專利名稱：確定產(chǎn)品的介電特性、尤其是濕度和/或密度的測量設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種依據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于確定產(chǎn)品的介電特性、尤其是濕度和/或密度的測量設(shè)備，該產(chǎn)品特別是煙草產(chǎn)品、棉產(chǎn)品或某種其他纖維產(chǎn)品。本發(fā)明進一步涉及一種相應(yīng)的測量方法。
為了確定材料的介電特性，例如從EP 0 902 277 A1中公知使用微波測量設(shè)備。由于必需的高測量精度和高使用頻率，電路是非常復(fù)雜的。
在較低頻率的高頻范圍中，已知的是，電容性測量設(shè)備用于確定煙草的濕度或質(zhì)量，其中作為頻率確定部分的測量電容器和線圈被連接在高頻振蕩電路(US 3 979 581、DE 25 00 299、DE 24 41 832、DE 37 43 216 C2、DE 38 25 111A1)中。所確定的可測量的變量例如是高頻域的諧振頻率和諧振幅度，該諧振頻率和諧振幅度受到產(chǎn)品影響。電容器和線圈的溫度相關(guān)性對測量的精度有影響。諸如從DE 37 43 216 C2中公知的專用的、溫度特別穩(wěn)定的電容器和線圈是復(fù)雜且昂貴的。而且，可能必需使用高電容和高電感，以產(chǎn)生所使用的測量諧振頻率，從而導(dǎo)致制造成本以及測量電容器和線圈的尺寸增加。
還公知，電容性高頻測量設(shè)備用于確定材料的濕度或質(zhì)量，其中給測量電容器供給兩個不同頻率的高頻波，并且受產(chǎn)品影響的兩種頻率分量的幅度被確定為可測量的變量。生成具有不同頻率的兩種高頻波與增加的費用相關(guān)聯(lián)。
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單且緊湊的高頻測量設(shè)備，該高頻測量設(shè)備具有高測量精度并且對溫度影響具有提高的穩(wěn)定性。
本發(fā)明利用權(quán)利要求1和29的特征來實現(xiàn)這個目的。通過使用行進的(travelling)高頻波和基本上非諧振的電路裝置，其中測量電容器因此不是測量振蕩電路的頻率確定部分，可省去使用對溫度影響敏感的振蕩電路線圈?！盎旧稀币庵?，只要測量原理實質(zhì)上是基于前進波的，就不排除諧振場分量。因為不必履行測量振蕩電路的諧振條件，所以測量電容器可以具有比現(xiàn)有技術(shù)低的電容，該電容優(yōu)選地少于10pF，這降低了復(fù)雜度和尺寸。為了特別是當(dāng)確定濕度時實現(xiàn)密度補償和/或當(dāng)確定密度時實現(xiàn)濕度補償，提供兩個獨立的可測量的變量的測量結(jié)果。依據(jù)本發(fā)明，在這種情況下，確定取決于高頻波的幅度和相位的兩個可測量的變量。因此，高頻波的生成基本上是令人滿意的，這與基于使用具有不同高頻的若干高頻波的那些設(shè)備相比降低了復(fù)雜度。
如與微波范圍區(qū)別開來，術(shù)語“高頻”基本上表示頻率低于100MHz的范圍。通常，頻率大于10kHz，優(yōu)選地大于100kHz。更優(yōu)選地，頻率至少為1MHz，并且特別是對于煙草來說，頻率更優(yōu)選地至少為5MHz，因為朝向較低頻率，足夠準(zhǔn)確的測量僅僅在日益受限的測量范圍內(nèi)是可能的。
用于確定可測量的變量的電路裝置的部分通常被連接到實際測量電路的輸出端，所述實際測量電路包括測量電容器。測量電路通常包括受產(chǎn)品影響的高頻波的一個輸出端，而用于確定可測量的變量的電路通常包括給定的可測量的變量的兩個輸出端。還可能的是，測量電路和用于確定可測量的變量的電路形成一單元。用于確定可測量的變量的電路被連接到用于確定產(chǎn)品的介電特性的實際評估裝置的輸入端。還有可能的是，用于確定可測量的變量的電路和評估裝置形成一單元。
