(57)【要約】      （修正有）【課題】タバコ加工産業の移動する材料連続体を加工しその特性を測定するための対応するマイクロ波測定装置及び方法。【解決手段】マイクロ波測定装置は、少なくとも１つの分析装置が設けられていて、この分析装置がミキサ、ローパスフィルタ及びＡ−Ｄコンバータから構成された直列回路を有し、ミキサが、マイクロ波共振器のポートと局部発振器７５の出力部とに接続されていて、且つ、マイクロ波共振器によって透過又は反射された基本周波数の測定信号と局部発振器によって生成された局部周波数の信号とをミキシングすることによって、中間周波数ｆＩＭの差信号を生成するために構成されていて、中間周波数が基本周波数より小さく且つ基本周波数と局部周波数との差の絶対値に一致し、中間周波数を有するミキサの出力信号を通過させ、より高い周波数の信号成分をフィルタリングするために、ローパスフィルタが構成されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料連続体（２８）がマイクロ波共振器（５４）を通過して搬送されているか又は搬送可能である前記マイクロ波共振器（５４）を有するマイクロ波測定装置（２９）を備えていて、タバコ加工産業の移動する前記材料連続体（２８）を加工しその特性を測定するための設備であって、基本周波数ｆ０によって生成された測定信号が、マイクロ波発生器（７１）から前記マイクロ波共振器（５４）の入力側に入力されているか又は入力可能である当該設備において、
少なくとも１つの分析装置（７４，７８，７９；７４′，７８′，７９′；７４″，７８″，７９″）が設けられていて、前記分析装置（７４，７８，７９；７４′，７８′，７９′；７４″，７８″，７９″）は、ミキサ（７４，７４′，７４″）、ローパスフィルタ（７８，７８′，７８″）及びＡ−Ｄコンバータ（７９，７９′，７９″）から構成された直列回路を有し、
前記ミキサ（７４，７４′，７４″）は、マイクロ波共振器（５４）のポートと前記局部発振器（７５）の出力部とに接続されていて、且つ、前記マイクロ波共振器（５４）によって透過又は反射された周波数ｆ０の測定信号と局部発振器（７５）によって生成された局部周波数ｆＬＯの信号とをミキシングすることによって、中間周波数ｆＩＭの差信号を生成するために構成されていて、
前記中間周波数ｆＩＭは、前記基本周波数ｆ０より小さく且つこの基本周波数ｆ０と前記局部周波数ｆＬＯとの差の絶対値に一致し、
前記中間周波数ｆＩＭを有する前記ミキサ（７４，７４′，７４″）の出力信号を通過させ、より高い周波数の信号成分をフィルタリングするために、前記ローパスフィルタ（７８，７８′，７８″）が構成されていることを特徴とする設備。
【請求項２】
ミキサ（７４，７４″）、ローパスフィルタ（７８，７８″）及びＡ−Ｄコンバータ（７９，７９″）を１つずつ有する直列回路を１つずつ備えた少なくとも２つの特に同種の分析装置（７４，７８，７９；７４″，７８″，７９″）が設けられていて、
１つの分析装置（７８，７９）が、前記マイクロ波共振器（５４）によって透過された測定信号を受信し、もう１つの分析装置（７８″，７９″）が、前記マイクロ波共振器（５４）によって反射された測定信号を受信することを特徴とする請求項１に記載の設備。
【請求項３】
アイソレータ、サーキュレータ（７３）、方向性結合器（７２）及び／又はその他の信号分配器が、前記マイクロ波発生器（７１）と前記マイクロ波共振器（５４）との間に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の設備。
【請求項４】
ミキサ（７４′）、ローパスフィルタ（７８′）及びＡ−Ｄコンバータ（７９′）を有する直列回路を備えたもう１つの特に同種の分析装置（７４′，７８′，７９′）が設けられていて、前記分析装置（７４′，７８′，７９′）が、入力側に配置された前記アイソレータ、前記サーキュレータ（７３）、前記方向性結合器（７２）及び／又はその他の信号分配器を通じて前記基本周波数ｆ０の出力信号の分割された一部を受信することを特徴とする請求項３に記載の設備。
【請求項５】
位相検出器（７６）及びこの位相検出器（７６）に接続されている制御設備（７７）が設けられていて、前記位相検出器（７６）が、前記分析装置（７４′，７８′，７９′）の前記ローパスフィルタ（７８′）の出力信号を受信し、前記分析装置（７４′，７８′，７９′）が、前記基本周波数ｆ０の出力信号の、前記アイソレータ又は前記サーキュレータ（７３）の入力側で分離された一部を受信し、前記制御設備（７７）は、ミキシングされた前記中間周波数ｆＩＭの中間周波数信号と周波数ｆｃｌｏｃｋのクロック信号との間の位相差が零に等しいように、前記局部発振器（７５）の局部周波数ｆＬＯを制御するために構成されていることを特徴とする請求項４に記載の設備。
【請求項６】
前記マイクロ波共振器（５４）内のその時の共振周波数に応じて前記基本周波数ｆ０を制御するための制御装置（８０）が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の設備。
【請求項７】
前記制御装置（８０）は、前記マイクロ波共振器（５４）によって透過された信号又は反射された信号の位相（７０ａ）及び／又は振幅の値を制御変数として使用するために構成されていて、零の位相の値及び／又は振幅最大値若しくは振幅最小値が要求されることを特徴とする請求項６に記載の設備。
【請求項８】
１つ又は複数の前記Ａ−Ｄコンバータ（７９，７９′，７９″）の出力信号を評価するための評価装置（８２）が設けられていて、この評価装置（８２）は、特にマイクロプロセッサ（８０）内又は前記制御設備（７７）内に組み込まれていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の設備。
【請求項９】
