专利名称：烟支密度微波检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于烟草加工领域，涉及一种烟支密度检测装置。 技术背景
巻烟机在生产烟支的过程中，为保证烟支重量的基本恒定，通过检测烟 条密度并与重量控制系统配合， 一起完成烟支重量的控制。烟支密度的检测 方法很多，以往设备中采用较多的是通过放射性元素的透射量的检测来实现， 这种方法检测速度快、精度和稳定性高，但存在放射源霈要严格管理的缺点。 近年来出现了采用微波谐振检测的方法，该方法利用烟支通过微波电磁场时， 不同密度及含水量的烟条将会引起微波电磁场能量参数的不同变化的测量原 理，通过对能量参数检测，并通过信号分析，最终得到烟条的实时密度值。 微波谐振的检测方法与放射源检测的方法相比，存在着精度和稳定性较差的 缺点。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服已有技术的缺点，提供一种检测精度高和检测 稳定性好的烟支密度微波检测装置。
本实用新型所采用的技术方案是该烟支密度微波检测装置，由微波信 号产生电路、具有微波信号输入、输出端口的微波谐振腔、微波能量检测电 路及单片机、恒温装置组成，微波谐振腔处于恒温装置内，微波信号产生电 路产生的微波信号经微波信号输入端口注人微波谐振腔；经微波信号输出端 口接微波能量检测电路，微波能量检测电路的输出信号送单片机处理，特点 是所述微波信号产生电路采用双频频率合成信号发生电路和自动稳幅电路构 成，自动稳幅电路、微波谐振腔和微波能量检测电路均在恒温装置内。
所述的双频频率合成信号发生电路由晶体谐振电路、两个由单片机控制 的锁相环电路、可编程电路、高频开关切换芯片及微波锁相环电路组成，所 述两个锁相环电路均由分频监相器、积分运算电路、压控振荡器和功分电路 构成，所述双微波锁相环电路由监相器、积^M箅电路、压控振荡器、功分 电路和分频器构成，晶体谐振电路输出的频率信号分三路，两i^别进入两 个由单片机控制的锁相环电路，两个锁相环电路的输出接高频开关切换芯片 的输入端；第三路送入可编程电路，由可编程电路输出控制信号至高频开关
切换芯片，高频开关切换芯片的输出接双微波锁相环电路。
—所述的自动稳幅电路由微波放大电路、定向耦合器、检波电路、求和积 分运算电路、电调衰减器组成，双频频率合成信号进入电调衰减器，电调衰 减器的输出接微波放大电路，微波放大电路的输出接定向耦合器，定向m^ 器的输出一路接检波电路，另一路输出微波信号至微波谐振腔，检波电路的 输出与参考电压进入求和积分运算电路，求和积分运箅电路的输出进入电调
衰减器。
所述的微波信号能量检测电路由信号检波电路、温补检波电路、温补运
放电路、分时采样电路C、分时采样电路D、求和运箅放大电路、求差运算 放大电路、及两个A/D转换器组成，微波谐振腔的微波信号输出接信号检波 电路，信号检波电路、温补检波电路的输出进入温补运放电路，温补运放电 路的输出同时接分时釆样电路C与分时采样电路D，两分时釆样电路的输出 进入求和与求差运箅放大电路，求和与求差运箅放大电路的输出经两个A/D 转换器送入单片机处理。
本实用新型的工作原理如下所述双频频率合成信号发生电路产生频率 稳定的微波信号，通过高频开关实现两个频率信号的切换，微波信号经过稳 幅控制后输入到微波谐振腔，微波谐振腔谐振特性受烟条影响，输出的微波 信号经能量检测电路检测送单片机处理后获得烟支密度信息。由于自动稳幅 电路、微波谐振腔和微波能量检测电路均在恒温装置内，使进、出微波谐振 腔的微波信号能量的变化只与通过微波谐振腔的烟支密度有关，不受环境温 度的影响，确保检测的精度及稳定性。
双频频率合成信号发生电路由晶体谐振电路产生频率信号，共输出三路-其中两路信号作为锁相环的参考频率，两个锁相环电路硬件电路构成完全一 致，都是由压控振荡电路、功分电路、分频监相器、积分运箅电路构成的负 反馈锁相环路，通过单片机送不同的分频数a和b，使两个锁相环路输出不