在優(yōu)選實施例中，用于確定可測量的變量的電路裝置的部分利用數(shù)字電子裝置來構(gòu)造。這允許使用簡單方法來確定期望的可測量的變量，例如確定測量電路輸出電壓值的電容性部分和損耗部分。特別簡單且因此優(yōu)選的方法是基于正弦部分和余弦部分的正交性，并且該方法包括在高頻域的每個振蕩周期上測量n個測量值(例如電壓值)的離散數(shù)、將n個測量值獨立乘以相應(yīng)的正弦值和余弦值以及獨立加上這些正弦乘積和余弦乘積。獲得的總數(shù)構(gòu)成可測量的變量或者可進一步被處理來確定可測量的變量。
測量電路(即包括測量電容器的電路裝置部分)的特別簡單的形式為RC網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)選地為具有運算放大器的RC網(wǎng)絡(luò)。這優(yōu)選地包括RC微分網(wǎng)絡(luò)，但是例如也可使用RC積分網(wǎng)絡(luò)。
在優(yōu)選的實施例中，傳感器部分由具有低溫度膨脹系數(shù)的材料制成，以便將溫度波動對測量精度的影響保持得盡可能低。出于同樣的目的，傳感器可具有用于將測量電容器的溫度保持恒定的附加裝置。也可設(shè)想到用于測量測量電容器的溫度的附加裝置(例如溫度傳感器)，以便能夠相應(yīng)地修正測量信號。
優(yōu)選地，電容器基本上垂直于產(chǎn)品運輸方向來布置。因此，在平行板電容器中，電容器極板垂直于運輸方向來布置。這使得電極彼此能相距短距離地來布置，例如距離小于兩端接連的產(chǎn)品桿(endless product rod)的厚度。當(dāng)沿縱向?qū)Ξa(chǎn)品剖面(profile)進行測量時，這可以導(dǎo)致提高的分辨率。
傳感器被設(shè)計來將產(chǎn)品饋通形成在測量電容器的電極之間的空間，以允許產(chǎn)品檢測盡可能完整且均勻。因此，優(yōu)選地不涉及漏泄場傳感器。
另一優(yōu)選實施例涉及對相對寬的產(chǎn)品的測量，例如，對煙草網(wǎng)或粗纖維網(wǎng)(tow web)或棉網(wǎng)的測量，或者對被定位在彼此旁邊的多個兩端接連的產(chǎn)品桿的測量。在這種情況下，傳感器包括跨越產(chǎn)品寬度布置的多個測量電容器。這種結(jié)構(gòu)允許以簡單方式對跨越產(chǎn)品寬度的產(chǎn)品剖面進行測量。供給有高頻波的電極保持在相同電勢(例如簡單地被短路)，以使測量電容器之間的串?dāng)_最小。出于相同的目的，借助反相運算放大器，其他電極還優(yōu)選地在任何情況下實際上保持在相同電勢。
參考附圖，由所附的權(quán)利要求和有利實施例的說明，其他有利的特征是清楚的。其中

圖1示出基本上為模擬的測量設(shè)備的示意電路；圖2示出測量設(shè)備的微分測量電路；圖3示出測量設(shè)備的積分測量電路；圖4示出電容性傳感器的縱向截面圖；圖5示出另一實施例中的電容性傳感器的橫截面視圖；圖6示出基本上為數(shù)字的測量設(shè)備的示意電路；圖7示出用于對寬產(chǎn)品進行測量的測量設(shè)備的示意電路；和圖8示出圖7的測量設(shè)備的微分測量電路的運算放大器。
依據(jù)圖1至6的電容性測量設(shè)備10包括高頻發(fā)生裝置13，用于產(chǎn)生經(jīng)由輸入線14被供給電路裝置28的高頻波。電路裝置28包括測量電容器11，要被測量的產(chǎn)品12穿過該測量電容器11，該產(chǎn)品12在本例子中為兩端接連的桿的形式。由高頻發(fā)生裝置13生成的高頻波被傳給測量電容器11的電極15，以便在其中產(chǎn)生與產(chǎn)品12相互作用的高頻場。借助電路裝置28處理從測量電容器11的另一電極16散發(fā)出去且在測量電容器11中受到產(chǎn)品12影響的高頻波，以便確定彼此獨立且取決于受產(chǎn)品12影響的高頻波的幅度和相位的兩個可測量的變量。這兩個可測量的變量優(yōu)選的是取決于測量電容器11的電容和介電損耗因數(shù)的兩個可測量的變量。對應(yīng)于可測量的變量的測量信號被傳給評估裝置21(例如適當(dāng)編程的計算機)，借助該評估裝置21，產(chǎn)品12的期望的介電特性(例如濕度和/或密度)由給定的可測量的變量來確定?；诒舜霜毩⒌膬蓚€可測量的變量的評估，這里能例如確定與產(chǎn)品濕度無關(guān)的產(chǎn)品密度和/或與產(chǎn)品密度無關(guān)的產(chǎn)品濕度。對于評估，可以使用被存儲在評估裝置21中且通過校準(zhǔn)預(yù)先確定的校準(zhǔn)曲線。
