微波条测量装置、方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微波条测量装置，尤其用于测量烟草加工行业的材料条的性质，该微波条测量装置具有一微波共振器壳体，该微波共振器壳体具有至少一个构造成微波共振器的基本上空心柱体形或长方体形的内腔，所述内腔能通过材料条穿透，其中，微波共振器的端部面在微波共振器的对称轴线中具有用于材料条的中心的穿引开口，所述微波条测量装置还具有两个天线，它们为了将微波测量场耦合输入微波共振器中以及耦合输出而布置在微波共振器中。本发明还涉及一种用于运行相应的微波条测量装置的方法以及一种应用。
[0002]本发明尤其涉及烟草加工行业中的条形成和条加工的领域，即在成条机中产生香烟条和过滤嘴条。例如通过如下方式产生香烟条，首先将烟草运送(aufschauert)到条输送机上，将烟草条利用包裹纸带包裹并且接着从烟草条上切断出多倍使用长度的香烟。烟草条或过滤嘴条的形成以及条的接下来的切割或者说切断以高的速度进行。典型地在如今的香烟制造机和过滤嘴制造机中，条速度为lOm/s，其中，在100mm区段长度的情况下切割节奏为每秒100。
【背景技术】
[0003]香烟的品质取决于香烟条中的烟草的状态。出于该原因规定，测量香烟条中的烟草的湿度和密度且尤其调节密度。此外，在突然的且短时间的信号波动的情况下，排除异物的存在，其中，相应的条区段随后被剔出。相应的监控也在形成过滤嘴条的情况下进行。
[0004]这在现代的香烟制造机中借助于微波测量装置发生，其具有至少一个微波共振器壳体，烟草条穿过该微波共振器壳体引导。
[0005]这种共振器壳体从DE 198 54 550 B4中公开，其公开内容应该完全纳入到本申请中。那里所示的用于微波的共振器壳体被烟草加工行业的条穿透并且由具有较低的温度膨胀系数的金属性材料制成。为了检测条材料的质量和/或湿度，向共振器壳体供应微波。壳体具有一温度调节系统，该温度调节系统具有一用于壳体的温度的传感器和一热晶体管，其中，传感器以如下方式控制热晶体管，即其损失热将壳体的温度至少近似恒定地维持在周围温度以上。
[0006]此外，从DE 10 2011 083 051 A1中公开了一种微波共振器壳体，其具有至少一个构造成微波共振器的基本上空心柱体形的内腔，该内腔可通过烟草加工行业的条穿透并且可向该内腔供应微波，其中，微波共振器的端部面在微波共振器的对称轴线中具有用于材料条的中心的穿引开口，其中，两个端部面中的至少一个在一环形区域中围绕所述穿引开口通入到一环绕的并且径向向内突出的凸缘中，其内开口形成一用于材料条的穿引开口并且其具有一与形成微波共振器的内腔相背离的背面，在该背面上壳体的内直径相对于穿引开口的直径在形成环形铲削部的情况下扩展。具有相应的铲削部的凸缘引起了微波场到材料条中的进入深度被提高并且微波场沿着条方向的延伸被强烈地限定。由此不仅位置分辨率而且针对条质量或针对条的中央的异物的敏感度被提高。
【发明内容】
[0007]相对于现有技术，本发明的任务是，提出一种微波条测量装置、一种用于运行相应的微波条测量装置的方法和该微波条测量装置的一种应用，利用它们能够实现烟草加工行业的材料条的性质的更好的测量。
[0008]该任务通过一种微波条测量装置解决，其尤其用于测量烟草加工行业的材料条的性质，该微波条测量装置具有一微波共振器壳体，该微波共振器壳体具有至少一个构造成微波共振器的基本上空心柱体形或长方体形的内腔，所述内腔能通过材料条穿透，其中，微波共振器的端部面在微波共振器的对称轴线中具有用于材料条的中心的穿引开口，所述微波条测量装置还具有两个天线，它们为了将微波测量场耦合输入(Einkopplung)微波共振器中以及耦合输出(Auskopplung)而布置在微波共振器中，该微波条测量装置如此改进，SP至少一个天线从一个端部面至另一个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个侧面与微波发生器和/或测量电子装置传导地连接或能连接并且在相对置的侧面与地极传导地连接或能连接。
[0009]本发明基于如下基本思想，通过使用天线，它们从一个端部面至另一个端部面地完全穿透柱体形或长方体形的微波共振器并且在一个侧面与地极传导地连接或可连接，由迄今为止所遵循的微波测量场到微波共振器中的主要电容的耦合输入和耦合输出过渡到感应的耦合输入和耦合输出。在根据本发明的共振器的有振动能力的模式的感应的耦合输入中，该感应的耦合输入首要地经由磁场激励。在电的耦合输入的情况下这经由电场进行。感应的耦合输入相对于电的耦合输入具有如下优点，即激励场更干净地耦合输入到共振器的场中并且出现较少的场失真。这也减小了入口和出口之间的寄生的直接耦合。这导致了，微波共振器的共振曲线具有更好的对称性并且外部的品质因子经由天线的位置来确定，而不是像在电的耦合输入的情况下取决于“天线”的长度。因此不需要长度的调节。
