号检波，得到原始微波信号的变化情况，用来修正烟支的密度和水分计算。
[0025]基于以上所述，所述的高速数据采集模块是由高速AD转换模块组成，主要用来对检波后的微波信号进行高速的转换和采样，将模拟信号转换为数字信号传输到数据处理模块。
[0026]基于以上所述，所述的数据处理模块是整个装置的控制中心，其核心由一块高速DSP芯片组成，主要用来切换微波信号，协调整个装置的运行，处理高速数据采集模块采集的微波信号数据，经过计算和分析，得到烟支的密度数据和水分数据。同时控制恒温装置，得到一个温度恒定的工作环境，提高系统稳定性。
[0027]在图2中，是本发明的工作流程图，在加电后，DSP对各个模块进行初始化工作，为模块提供合理的工作环境，特别是对微波信号发生模块进行合适的初始化处理，让其利用一个高精度的晶振产生两种不同频率的微波信号，频率之间的差值大约在3db左右，DSP通过信号来控制微波切换开关进行切换，产生这两种不同频率以固定周期进行交替的微波信号，这个微波信号一路直接接入到微波谐振腔的输入探针，另一路结果耦合器进行耦合，再接入到微波检测电路中进行检波。进入到谐振腔的微波信号，在经过烟支等材料的吸收后，产生能量损耗，安装在谐振腔上的输出探针探测到微波信号，并将其送到一路微波检波模块进行检波，得到其电压值(能量值)，两种不同的频率的微波信号在同一个材料上得到的电压值是不一样的，其内蕴含着烟支的密度和水分信息，这两个电压值送到AD采样模块，将其转换为数字信号后送到DSP处理，DSP使用一定的计算公式计算出烟支的密度和水分数据，并将这些数据转换为模拟量和脉冲输出到后继的设备进行检测和控制。
[0028]在图3中，是本发明的微波信号发生模块原理框图，使用高精度的稳定晶振产生一个标准的、稳定的、不变的参考信号基准，在这个晶振产生的信号的基础上，经过一个锁相环产生二个高频的信号，这两个信号的频率相差大约3db左右，分别称之为高频率微波信号和低频率微波信号，这两个信号经过高速微波开关，由DSP来进行选择控制，产生这两个微波信号的交替信号，这个交替信号经过一个鉴相器和锁相环后，送给一个压控振荡器(VCO)，产生高频微波信号，送到谐振腔；另外对这个高频微波信号进行一次耦合，将耦合后的信号送到一个微波检测模块进行检波，得到这个高频微波信号的变化值，对后继的控制和计算进行修正。
[0029]在图4中，是本发明所提供的微波高速在线烟支密度和水分检测装置的烟支密度值和水分值的计算控制流程图。DSP首先控制微波信号产生模块产生一路频率交替变化的微波信号，并对其进行选择控制。当前是高频率微波信号段时，通过DSP控制AD转换模块采集检波后的微波能量值作为U低;当前是低频率微波信号段时，通过DSP控制AD转换模块采集检波后的微波能量值作为U高;这2个值都存储在DSP的RAM中，使用公式计算Us =(U高+ Uffi )和计算U *=1/ (U高-Uffi )，计算出烟支在谐振腔内时对应于两个频率点时，反应密度的中间量U密和反应水分的中间量U7p然后在按照公式水分值=m* U * * U *
+η* U水+k,密度值=a* U密* U密+b* U密+c+d* U温度补偿+f* U水分补偿，式中，m、n、k、a、
b、c、d、f都是已知数学模型中的常量，保存在DSP的ROM中，在上电初始化时读取使用；US是采集谐振腔温度的变化量…^^^是通过计算当前水分值，计算出其变化量。在计算出当前烟支的密度值和水分值后，将其转换为模拟信号(单源方式)或脉冲信号(三源方式)输出。