依據(jù)圖1的實施例涉及基本上是模擬的測量設(shè)備。高頻發(fā)生裝置13包括諧波振蕩器22，用于產(chǎn)生高頻波。通過調(diào)節(jié)裝置23-26，所產(chǎn)生的高頻波的電壓幅度Ue優(yōu)選地保持恒定，以便允許不受輸入幅度波動的影響的測量。為此，由諧波振蕩器22所生成的高頻波被供給可控放大器23。放大器23的輸出信號被供給整流器24，整流器24的輸出信號經(jīng)由低通濾波器25被傳給控制器26?？刂破?6以如下方式控制放大器23，即放大器23的輸出端處的諧波振蕩的幅度Ue具有恒定值。
測量電路27為電路裝置28中直接被連接到測量電容器11的部分。在這里，任意測量電路是合適的，該測量電路作為穿過測量電容器11的產(chǎn)品12的結(jié)果被設(shè)計來生成高頻波的足夠的幅度和相位變化。測量電路27的兩個優(yōu)選實施例被示在圖2和3中，其中測量電容器11、電阻器29和反相運算放大器30被連接成依據(jù)圖2的微分結(jié)構(gòu)或被連接成依據(jù)圖3的積分結(jié)構(gòu)。運算放大器30的非反相輸入端適當(dāng)?shù)亟拥?。在依?jù)圖3的積分結(jié)構(gòu)中，如果必需的話，設(shè)置另外的電阻器31來防止輸出信號傳到邊界。對應(yīng)于流出的高頻波的測量電路27的輸出信號由于與產(chǎn)品12的相互作用而呈現(xiàn)電壓幅度Ua以及相對于輸入信號為δ的相移，該電壓幅度Ua相對于輸入幅度Ue變化。
受產(chǎn)品12影響的高頻波經(jīng)由測量電路27的輸出線17被傳給用于確定可測量的變量的裝置18。用于確定可測量的變量的裝置18由修正過的高頻信號確定合適的可測量的變量。為此，在依據(jù)圖1的實施例中，測量電路27的輸出信號被遞送給整流器32且在低通濾波器33中被平滑。這樣獲得的信號與輸出幅度Ua成比例。此外，由高頻發(fā)生裝置13所產(chǎn)生的輸入信號經(jīng)由線34被遞送給用于確定可測量的變量的裝置18。通常，取決于所產(chǎn)生的高頻波的信號有利地經(jīng)由線34、234被傳給電路裝置28，這些線34、234是除了經(jīng)由測量電容器11的測量線以外而被設(shè)置的，以便能利用輸入信號的相位信息，該相位信息用于確定輸出信號的相移。在本情況下，測量電容器11的輸入信號經(jīng)由線34被傳遞，并且測量電容器11或測量電路27的輸出信號經(jīng)由線35被傳給乘法放大器36，在乘法放大器36中，這些信號彼此相乘且利用低通濾波器37進行平滑。這樣獲得的信號與輸出幅度Ua乘以相移δ的正弦(或余弦)成比例。通過用于確定可測量的變量的裝置18所確定的可測量的變量以規(guī)定的方式與介電常數(shù)的實部和虛部或者與產(chǎn)品12的濕度及密度相關(guān)聯(lián)。為了進行相對應(yīng)的評估，給定測量信號經(jīng)由輸出線19、20被傳給評估裝置21，其中通過例如存儲在其中的計算機程序執(zhí)行評估。