同频率fl和flHAf，两个频率信号同时输出到高频开关切换芯片的两输入端；
第三路信号输入到可编程电路，经可编程电路分频后，产生一个占空比为1 1的脉冲信号，使用这个脉冲信号控制高频开关切换芯片，当脉冲信号高 低电平分别有效时，可使高频开关切换芯片两,别打开，而高低电平切换 时，可使得两l^言号切换输出，即可得到时分切换的单路双频信号，而脉冲 频率即为信号切换频率。双微波锁相环电路由监相器、积分运算电路、压控 振荡器、功分电路、分频电路组成，它们构成一个负反馈锁相环路。使用时 分切换的单路双频信号作为微波锁相环参考信号，当参考信号切换时微波合 成信号也随之切换，因为参考信号是时分切换的两个信号，所以得到的微波 信号即为单路输出的时分切换双微波信号。该信号被送入自动稳幅电路。
自动稳幅电路由微波放大电路、定向耦合器、检波电路、求和积分运箅 电路及电调衰减器组成，它们构成负反馈稳幅环路。时分切换双微波信号输 入到电调衰减器，经微波放大电路放大后，送入定向耦合器，定向耦合器按 比例耦合出部分功率，经检波器后产生一个检波电压与预置参考电压进行求 和积分运箅，求和积分运算电路输出电压反馈控制电调衰减器组成反馈回路 使微波信号功率恒定输出。检波电路为两路， 一路对微波信号进行检波，一 路对地检波，可有效消除温度和零点漂移对检波的影响。微波信号经功率自 动稳幅电路输出功率恒定的微波信号，该信号经微波信号输人端口注入微波
谐振腔，烟支通过微波谐振腔，微波谐振腔的频率,受烟条影响。采用微 波信号能量检测电路对微波谐振腔输出端口输出的微波信号进行检测，从而 得到烟支密度信息。
微波信号能量检测电路采用双路检波模式， 一路对微波i皆振腔输出端口 输出的微波信号进行检波， 一路对地温补检波，经温补运箅电路进行运箅， 运算方式是两路检波差值的两倍，温补检波可有效补偿因为温度变化和零点
漂移导致信号检波偏差得到纯净微波信号检波电压值。分时采样电路c和分
时采样电路D分别对温补运算电路输出的信号进行采样，使用两个相位相差 180度的脉冲信号发分别控制两个高速采样电路，两个采样电,别对双微 波信号的检波运算值进行采样，每个采样电路分别输出一种微波信号检波运 箅值。两个采样电路采样值经后端求和运放电路和A/D转换后得到两个频率
信号的能量和，即求和输出；两个采样电路的采样值经后端求差运放电路和 A/D转换后得到两个频率信号的能量差，即求差输出。将微波信号能量检测 电路输出的两个频率信号的求和输出与求差输出送入单片机进行分析处理即 可得到烟支密度信息。
本实用新型由于自动稳幅电路、微波谐振腔和微波能量检测电路均在恒 温装置内，进、出微波谐振腔的微波信号能量的变化只与通过微波i皆振腔的 烟支密度有关，不受环境温度的影响，确保检测的准确及稳定性。由于采用 双频频率合成信号发生电路产生一种与微波谐振腔频率接近的频率合成信 号，通过时分的方式实现两个频率的切换，通过自动稳幅电路实现微波信号 的能量恒定输出，微波信号能量检测电路采用双路检波模式，可有效丰唯因 为温度变化和零点漂移导致信号检波偏差得到纯净微波信号检波电压值，采 用了高速采样的分时采样电路C和分时采样电路D分别对温补运箅电路输出 的信号进行采样，采样精度高且速度快，输出的采样信号经求和运算放大电 路、求差运算放大电路后经A/D转换后送单片机分析处理得到烟支密度信息。 本实用新型所提供的烟支密度微波检测装置检测精度高、稳定性好和速度快。
图1是本实用新型所提供的烟支密度微波检测装置的结构框图2是本实用新型中双频频率合成信号发生电路的方框原理图3是本实用新型中自动稳幅电路的方框原理图4是本实用新型中微波信号能量检测电路的方框原理图5是本实用新型中恒温装置的实施方案图6是本实用新型中微波i皆振腔的结构剖面示意图7是本实用新型实施例中双频频率合成信号发生电路的电路原理图； 图8是本实用新型实施例中自动稳幅电路的电路原理图9是本实用新型实施例中微波信号能量检测电路的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图说明本实用新型的实施。由图1可知本实用新型由双频频 率合成信号发生电路、自动稳幅电路构成的微波信号产生电路、微波谐搌腔、 微波信号能量检测电路、单片机及恒温装置组成，自动稳幅电路、微波谐振 腔、微波信号能量检测电路均在恒温装置中，微波信号产生电路产生的黴波信
