于該原因規定，測量香煙條中的煙草的濕度和密度且尤其調節密度。此外，在突然的且短時間的信號波動的情況下，排除異物的存在，其中，相應的條區段隨后被剔出。相應的監控也在形成過濾嘴條的情況下進行。
[0004]這在現代的香煙制造機中借助于微波測量裝置發生，其具有至少一個微波共振器殼體，煙草條穿過該微波共振器殼體引導。
[0005]這種共振器殼體從DE 198 54 550 B4中公開，其公開內容應該完全納入到本申請中。那里所示的用于微波的共振器殼體被煙草加工行業的條穿透并且由具有較低的溫度膨脹系數的金屬性材料制成。為了檢測條材料的質量和/或濕度，向共振器殼體供應微波。殼體具有一溫度調節系統，該溫度調節系統具有一用于殼體的溫度的傳感器和一熱晶體管，其中，傳感器以如下方式控制熱晶體管，即其損失熱將殼體的溫度至少近似恒定地維持在周圍溫度以上。
[0006]此外，從DE 10 2011 083 051 A1中公開了一種微波共振器殼體，其具有至少一個構造成微波共振器的基本上空心柱體形的內腔，該內腔可通過煙草加工行業的條穿透并且可向該內腔供應微波，其中，微波共振器的端部面在微波共振器的對稱軸線中具有用于材料條的中心的穿引開口，其中，兩個端部面中的至少一個在一環形區域中圍繞所述穿引開口通入到一環繞的并且徑向向內突出的凸緣中，其內開口形成一用于材料條的穿引開口并且其具有一與形成微波共振器的內腔相背離的背面，在該背面上殼體的內直徑相對于穿引開口的直徑在形成環形鏟削部的情況下擴展。具有相應的鏟削部的凸緣引起了微波場到材料條中的進入深度被提高并且微波場沿著條方向的延伸被強烈地限定。由此不僅位置分辨率而且針對條質量或針對條的中央的異物的敏感度被提高。

【發明內容】

[0007]相對于現有技術，本發明的任務是，提出一種微波條測量裝置、一種用于運行相應的微波條測量裝置的方法和該微波條測量裝置的一種應用，利用它們能夠實現煙草加工行業的材料條的性質的更好的測量。
[0008]該任務通過一種微波條測量裝置解決，其尤其用于測量煙草加工行業的材料條的性質，該微波條測量裝置具有一微波共振器殼體，該微波共振器殼體具有至少一個構造成微波共振器的基本上空心柱體形或長方體形的內腔，所述內腔能通過材料條穿透，其中，微波共振器的端部面在微波共振器的對稱軸線中具有用于材料條的中心的穿引開口，所述微波條測量裝置還具有兩個天線，它們為了將微波測量場耦合輸入(Einkopplung)微波共振器中以及耦合輸出(Auskopplung)而布置在微波共振器中，該微波條測量裝置如此改進，SP至少一個天線從一個端部面至另一個端部面地完全穿透微波共振器并且在微波共振器之外在一個側面與微波發生器和/或測量電子裝置傳導地連接或能連接并且在相對置的側面與地極傳導地連接或能連接。
[0009]本發明基于如下基本思想，通過使用天線，它們從一個端部面至另一個端部面地完全穿透柱體形或長方體形的微波共振器并且在一個側面與地極傳導地連接或可連接，由迄今為止所遵循的微波測量場到微波共振器中的主要電容的耦合輸入和耦合輸出過渡到感應的耦合輸入和耦合輸出。在根據本發明的共振器的有振動能力的模式的感應的耦合輸入中，該感應的耦合輸入首要地經由磁場激勵。在電的耦合輸入的情況下這經由電場進行。感應的耦合輸入相對于電的耦合輸入具有如下優點，即激勵場更干凈地耦合輸入到共振器的場中并且出現較少的場失真。這也減小了入口和出口之間的寄生的直接耦合。這導致了，微波共振器的共振曲線具有更好的對稱性并且外部的品質因子經由天線的位置來確定，而不是像在電的耦合輸入的情況下取決于“天線”的長度。因此不需要長度的調節。
[0010]此外，也可以特別簡單地調節出很小的外部品質因子，其導致強烈的耦合。在非根據本發明的電的耦合輸入的情況下，這以如下方式導致了強烈的場失真，即共振器的固有的振動模式，尤其在具有損失的負載下，幾乎無法被激勵。在感應的耦合輸入的情況下相反，還可測量共振器曲線。這種很小的外部品質因子在測量具有強烈的損失的材料的情況下，例如在較高負載活性炭的情況下是特別有利的。