高頻傳感器38的優(yōu)選實施例在圖4中示出。傳感器38基本上旋轉(zhuǎn)對稱地圍繞縱軸L來構(gòu)造。通過傳感器38的中央縱向孔39，兩端接連的產(chǎn)品桿12(例如兩端接連的煙絲條)在與縱向L一致的運輸方向T上被傳遞。傳感器包括兩個旋轉(zhuǎn)對稱的、盤形基體40、41，所述基體40、41垂直于縱向L定向并且通過外部環(huán)狀不導(dǎo)電邊界體44彼此被間隔開，并且所述基體40、41中的每個都包括兩端接連的產(chǎn)品桿的中央通孔39。金屬表面形式的測量電容器11的電極15、16被施加到垂直于縱向L定向的基體40、41的每個內(nèi)表面，該金屬表面例如為金屬涂層，例如通過汽相淀積金來形成。因此，測量電容器11被設(shè)計為帶有板狀電極15、16的平行板電容器，所述板狀電極15、16為圓盤狀且垂直于縱向L被定向且包括用于兩端接連的產(chǎn)品桿12的中央通孔。在這種結(jié)構(gòu)中，場力線基本上平行于運輸方向走向。在基體40、41之間形成場填充空間(field-filled space)45，所述場填充空間45通過邊界體44徑向向外閉合。高頻場延伸到中央產(chǎn)品空間46中且在那里與產(chǎn)品12相互作用。板15、16具有比基體40、41短的半徑，以便阻止高頻場出現(xiàn)在傳感器的環(huán)境中。平行板電容器11的板15、16可以彼此相距短距離d來布置，以改善縱向上的測量分辨率并且允許產(chǎn)品剖面在縱向上的準(zhǔn)確測量。距離d尤其是短于兩端接連的產(chǎn)品桿12的直徑，并且例如小于8mm，優(yōu)選地小于4mm。還設(shè)置電極15、16與外部電終端之間的導(dǎo)電連接42、43?；w40、41的每個具有管狀、軸向向外延伸的延伸部分47、48，這些延伸部分47、48包圍兩端接連的產(chǎn)品桿。延伸部分47、48具有金屬表面或內(nèi)壁上的涂層，該金屬表面或內(nèi)壁上的涂層適當(dāng)?shù)乇贿B接到電極15、16。金屬涂層49形成金屬筒罩(chimney)，以阻止場從電容器11的產(chǎn)品通孔中泄漏。此外，設(shè)置非導(dǎo)電材料的管50，該管50直接環(huán)繞且引導(dǎo)兩端接連的產(chǎn)品桿12并且在傳感器的整個長度上延伸，這阻止了產(chǎn)品殘留物對傳感器內(nèi)部的污染。在另一實施例中，形成在電極15、16之間的填充場空間45可以部分或全部由介電材料填充，遠(yuǎn)離產(chǎn)品空間，用于積極地影響場圖案。
傳感器38的體40、41、44優(yōu)選地由具有非常低的溫度膨脹系數(shù)的非導(dǎo)電材料(例如微晶玻璃(Zerodur))制成，以便實現(xiàn)傳感器38對溫度影響的增加的尺寸穩(wěn)定性。由于測量電容器11的電容特性對環(huán)境溫度的降低的相關(guān)性，能實現(xiàn)提高的測量精度。出于相同的目的，調(diào)節(jié)裝置(未示出)優(yōu)選地被設(shè)置，用于將傳感器溫度保持恒定。還可設(shè)想到，傳感器38的基體40、41部分或全部由金屬制成。
傳感器38的另一實施例在圖5中示出，互相對應(yīng)的部分由百位數(shù)為1的相應(yīng)參考數(shù)字表示。電極15、16由板形成，所述板平行于運輸方向布置，所述運輸方向垂直于紙平面來定向。場力線在這個例子中基本上垂直于運輸方向走向。板15、16優(yōu)選地圍繞兩端接連的產(chǎn)品桿12布置，并且為此優(yōu)選地被彎曲。
測量設(shè)備10的優(yōu)選實施例在圖6中示出，互相對應(yīng)的部分由百位數(shù)為2的相應(yīng)參考數(shù)字表示。與依據(jù)圖1的實施例不同，特別是用于確定可測量的變量的裝置18利用數(shù)字電子裝置來構(gòu)造。為此，用于確定可測量的變量的裝置18具有A/D轉(zhuǎn)換器66，通過測量電路27發(fā)射的測量信號被傳給該A/D轉(zhuǎn)換器66。A/D轉(zhuǎn)換器66利用掃描頻率進行時鐘控制，該掃描頻率比高頻波的頻率高n倍，n是大于1的自然數(shù)。A/D轉(zhuǎn)換器66的時鐘信號通過石英振蕩器222以頻率例如為50MHz的矩形波信號的形式產(chǎn)生，以便在本例中n＝10。因此，一般地，測量設(shè)備10具有用于產(chǎn)生具有掃描頻率的掃描信號的裝置222，所述掃描頻率比高頻波的頻率高n倍。掃描信號經(jīng)由線70被傳給A/D轉(zhuǎn)換器66。