号经微波信号输入端口注入微波谐振腔；经微波信号输出端口微波能量检 测电路，微波能量检测电路的输出信号送单片机处理后得到烟支密度信息。 图2—图4分别是本实用新型中双频频率合成信号发生电路、自动稳幅电路 及微波能量检测电路的方框原理图，图7—图9分别是本实用新型实施例中 双频频率合成信号发生电路、自动稳幅电路及微波能量检测电路的电路原理 图。由图2、图7可知本实用新型中双频频率合成信号发生电路由晶体谐 振电路、两个由单片机控制的锁相环电路、可编程电路、高频开关切换芯片 及双微波锁相环路组成，由晶体谐振电路输出的频率信号分三路，两路分别 进入两个由单片机控制的锁相环电路，两个锁相环电路的输出接高频开关切 换芯片的输人端；第三路送入可编程电路，由可编程电路输出控制信号至高 频开关切换芯片，高频开关切换芯片的输出接双微波锁相环路。所述的两个 由单片机控制的锁相环电,别是分频监相器R、由运箅放大器D3及外围 电阻R4、 R5、电容C3构成的积^g算电路，由晶体管V,及其外围电阻R6 一R9、电感Li一L3、电容Q—《s、 二极管Vs构成的压控振荡器和由T形电 阻网络Ru)、 Rn、 R^构成的功分电路组成的锁相环电路A与分频监相器D2、
由运算放大器D4及外围电阻Ri5、 R16、电容C4构成的积分运箅电路，由晶 体管V2及其外围电阻Rn—R2C、电感U—U、电容C9"d2、 二极管V6构成
的压控振荡器和由T形电阻网络R^、 R22、 R23构成的功分电路组成的锁相环 电路B，分频监相器Di、 D2的数据输入端DA、时钟信号输入端CLK、使能 控制CE分别与单片机的数据总线、时钟总线及地址2、地址1相接，参考 频率输入端REF接晶体谐振电路Gl的输出，分频监相器Di、 D2的监相电 压输出端PD分别通过电阻R4、 Ru接运箅放大器D3、 D4的反相输入端，运 算放大器D3、 D4的输出分别接电感I^、 L5,晶体管Vi、 V2的集电极分别通
过电容Q3、 Cw接功分电路的电阻Ru)、 R21，功分电路的电阻Ru、 R23分别
接分频监相器Di、 D2的分频信号输入端F1，功分电路的电阻Rn、 &2接高 频切换开关的输入端，脉冲控制信号进人高频切换开关D5的控制信号输入端 A、 B，该脉冲控制信号是由晶体谐振电路G1输出、经可编程电路分频后产 生占空比为1 : 1的脉冲控制信号，图7中省略了可编程电路。所述双微波锁
相环，由监相器D7、由运箅放大器D6及外围电阻R24""R27、电容Cn构成的
积分运箅电路，压控振荡器VCO芯片D8和由T形电阻网络R2「R31构成的 功分电路及分频电路D9、 Du)构成，监相器D7的信号输入端IN1接高频切换 开关的输出端，其信号输出端T1、 T2接运算放大器D6的两输入端，运算放 大器D6的输出端通过电阻R28接压控振荡器VCO芯片D8的控制电压输入端VTUNE，压控振荡器VCO芯片Ds的频率信号输出端TFOUT接功分电路的 电阻Rw，功分电路的电阻R3,接分频电路D9、 D1Q，分频电路Du)的输出进 入监相器D7的信号输人端IN2。为保证良好的频率切换时间，作为参考信号 的两路锁相环,件电路完全一样，并采用占空比为1 : 1的脉冲信号控制高
频开关切换芯片直接切换锁相环频率参考，得到单路输出的时^Ha换双微波
