[实用新型]烟支密度微波检测装置

说明书

所属技术领域

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

卷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，但存在放射源需要严格管理的缺点。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。

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、积分运算电路、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。

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，求和与求差运算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、积分运算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f1和f1+Δf，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路分别打开，而高低电平切换时，可使得两路信号切换输出，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。