利用A/D轉(zhuǎn)換器66掃描的測量值被傳給數(shù)字處理裝置67，所述數(shù)字處理裝置67被編程來確定彼此獨立的合適的可測量的變量。在用于確定可測量的變量的優(yōu)選方法中，每個被掃描的測量結(jié)果一方面乘以正弦函數(shù)的相應(yīng)值，而另一方面乘以余弦函數(shù)的相應(yīng)值。為了這個目的，掃描信號經(jīng)由線70被傳給處理裝置67。正弦值和余弦值可以例如從相應(yīng)表格式存儲器68、69中得到。這樣獲得的n個正弦值和n個余弦值然后在高頻域周期上被獨立地累計，以便獲得兩個總數(shù)。為了這個目的，高頻輸入信號經(jīng)由線234被傳給處理裝置67，以便處理裝置67與高頻發(fā)生裝置13同相地工作。根據(jù)獲得的總數(shù)，基于給定的正交關(guān)系，可以清楚地確定兩個期望的可測量的變量，這兩個期望的可測量的變量取決于受產(chǎn)品12影響的測量信號的幅度和相位。對于相對應(yīng)的評估，給定的測量信號經(jīng)由輸出線19、20被傳給評估裝置21，在評估裝置21中例如通過被存儲在其中的計算機程序執(zhí)行評估。
有利地，由高頻源222生成的信號還可被用于生成用于測量的高頻波。為了這個目的，由高頻源222生成的信號通過分頻級60除以因數(shù)n而被劃分為同步相位的矩形波，該矩形波在本情況下具有5MHz的測量頻率，然后，利用PLL電路61轉(zhuǎn)換為具有相同頻率的同步相位的正弦信號。
還可以利用數(shù)字電子裝置構(gòu)造控制裝置223、62-64、226，用于將由放大器223所發(fā)射的高頻波的電壓幅度Ue保持恒定。在這種情況下，放大器223的輸出信號被供給經(jīng)由線65利用50MHz的掃描信號控制的A/D轉(zhuǎn)換器62，由此，由放大器223所發(fā)射的信號的n個掃描值在每個周期被生成。利用A/D轉(zhuǎn)換器62所掃描的測量值被傳給數(shù)字處理裝置63。利用優(yōu)選方法，每個被掃描的電壓值乘以余弦函數(shù)的相應(yīng)值。為了這個目的，掃描信號經(jīng)由線65被傳給處理裝置63。余弦值可以例如從相應(yīng)的表格式存儲器64中得到。這樣獲得的n個余弦值然后在高頻域周期上被累計。為了這個目的，高頻輸入信號經(jīng)由線71被傳給處理裝置63，使得該處理裝置63與高頻發(fā)生裝置13同相地工作。處理裝置63的輸出信號被轉(zhuǎn)發(fā)給控制器226，該控制器226以如下方式控制放大器223，即處理裝置63的輸出信號以及因此在放大器223的輸出端處的振蕩的幅度Ue具有常數(shù)值。
依據(jù)圖7的實施例特別用于對寬的、網(wǎng)狀產(chǎn)品312進行測量，例如對煙草網(wǎng)、粗纖維網(wǎng)或棉網(wǎng)的測量，這些產(chǎn)品的寬度B基本上大于其高度H，例如至少大3倍。另一應(yīng)用涉及對彼此臨近定位的多個兩端接連的產(chǎn)品桿的測量，例如對兩端接連的煙絲條的測量。運輸方向垂直于紙平面走向。彼此相對應(yīng)的部分由百位數(shù)為3的相應(yīng)參考數(shù)字來表示。在這個實施例中，多個測量電容器311A、311B、……被使用，這里例如為六個，這些測量電容器跨越產(chǎn)品寬度被布置。這種結(jié)構(gòu)允許對跨越產(chǎn)品寬度的剖面(例如密度剖面)進行測量。測量電容器311A、311B、……由相同的高頻發(fā)生裝置13適當(dāng)?shù)毓┙o。優(yōu)選地，如圖7中所示，測量電容器311A、311B、……的所有輸入電極315處于相同電位，最簡單地通過短路電極而處于相同電位。這最小化了測量電容器311A、311B、……之間的串?dāng)_。每個測量電容器311A、311B、……的輸出電極316A、316B、……被連接到測量電路80A、80B、……。測量電路80A、80B、……優(yōu)選地如圖8中所示來構(gòu)造，并且然后連同相應(yīng)的測量電容器311A、311B、……一起形成如圖2中所示的微分測量電路27。