信号。由图3、图8可知自动稳幅电路由微波放大电路、定向耦合器、检 波电路、求和积^M箅电路、电调衰减器组成。时分切换双微波信号输入到 电调衰减器，经微波放大电路放大后，送入定向耦合器，定向耦合器按比例 耦合出部分功率，经检波后产生一个检波电压与预置参考电压进行求和积分 运算，求和积分运算电路输出电压反馈控制电调衰减器组成反馈回路使 信号功率恒定输出。所述的微波放大电路由单片功率放大器D12、中功率放 大器Du组成；检波电路是由电阻R32、 R33、 R36、电感"、L1()、电容<:33及 检波管V3构成的信号检波电路和由电阻R34、 R35、 R37、电感Ln、电容C34 及检波管V4构成的对地检波电路组成;求和积分运算电路由运算放大器D17、 D18、 D^及外围电阻R38—R48、电容C26构成；电调衰减器Du的信号输人端 RFIN接双频频率合成信号发生电路的输出，其信号输出端RFOUT通过电容 C23接单片功率放大器D12的输入端，定向耦合器D14的输入接中功率放大器 D13的输出，定向耦合器D14的输出通过隔离器D15接微波谐振腔D16的微波
信号输入端口IN，其耦合输出通过电阻R33接信号检波电路的检波管V3，信 号检波电路、对地检波电路的输出分别通过电阻R39、 R^接求和积分运箅电
路中运箅放大器D17、 D18的同相输入端，求和积分运箅电路中运算放大器 D19的输出通过电阻R49接定调衰减器Du的电压输入端Vl。检波电路釆用双 微波管检波方式，两个检波管为同一管型， 一路对微波信号进行检波， 一路 对地检波，可有效消除温度和零点漂移对检波管的影响。为保证信号有足够 功率指标，微波放大电路采用单片放大和中功率放大结合的两级放大方式， 同时为了减少微波信号功率损耗，印制板采用微波板材和普通板材结合的复 合板材，定向耦合器和检波电路采用陶瓷微带电路实现。因为微波信号是时 分高速切换的双微波信号，所以要求自动稳幅电路的环路响应时间远小于微 波切换时间。有效调整求和电路的求和比例系数，调整稳幅功率与最大功率 的差值，使电调衰减器工作在线性衰减区内，同时适当选取求和积分电路环 路带宽，可保证自动稳幅环路的环路响应时间。由图4、图9可知微波信 号能量检测电路由信号检波电路、温补检波电路、温补运放电路、分时采样 电路C、分时采样电路D、求和运算放大电路、求差运算放大电路、及两个 A/D转换器组成，微波谐振腔的微波信号输出接信号检波电路，信号检波电 路、温补检波电路的输出进入温补运放电路，温补运放电路的输出同时接分 时采样电路C与分时采样电路D，两分时采样电路的输出进入求和与求差运 算放大电路，求和与求差运箅放大电路的输出经A/D转换器送入单片机处理。
微波信号能量检测电路的信号检波电路由电阻R52、 R53、 R55、电感Lu、 L14、 电容C36及检波管Vs构成，温补检波电路由电阻Rs。、 R51、 R54、电感Lu、
电容C35及检波管V7构成；温补运放电路由运算放大器D加、D2,及外围电阻
Rs6—R63构成；分时采样电路C、分时采样电路D分别由高速采样器D22、
D23构成；求和运算放大电路由运算放大器D24、 D26及外围电阻R68、 R 9、
R72、 R74、 R76、 R78、 R肌及电容C27构成；求差运算放大电路由运算放大器 D25、 D27及外围电阻R7。、 R7i、 R73、 R75、 R77、 1179及电容(:28构成；微波谐
振腔D^的微波信号输出接信号检波电路的电阻R53，温补检波、信号检波电
路中的电感Lu、 L"分别通过电阻Rs7、 Rs9接运算放大器D2。、 Dn的同相输
入端，运算放大器Du的输出端通过电阻R64、 R66分别接采样器D22、 D23的 输人端IN，脉冲控制信号分别通过电阻R65、 R67进入采样器D22、 D23的脉冲 控制信号输入端，采样器D22、 D23的输出通过电阻R6s、 R69进入运算放大器 D24的同相输入端，采样器D22、 D23的输出分别通过电阻R"、 R70进入运算 放大器D25的同相输人端和反相输入端，运箅放大器D26、 D27的输出分别通
过电阻R78、 R79接A/D转换器D28、 D29的信号输入端AIN， A/D转换器D28、 D29输出的求和信号与求差信号送入单片机分析、处理后，得到烟支密度信