[0010]此外，也可以特别简单地调节出很小的外部品质因子，其导致强烈的耦合。在非根据本发明的电的耦合输入的情况下，这以如下方式导致了强烈的场失真，即共振器的固有的振动模式，尤其在具有损失的负载下，几乎无法被激励。在感应的耦合输入的情况下相反，还可测量共振器曲线。这种很小的外部品质因子在测量具有强烈的损失的材料的情况下，例如在较高负载活性炭的情况下是特别有利的。
[0011]在电的或同义地说在电容的耦合输入的情况下的场失真由通常用作耦合输入天线和耦合输出天线的长的金属性销钉的端部处的高的电场强度所引起。耦合的强度通常通过销钉的长度来调节。耦合强度随着销钉到共振器中的进入深度而提高。经由耦合也可以调节共振器的外部品质因子，其中，该品质因子随着升高的耦合强度而下降。
[0012]目前在试运行前调节出正确的耦合强度，方式为，金属性的销钉利用调节螺钉从相反侧压入。调节螺钉安装在专门的共振器盖子中。在出口位置中，销钉必须比在其最终位置中更深地进入到共振器中，因为它们的进入深度可以利用调节螺钉仅被减小。该调节的方式利用根据本发明的磁性的或者同义地说感应的耦合而取消。
[0013]关于应该被激励的共振器的所希望的固有波或振动模式，这在柱体形的共振器的情况下是TMm。模式(也叫做EM。模式)。其在共振器的中心具有其电场的最大值并且在壳体壁的附近具有磁场强度的最大值。构造成伸入的销钉的天线的场虽然与所希望的模式耦合，但也在较高的程度上与共振器的更高的模式耦合。更高的模式可能在被激励的频率下不具有扩散能力，并且它们仅以强阻尼的形式、所谓的渐逝模式存在。更高模式的激励导致了天线的直接耦合。不希望的耦合随着频率而升高并且是针对存在的共振器的共振曲线的特征性非对称性的原因。例如在使用共振跟踪方法(Resonanzfolgeverfahren)的情况下，会出现共振器频率的计算错误，因为共振曲线的概算的前提是对称的曲线走向。
[0014]磁性的耦合输入以更小的程度激励更高的模式并且导致了更好的、不失真的耦合输入以及从入口到出口的更少的直接的过親合(flberkopplung)。由此得到了近似对称的共振曲线，从而在共振跟踪方法和其它可能的方法的情况下得出较少的错误并且实现了更好的模式化。
[0015]优选两个天线从一个端部面至另一个端部面地完全穿透微波共振器。由此确保了，进行微波场到微波共振器中并且从中出来的最佳的感应的耦合输入和耦合输出。但在本发明的框架中也设置成，进行混合的耦合输入和耦合输出，例如感应的耦合输入和至少部分的电容的耦合输出，或者反过来。
[0016]在一种有利的改进中设置成，一个天线或多个天线的与地极连接的一个侧面或多个侧面在微波共振器的一个端部面上与微波共振器壳体传导地连接，从而所述一个天线或所述多个天线与微波共振器壳体形成一个或多个感应回路。每个单独的相应构造的天线在此形成与微波共振器壳体的感应回路。在微波壳体和相应的天线之间围出的面积对耦合输入强度产生影响。该面积越大，则耦合输入越强且因此微波共振器的品质因子(GUte)越小。
[0017]天线优选基本上平行于微波共振器的纵轴线布置。这能够实现与柱体形的共振器中的TMM。模式或长方体性的共振器的中的相应模式的最佳的耦合输入。
[0018]在本发明的一种有利的改进中设置成，从一个端部面至另一个端部面地完全穿透微波共振器的至少一个天线至少区段地在其轴向对称性上中断(gebrochen)并且可转动支承地布置在微波共振器中。通过如下方式，即在其轴向对称性上至少区段地中断的天线是可转动地支承的，可以通过天线的转动来调节感应回路的面积且因此调节耦合输入或耦合输出的强度和微波共振器的品质因子。在轴向对称性中断的情况下，天线的至少一个区段支承在转动轴线之外，从而其在天线转动的情况下靠近或远离共振器壳体的侧壁。由于磁场的场矢量在TMm。模式的情况下平行于柱体形的外壁布置，因此在外部的共振器壁和天线之间的有效面积通过天线的转动且因此通过耦合输入强度或耦合输出强度而改变。这相应地适用于长方体形的共振器。
[0019]为此有利的是，可转动支承的天线在其与地极连接的一端具有螺纹，其利用该螺纹可旋入到形成微波共振器壳体的盖子的端部面中，其中，尤其在天线的地极侧的端部面上，尤其布置螺丝刀槽或十字槽和/或翼形螺钉。这样，转动元件或槽可以用于，调节耦合输入强度或耦合输出强度以及必要时共振器的品质因子。
[0020]在一种优选的改进中，可转动支承的天线在其与地极相对置的端部上通过介电的过渡部在形成