均被連接到測量電容器311A、311B、……的輸出端的一個反相運算放大器330的使用在這個實施例中特別有利，因為所有測量電容器311A、311B、……的輸出電極316A、316B、……實際上處于相同電位(特別是接地)。這最小化了測量電容器311A、311B、……之間的串?dāng)_。例如，如圖6中所示，每個測量電路80A、80B、……的輸出端適當(dāng)?shù)乇贿B接到用于確定可測量的變量的裝置18A、18B、……，這些裝置18A、18B、……可以特別是利用數(shù)字電子裝置構(gòu)造。用于確定可測量的變量的裝置18A、18B、……適當(dāng)?shù)乇贿B接到評估裝置21。用于確定可測量的變量和介電量的相應(yīng)方法優(yōu)選地如上所述來執(zhí)行。
權(quán)利要求
1.用于確定產(chǎn)品(12；312)、尤其是煙草產(chǎn)品、棉產(chǎn)品或某種其他纖維產(chǎn)品的介電特性、尤其是濕度和/或密度的測量設(shè)備(10)，該測量設(shè)備(10)具有測量電容器(11；311)；用于在測量電容器(11；311)中產(chǎn)生高頻場的裝置(13)產(chǎn)品(12；312)，所述高頻場受被布置在測量設(shè)備(10)的測量容積(46)中的產(chǎn)品(12；312)影響；以及包括測量電容器(11；311)且被設(shè)計來確定受產(chǎn)品(12；312)影響的高頻場的合適的可測量的變量的電路裝置(28)，其特征在于電路裝置(28)在所使用的高頻場的測量頻率處基本上是不諧振的，以及測量基于測量電容器(11)中的行進的高頻波的傳播，并且電路裝置(28)被設(shè)計來確定兩個相互獨立的可測量的變量，所述兩個相互獨立的可測量的變量取決于受產(chǎn)品(12；312)影響的高頻波的幅度和相位。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備，其特征在于，用于確定可測量的變量的電路裝置(28)的部分(18)利用數(shù)字電子裝置來構(gòu)造。
3.依據(jù)權(quán)利要求2所述的測量設(shè)備，其特征在于，用于確定可測量的變量的裝置(18)被設(shè)計來以掃描頻率掃描測量信號，所述掃描頻率比高頻波的頻率高n倍。
4.依據(jù)權(quán)利要求3所述的測量設(shè)備，其特征在于，用于確定可測量的變量的裝置(18)包括數(shù)字處理裝置(67)，用于獨立地將n個被掃描的測量結(jié)果乘以相應(yīng)的正弦值和余弦值，以及用于獨立累計這些正弦乘積和余弦乘積。
5.依據(jù)權(quán)利要求1至4中的任意權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，包括測量電容器(11；311)的傳感器(38)至少部分由具有低溫度膨脹系數(shù)的材料制成。
6.依據(jù)權(quán)利要求1至5中的任意權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，包括測量電容器(11；311)的傳感器(38)具有用于將測量電容器的溫度保持恒定的裝置。
7.依據(jù)權(quán)利要求1至6中的任意權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，電容器(11；311)基本上垂直于產(chǎn)品(12；312)的運輸方向來布置。
8.依據(jù)權(quán)利要求1至7中的任意權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，包括測量電容器(11；311)的傳感器(38)被設(shè)計來將產(chǎn)品(12；312)饋通過形成在測量電容器(11；311)的電極(15、16；315、316)之間的空間。