息。该微波信号能量检测电路采用双管检波方式，两个检波管芯为同一管型， 一路对微波信号进行检波， 一路对地检波，经温补运箅电路进行运箅，运算 方式是两路检波差值的两倍，可有效补偿因为温度变化和零点漂移对检波管 的影响。采用两个相位相差180度的脉冲信号(脉冲信号的周期和输入双微 波信号切换周期相同，相位相同或者相位相差180度)分别控制两个采样器， 得到两个微波信号的检波电压值，更加提高了烟支密度检测值的精度。
图6是本实用新型中微波谐振腔的结构剖面示意图。由图可知微波谐 振腔由烟支通道l、腔体2、腔盖3、导管4、微波输入端口5及微波输出端 口 6组成，用螺钉将腔体2与腔盖3紧密固定，中间形成空心体烟支通道1， 所测烟支通过谐振腔时被微波照射，计箅微波特征值的变化即可确定所测烟 支的密度，谐振腔因此应具有良好的尺寸稳定性和形状的对称性。铁镍合金 4J36 (因瓦合金)的线膨胀系数只有普通金属的几十分之一，用于加工微波 谐振腔可满足尺寸稳定性的要求；空心体加工成圆柱体是由于易加工和可保 证对称的形体。另外，谐振腔的抗腐性和导电性也会对测量精度，因此采取 整体镀金处理。为避免烟草屑和灰尘进入腔体影响测量精度，烟支穿过谐振 腔时由耐磨的工程塑料导管4包围。图5是本实用新型中恒温装置的实施方 案图。这是一种可以快速加热和温度恒定的装置，用于保证微波谐振腔的恒 温和自动稳幅电路、微波信号能量检测电路工作在恒温状态。该恒温装置至 少包含有提供给被加热体能量的功率器件，可以为电阻式加热器或晶体管式 加热器；能够感温的传感器；能够读取温度并可提供控制的智能单元；控制 加热器工作的D/A转换；比例积分调节器及功放单元，由这几部分即可组成一个闭环恒温装置。为保证微波谐振腔和微波信号能量检測电路远离环境温 度，要求有足够功率加热器。为保证自动稳幅电路、微波谐振腔和徽波信号 能量检测电路的温度均匀性，可选择整体加热或分点加热方式。对于整体加 热，针对不同的被加热体定制相应形状的加热片，对于分点加热，在被加热 体上要求对称分布加热器，至少保证有两个或两个以上的加热器。为保证良 好的加热效果及保护加热器，要求加热器与被加热体之间有良好平滑的 。 为保证温度检测真实性与准确性，至少需要一个以上的温度传感器。单个温
度传感器应i爻置在被测体的相对中心位置，多个温度传感器则应在被測体上 均匀分布,温度传感器与被測温体应有直接的或通过第三方介质的良好接触。 为保证恒温装置的检测精度，要求有足够检测精度的温度传感器，为保证对 加热器的控制精度，要求至少8位的D/A转换器，采用比例积分PI调节方 式，保证恒温装置在温控点的平滑度。为保证加热器的正常运行，功放部分
应有足够的驱动能力。通过以上分析可得知本实用新型采取多项措施保证
了烟支密度微波检测装置的检测精度与稳定性，且具有测量速度快的特点， 同时装置还具有结构紧凑的优点。
权利要求1、一种烟支密度微波检测装置，由微波信号产生电路、具有微波信号输入、输出端口的微波谐振腔、微波能量检测电路及单片机、恒温装置组成，微波谐振腔处于恒温装置内，微波信号产生电路产生的微波信号经微波信号输入端口注入微波谐振腔；经微波信号输出端口接微波能量检测电路，微波能量检测电路的输出信号送单片机处理，其特征在于所述微波信号产生电路采用双频频率合成信号发生电路和自动稳幅电路构成，自动稳幅电路、微波谐振腔和微波能量检测电路均在恒温装置内。
2、 根据权利要求1所述的烟支密度微波检测装置，其特征在于所述的双频频率合成信号发生电路由晶体谐振电路、两个由单片机4控制的锁相环电路、 可编程电路、高频开关切换芯片及双微波锁相环电路组成，所述两个锁相环 电路均由分频监相器、积分运箅电路、压控振荡器和功分电路构成，所述双 微波锁相环电路由监相器、积分运箅电路、压控振荡器、功分电路和分频器 构成，晶体谐振电路输出的频率信号分三路，两路分别进入两个由单片机控制的锁相环电路，两个锁相环电路的输出接高频开关切换芯片的输人端；第 三路送入可编程电路，由可编程电路输出控制信号至高频开关切换芯片，高 频开关切换芯片的输出接双微波锁相环电路。