[0030]在图5中，是本发明所提供的微波高速在线烟支密度和水分检测装置的恒温控制电路图。谐振腔和部分关键微波电路的恒温控制是影响烟支密度和水分检测精度的一个关键因素，因此对这些关键部件的恒温控制就十分重要。在本发明中，将微波信号发生模块、谐振腔模块、检波模块都放在恒温装置内。该恒温装置使用多片晶体管式加热器，使用PT100作为温度测量的传感器，通过DSP进行数据采集和分析控制，采用PID算法，达到智能恒温闭环控制的目的。对于温度的控制点采用多点分布式加热方式，在多点进行加热，保证整个装置都能被加热；同样，也采用多点温度采样的方式，传感器分布在装置的多个点上，通过对多点进行采样。在DSP上使用其自带的多路12位的AD转换模块对多点的温度进行采集，通过PID算法进行合理温度控制。本发明中，使用2个PT100作为温度测量器件，PT100的一端接地，另一端分别通过R22、R23连接到3.3V电压上，当温度变化时，PT100两端所产生的电压差就会发生变化，将这两个PT100的电压值分别通过R102、R107接入到2个运算放大器的正输入管脚上，同时在其输入管脚上分别通过R103、R106电阻，连接到-0.250V电源上，对PT100所产生的电压值进行调零处理，这样可以增加其放大倍数，提高检测精度。将这两个代表着加热装置温度的电压值经过运算放大器进行放大处理后，将其接入到DSP自带的AD转换模块的输入管脚上，通过AD采样，计算出装置的实际温度，将这个温度和设定值比较，采样PID算法，通过控制DSP的PWM管脚输出信号的占空比，达到控制装置温度的目的。这个PWM脉冲经过运算放大器DlO驱动后，接入到一个固态继电器上，固态继电器的输出端连接多个晶体管式的加热器件，高脉冲控制开始加热，低脉冲控制停止加热。
[0031]在图6中，是本发明所提供的微波高速在线烟支密度和水分检测装置的谐振腔结构不意图。该谐振腔包括腔体外壳I和腔体内壳5,外壳I和内壳5的材料均是殷钢,表面镀金；外壳I和内壳5中间没有连接的部分腔体7是微波工作的空间。在外壳I和内壳5中间是一个贯穿的通道6，通道6为圆形，在其内壁放置一个圆形的测量管8 (保护套)，避免烟草灰尘和胶水等物质进入到腔体中，烟支在测量管8中通过，并被测量。外壳I和内壳5的连接通过螺钉4。在外壳I的上部分安装一个微波信号输入探针2，用来向腔体发送微波信号；在外壳I的下部分安装一个微波信号输出探针3，用来接收腔体的微波信号，并送到检波模块。谐振腔尺寸结构的设计要考虑到腔体为空腔时的品质因子Q值的大小，Q值越大，烟支密度和水分的检测灵敏度就越高。Q值的大小受谐振腔的材料、直径和长度等因素的影响。
[0032]在图7中，是本发明所提供的微波高速在线烟支密度和水分检测装置的微波谐振曲线图。这个曲线反应了谐振腔在有无烟支时期谐振曲线的变化情况。曲线I是没有烟支时的标准的一个谐振腔的谐振曲线，fo是谐振腔的中心点工作频率。曲线2是有烟支通过时的一个谐振腔的谐振曲线，4是该曲线的中心点工作频率。在实际工作时，微波信号在高频率微波和低频率微波两者之间交替变化，对应于这个曲线，得到2个微波频率对应的微波能量值％和Uffi，当不同的烟支经过这个谐振腔时，其产生的％和Uffi不同的，就可以反映出当前烟支的密度值和水分值的变化情况。
[0033]本发明的工作原理为:在加电后，DSP对各个模块进行初始化工作，为模块提供合理的工作环境，特别是对微波信号发生模块进行合适的初始化处理，让其利用一个高精度的晶振产生两种不同频率的微波信号，频率之间的差值大约在3db左右，DSP通过信号来控制微波切换开关进行切换，产生这两种不同频率以固定周期进行交替的微波信号，这