9.依據(jù)權(quán)利要求1至8中的任意權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，測量電容器(11)的電極(15、16)的每個都具有中央產(chǎn)品饋通開口。
10.依據(jù)權(quán)利要求9所述的測量設(shè)備，其特征在于，在每個電極(15、16)上設(shè)置管狀的、向外延伸的導(dǎo)電表面(49)，該導(dǎo)電表面(49)包圍產(chǎn)品(12)。
11.依據(jù)權(quán)利要求1至10中的任意權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，測量電容器(11)的電極(15、16)由金屬涂層制成。
12.依據(jù)權(quán)利要求1至11中的任意權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，包括測量電容器(11；311)的傳感器(38)包括非導(dǎo)電部分(44；144)，用于限定測量電容器(11)的場填充空間(45)。
13.依據(jù)權(quán)利要求1至12中的任意權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，包括測量電容器(11；311)的傳感器(38)具有直接圍繞產(chǎn)品(12)的非導(dǎo)電管(50；150)。
14.依據(jù)權(quán)利要求1至13中的任意權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，形成在測量電容器(11)的電極(15、16)之間的場填充空間(45)部分或全部用介電材料填充。
15.依據(jù)權(quán)利要求1至14中的任意權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，電路裝置(28)被設(shè)計來確定取決于測量電容器(11；311)的電容的可測量的變量。
16.依據(jù)權(quán)利要求1至15中的任意權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，電路裝置(28)被設(shè)計來確定取決于測量電容器(11；311)的損耗因數(shù)的可測量的變量。
17.依據(jù)權(quán)利要求1至16中的任意權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，電路裝置(28)被設(shè)計來確定取決于受產(chǎn)品(12；312)影響的高頻波的幅度的可測量的變量。
18.依據(jù)權(quán)利要求1至17中的任意權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，電路裝置(28)被設(shè)計來確定受產(chǎn)品(12；312)影響的高頻波的相移。
19.依據(jù)權(quán)利要求1至18中的任意權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，測量電容器(11；311)形成RC網(wǎng)絡(luò)(11、29；311、329)的部分，優(yōu)選地形成RC微分網(wǎng)絡(luò)的部分。
20.依據(jù)權(quán)利要求1至19中的任意權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，電路裝置(28)包括運算放大器(30；330)，優(yōu)選地包括反相運算放大器。
21.依據(jù)權(quán)利要求1至20中的任意權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，高頻波的頻率低于100MHz。
22.依據(jù)權(quán)利要求1至21中的任意權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，高頻波的頻率在1MHz之上，優(yōu)選地在5MHz之上。