3、 根据权利要求1或2所述的烟支密度微波检测装置，其特征在于所述 的双频频率合成信号发生电路中两个由单片机控制的锁相环电,别是分频 监相器(Di)、由运箅放大器(D3)及外围电阻(R4、 R5)、电容(C3)构成 的积分运算电路、由晶体管(V。及其外围电阻(R6—R9)、电感(Lr~L3)、 电容(C5~C8)、 二极管(V5)构成的压控振荡器、由T形电阻网络(R1()、 Ru、 R12)构成的功分电路组成的锁相环电路A与分频监相器(D2)、由运算 放大器(D4)及外围电阻(R15、 R16)、电容(C4)构成的积^ii算电路、由 晶体管(v2)及其外围电阻(Rir~R2Q)、电感(L4一U)、电容(C9U、 二极管(V6)构成的压控振荡器、由T形电阻网络(R21、 R22、 R23)构成的 功分电路组成的锁相环电路B，分频监相器(Dp D2)的数据输入端(DA)、 时钟信号输人端(CLK)、使能控制(CE)分别与单片机的数据总线(DA)、 时钟总线(CLK)及地址2 (EN2)、地址1 (EN1)相接，参考频率输入端(REF)通过电容(d)、电阻(R2、 R。接晶体谐振电路(G。的输出，分 频监相器(D!、 D2)的监相电压输出端(PD)分别通过电阻(R4、 R15)接 运算放大器(D3、 D4)的反相输入端，运算放大器(D3、 D4)的输出分别 接电感(L" L5)，晶体管(、、V2)的集电极分别通过电容(C13、 C14)接 功分电路的电阻(R1Q、 R21)，功分电路的电阻(R12、 R23)分别接分频监相 器("、D2)的分频信号输入端(F1)，功分电路的电阻(R 、 R22)接高频 切换开关(D5)的输入端；脉冲控制信号进入高频切换开关(D5)控制信号 输入端(A、 B)，所述双微波锁相环电路由监相器(D7)、由运箅放大器(D6) 及外围电阻(R24—R27)、电容(C17)构成的积分运算电路、压控振荡器VCO 芯片(D8)、由T形电阻网络(R29—R31)构成的功分电路及分频电路(D9、 Dm)构成，监相器(D7)的信号输入端(INI)接高频切换开关的输出端， 其信号输出端(T1、 T2)接运算放大器(D6)的两输入端，运箅放大器(D6) 的输出通过电阻(R28)接压控振荡器VCO芯片(D8)的控制电压输入端 (VTUNE)，压控振荡器VCO芯片(D8)的频率信号输出端(TFOUT)接 功分电路的电阻(R29)，功分电路的电阻(R31)接分频电路(D9、 D1C)，分 频电路(Dm)的输出进入监相器(D7)的信号输入端(IN2)。
4、 根据权利要求1所述的烟支密度微波检测装置，，征在于所述的自 动稳幅电路由微波放大电路、定向耦合器、检波电路、求和积分运算电路、 电调衰减器组成，双频频率合成信号进入电调衰减器，电调衰减器的输出接 微波放大电路，微波放大电路的输出接定向耦合器，定向耦合器的输出一路 接检波电路，另一路输出微波信号至微波谐振腔，检波电路的输出与参考电 压进入求和积分运算电路，求和积分运算电路的输出进入电调衰减器。
5、 根据权利要求1或4所述的烟支密度微波检测装置，其特征在于所述 的自动稳幅电路中微波放大电路由单片功率放大器(D12)、中功率放大器(D13)组成；检波电路是由电阻(R32、 R33、 R36)、电感(L9、 L10)、电容(C33) 及检波管(V3)构成的信号检波电路和由电阻(R34、 R35、 R37)、电感(L )、 电容(C34)及检波管(V4)构成的对地检波电路组成；求和积分运箅电路由 运算放大器(D17、 D18、 D19)及外围电阻(R38_R48)、电容(C26)构成； 电调衰减器(D )的信号输入端(RFIN)接双频频率合成信号发生电路的 输出，其信号输出端(RFOUT)通过电容(C23)接单片功率放大器(D12) 的输入端，定向耦合器(D14)的输入接中功率放大器(D13)的输出，定向 耦合器(D14)的输出通过隔离器(D15)接微波谐振腔(D16)的微波信号输 人端口 (IN)，其耦合输出通过电阻(R33)接信号检波电路的检波管(V3)， 信号检波电路、对地检波电路的输出分别通过电阻(R39、 R4,)接求和积分 运算电路中运箅放大器(D17、 D18)的同相输入端，求和积分运算电路中运 算放大器(D19)的输出通过电阻(R49)接电调衰减器(Du)的电压输入端(Vl)。