[0011]在電的或同義地說在電容的耦合輸入的情況下的場失真由通常用作耦合輸入天線和耦合輸出天線的長的金屬性銷釘的端部處的高的電場強度所引起。耦合的強度通常通過銷釘的長度來調節。耦合強度隨著銷釘到共振器中的進入深度而提高。經由耦合也可以調節共振器的外部品質因子，其中，該品質因子隨著升高的耦合強度而下降。
[0012]目前在試運行前調節出正確的耦合強度，方式為，金屬性的銷釘利用調節螺釘從相反側壓入。調節螺釘安裝在專門的共振器蓋子中。在出口位置中，銷釘必須比在其最終位置中更深地進入到共振器中，因為它們的進入深度可以利用調節螺釘僅被減小。該調節的方式利用根據本發明的磁性的或者同義地說感應的耦合而取消。
[0013]關于應該被激勵的共振器的所希望的固有波或振動模式，這在柱體形的共振器的情況下是TMm。模式(也叫做EM。模式)。其在共振器的中心具有其電場的最大值并且在殼體壁的附近具有磁場強度的最大值。構造成伸入的銷釘的天線的場雖然與所希望的模式耦合，但也在較高的程度上與共振器的更高的模式耦合。更高的模式可能在被激勵的頻率下不具有擴散能力，并且它們僅以強阻尼的形式、所謂的漸逝模式存在。更高模式的激勵導致了天線的直接耦合。不希望的耦合隨著頻率而升高并且是針對存在的共振器的共振曲線的特征性非對稱性的原因。例如在使用共振跟蹤方法(Resonanzfolgeverfahren)的情況下，會出現共振器頻率的計算錯誤，因為共振曲線的概算的前提是對稱的曲線走向。
[0014]磁性的耦合輸入以更小的程度激勵更高的模式并且導致了更好的、不失真的耦合輸入以及從入口到出口的更少的直接的過親合(flberkopplung)。由此得到了近似對稱的共振曲線，從而在共振跟蹤方法和其它可能的方法的情況下得出較少的錯誤并且實現了更好的模式化。
[0015]優選兩個天線從一個端部面至另一個端部面地完全穿透微波共振器。由此確保了，進行微波場到微波共振器中并且從中出來的最佳的感應的耦合輸入和耦合輸出。但在本發明的框架中也設置成，進行混合的耦合輸入和耦合輸出，例如感應的耦合輸入和至少部分的電容的耦合輸出，或者反過來。
[0016]在一種有利的改進中設置成，一個天線或多個天線的與地極連接的一個側面或多個側面在微波共振器的一個端部面上與微波共振器殼體傳導地連接，從而所述一個天線或所述多個天線與微波共振器殼體形成一個或多個感應回路。每個單獨的相應構造的天線在此形成與微波共振器殼體的感應回路。在微波殼體和相應的天線之間圍出的面積對耦合輸入強度產生影響。該面積越大，則耦合輸入越強且因此微波共振器的品質因子(GUte)越小。
[0017]天線優選基本上平行于微波共振器的縱軸線布置。這能夠實現與柱體形的共振器中的TMM。模式或長方體性的共振器的中的相應模式的最佳的耦合輸入。
[0018]在本發明的一種有利的改進中設置成，從一個端部面至另一個端部面地完全穿透微波共振器的至少一個天線至少區段地在其軸向對稱性上中斷(gebrochen)并且可轉動支承地布置在微波共振器中。通過如下方式，即在其軸向對稱性上至少區段地中斷的天線是可轉動地支承的，可以通過天線的轉動來調節感應回路的面積且因此調節耦合輸入或耦合輸出的強度和微波共振器的品質因子。在軸向對稱性中斷的情況下，天線的至少一個區段支承在轉動軸線之外，從而其在天線轉動的情況下靠近或遠離共振器殼體的側壁。由于磁場的場矢量在TMm。模式的情況下平行于柱體形的外壁布置，因此在外部的共振器壁和天線之間的有效面積通過天線的轉動且因此通過耦合輸入強度或耦合輸出強度而改變。這相應地適用于長方體形的共振器。
[0019]為此有利的是，可轉動支承的天線在其與地極連接的一端具有螺紋，其利用該螺紋可旋入到形成微波共振器殼體的蓋子的端部面中，其中，尤其在天線的地極側的端部面上，尤其布置螺絲刀槽或十字槽和/或翼形螺釘。這樣，轉動元件或槽可以用于，調節耦合輸入強度或耦合輸出強度以及必要時共振器的品質因子。
[0020]在一種優選的改進中，可轉動支承的天線在其與地極相對置的端部上通過介電的過渡部在形成