23.依據(jù)權(quán)利要求1至22中的任意權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，測量電容器(11；311)的電容小于10pF。
24.依據(jù)權(quán)利要求1至23中的任意權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，高頻場發(fā)生裝置(13)具有控制裝置(23-26；223，62-64，226)，用于將所生成的高頻波的幅度保持恒定。
25.依據(jù)權(quán)利要求1至24中的任意權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，特別是用于測量橫向產(chǎn)品剖面的測量設(shè)備包括跨越產(chǎn)品(312)的寬度布置的多個測量電容器(311A、311B、……)。
26.依據(jù)權(quán)利要求25所述的測量設(shè)備，其特征在于，被供給有高頻波的測量電容器(311A、311B、……)的電極(315)保持在相同電位。
27.依據(jù)權(quán)利要求25或26所述的測量設(shè)備，其特征在于，借助反相運算放大器(330)，其他電極(316A、316B、……)實際上分別保持在相同電位。
28.依據(jù)權(quán)利要求25至27中的任意權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，其他電極(316A、316B、……)分別被連接到用于確定受產(chǎn)品(312)影響的高頻場的合適的可測量的變量的電路裝置(80A、80B、……)。
29.用于確定產(chǎn)品、尤其是煙草產(chǎn)品、棉產(chǎn)品或某種其他纖維產(chǎn)品的介電特性、尤其是濕度和/或密度的測量方法，該測量方法具有測量電容器，在測量電容器中產(chǎn)生高頻場，所述高頻場受被布置在測量容積中的產(chǎn)品影響，其中，確定受產(chǎn)品影響的高頻場的合適的可測量的變量，其特征在于，通過測量電容器中的行進的高頻波非諧振地執(zhí)行測量，以及確定兩個相互獨立的可測量的變量，所述兩個相互獨立的可測量的變量取決于受產(chǎn)品影響的高頻波的幅度和相位。
30.依據(jù)權(quán)利要求29所述的測量方法，其特征在于，以掃描頻率來掃描測量信號，所述掃描頻率比高頻波的頻率高n倍。
31.依據(jù)權(quán)利要求30所述的測量方法，其特征在于，在任何情況下，n個被掃描的測量結(jié)果被獨立乘以相應(yīng)的正弦值和余弦值，并且這些正弦乘積和余弦乘積被獨立累計。
全文摘要
本申請涉及一種用于確定產(chǎn)品(12；312)、尤其是煙草產(chǎn)品、棉產(chǎn)品或某種其他纖維產(chǎn)品的介電特性、尤其是濕度和/或密度的測量設(shè)備(10)，該測量設(shè)備(10)具有測量電容器(11；311)；用于在測量電容器(11；311)中產(chǎn)生受產(chǎn)品(12；312)影響的高頻場的裝置(13)，所述產(chǎn)品(12；312)被布置在測量設(shè)備(10)的測量容積(46)中；以及包括測量電容器(11；311)且被設(shè)計來確定受產(chǎn)品(12；312)影響的高頻場的合適的可測量的變量的電路裝置(28)；且其特征在于，電路裝置(28)在所使用的高頻場的測量頻率處基本上是不諧振的，以及測量基于測量電容器(11)中的行進的高頻波的傳播，并且電路裝置(28)被設(shè)計來確定兩個相互獨立的可測量的變量，所述兩個相互獨立的可測量變量取決于受產(chǎn)品(12；312)影響的高頻波的幅度和相位。本申請進一步涉及一種相應(yīng)的測量方法。
文檔編號A24C5/34GK101088008SQ200580044248
公開日2007年12月12日 申請日期2005年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月22日
發(fā)明者D·施羅德 申請人:豪尼機械制造股份公司