6、 根据权利要求1所述的烟支密度微波检测装置，其特征在于所述的微 波信号能量检测电路由信号检波电路、温补检波电路、温补运放电路、分时 采样电路C、分时采样电路D、求和运箅放大电路、求差运算放大电路、及 两个A/D转换器组成，微波谐振腔的微波信号输出接信号检波电路，信号检 波电路、温补检波电路的输出进入温补运放电路，温补运放电路的输出同时 接分时采样电路C与分时采样电路D,两分时采样电路的输出进人求和与求 差运算放大电路，求和与求差运箅放大电路的输出经两个A/D转换器送入单 片机处理。
7、 根据权利要求1或6所述的烟支密度微波检测装置，其特征在于所述的微波信号能量检测电路中信号检波电路由电阻(R52、 R53、 R55)、电感(L13、 L14)、电容(C36)及检波管(V8)构成，温补检波电路由电阻(R5C、 R51、 R54)、电感(L12)、电容(C35)及检波管(V7)构成；温补运放电路由运算 放大器(D2。、 D21)及外围电阻(R56~~R63)构成；分时采样电路C、时采样 电路D分别由高速采样器(D22、 D23)构成；求和运算放大电路由运算放大 器(D24、 D26)及外围电阻(R68、 R69、 R72、 R74、 R76、 R78、 R8())及电容(C27) 构成；求差运箅放大电路由运箅放大器(D25、 D27)及外围电阻(R7。、 R71、 R73、 R75、 R77、 R79)及电容(C28)构成；微波谐振腔(D16)的微波信号输 出接信号检波电路的电阻(R53)，温补检波、信号检波电路中的电感(L12、 L14)分别通过电阻(R57、 R59)接运箅放大器(D2Q、 D21)的同相输人端， 运箅放大器(D21)的输出端通过电阻(Rw、分别接采样器(D22、 D23) 的输人端(IN)，脉冲控制信号分别通过电阻(R65、 R67)进人采样器(D22、 D23)的脉冲控制信号输入端，采样器(D22、 D23)的输出通过电阻(R68、 R69)进入运算放大器(D24)的同相输入端，采样器(D22、 D23)的输出分别 通过电阻(R71、 R7Q)进入运箅放大器(D25)的同相输人端和反相输人端， 运箅放大器(D26、 D27)的输出通过电阻分别通过(R78、 R79)接A/D转换 器(D28、 D29)的信号输入端(AIN)， A/D转换器(D28、 D29)的输出信号 送入单片机。
专利摘要本实用新型属于烟草加工领域，涉及一种烟支密度检测装置。该检测装置由微波信号产生电路、具有微波信号输入、输出端口的微波谐振腔、微波能量检测电路及单片机、恒温装置组成，微波信号产生电路产生的微波信号经微波信号输入端口注入微波谐振腔；经微波信号输出端口接微波能量检测电路，微波能量检测电路的输出信号送单片机处理，特点是所述微波信号产生电路采用双频频率合成信号发生电路和自动稳幅电路构成，自动稳幅电路、微波谐振腔和微波能量检测电路均在恒温装置内。该检测装置进、出微波谐振腔的微波信号能量的变化只与通过微波谐振腔的烟支密度有关，不受环境温度的影响，确保了检测的准确及稳定性。
文档编号G01N22/00GK201060170SQ20072002401
公开日2008年5月14日 申请日期2007年6月20日 优先权日2007年6月20日
发明者周志敏, 杰 张, 煜 张, 张红斌, 朱立军, 李可伟, 杜国锋, 王永军, 范国清, 陈向民 申请人:中国电子科技集团公司第四十一研究所;常德烟草机械有限责任公司;深圳市鸿捷源自动化系统有限公司