材料連続体（２８）が前記マイクロ波共振器（５４）を経由して搬送可能であるこのマイクロ波共振器（５４）を備えていて、請求項１〜８のいずれか１項に記載のタバコ加工産業の移動する材料連続体（２８）を加工しその特性を測定するためのマイクロ波測定装置であって、基本周波数ｆ０によって生成された測定信号が、マイクロ波発生器（７１′）から前記マイクロ波共振器（５４）の入力側に入力されているか又は入力可能である当該マイクロ波測定装置において、
少なくとも１つの分析装置（７４，７８，７９；７４′，７８′，７９′；７４″，７８″，７９″）が設けられていて、この分析装置（７４，７８，７９；７４′，７８′，７９′；７４″，７８″，７９″）は、ミキサ（７４，７４′，７４″）、ローパスフィルタ（７８，７８′，７８″）及びＡ−Ｄコンバータ（７９，７９′，７９″）から構成された直列回路を有し、
前記ミキサ（７４，７４′，７４″）は、マイクロ波共振器（５４）のポートと前記局部発振器（７５）の出力部とに接続されていて、且つ、前記マイクロ波共振器（５４）によって透過又は反射された基本周波数ｆ０の測定信号と局部発振器（７５）によって生成された局部周波数ｆＬＯの信号とをミキシングすることによって、中間周波数ｆＩＭの差信号を生成するために構成されていて、
前記中間周波数ｆＩＭは、前記基本周波数ｆ０より小さく且つ前記基本周波数ｆ０と前記局部周波数ｆＬＯとの差の絶対値に一致し、
前記中間周波数ｆＩＭを有する前記ミキサ（７４，７４′，７４″）の出力信号を通過させ、より高い周波数の信号成分をフィルタリングするために、前記ローパスフィルタ（７８，７８′，７８″）が構成されていることを特徴とするマイクロ波測定装置。
【請求項１０】
タバコ加工産業の材料連続体（２８）がマイクロ波共振器（５４）を通過して供給される前記材料連続体（２８）を加工しその特性を測定する方法であって、基本周波数ｆ０を有する測定信号が生成され、前記マイクロ波共振器（５４）内に入力される当該方法において、
前記マイクロ波共振器（５４）によって透過又は反射された基本周波数ｆ０の測定信号と局部発振器（７５）によって生成された局部周波数ｆＬＯの信号とをミキシングすることによって、中間周波数ｆＩＭを有する部分を含むミキシング信号が生成され、前記中間周波数ｆＩＭは、前記基本周波数ｆ０より小さく且つ前記基本周波数ｆ０と前記局部周波数ｆＬＯとの差の絶対値に一致し、ローパスフィルタ（７８，７８′，７８″）内では、当該ミキシング信号の中間周波数成分が、Ａ−Ｄコンバータ（７８，７９′，７９″）に向かって通過される一方で、前記ミキシング信号のより高い周波数成分が、フィルタリングされることを特徴とする方法。
【請求項１１】
アイソレータ、サーキュレータ（７３）、方向性結合器（７２）及び／又はその他の信号分配器によって前記マイクロ波共振器（５４）から保護された前記基本周波数ｆ０の出力信号が、前記局部周波数ｆＬＯによるミキシングを用いて前記中間周波数ｆＩＭに変調され、ローパスフィルタ（７８′）を経由してＡ−Ｄコンバータ（７９′）に伝送されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記中間周波数ｆＩＭの中間周波数信号と外部から供給されたクロック信号ｆｃｌｏｃｋとの間の位相差が零に等しいように、前記局部発振器の前記局部周波数が、位相検出器（７６）及び制御設備（７７）によって制御されることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記基本周波数ｆ０の制御が、前記マイクロ波共振器（５４）内のその時の共振周波数に応じて実行されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記制御は、透過又は反射した信号の位相（７０ａ）に基づいて実行され、零の位相の値が、前記出力周波数ｆ０を適合することによって要求されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記制御は、透過及び／又は反射した信号（６９ａ，６９ｂ）の最大値若しくは最小値の位置に基づいて実行され、
前記基本周波数ｆ０が、２つの値の間で周期的に切り替えられ、前記出力周波数が、前記共振周波数の最大値又は最小値の上側と下側とに交互に存在するように、前記２つの値が適合され、同じ信号振幅が、当該両周波数で得られることが要求されることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記制御は、透過及び／又は反射した信号（６９ａ，６９ｂ）の最大値若しくは最小値の位置に基づいて実行され、
零の値の共振曲線の勾配が、前記出力周波数ｆ０を適合することによって要求されることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
Ｓ２１パラメータの測定時に、最大の信号振幅に制御され、及び／又は、Ｓ１１パラメータの測定時に、最小の信号振幅に制御されることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タバコ加工産業の移動する材料連続体を加工しその特性を測定するための設備及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
当該設備は、マイクロ波共振器を有するマイクロ波測定装置を備える。材料連続体が、このマイクロ波共振器を経由して搬送されるか又は搬送可能である。この場合、基本周波数ｆ０によって生成された測定信号が、マイクロ波発生器から当該マイクロ波共振器の入力側に入力されるか又は入力可能である。さらに、本発明は、タバコ加工産業の材料連続体を加工しその特性を測定するための対応するマイクロ波測定装置及び方法に関する。
【０００３】
特に、本発明は、タバコ加工産業で連続体を製造して連続体を加工する、すなわちシガレット連続体及びフィルタ連続体を連続体製造機で製造する分野に関する。例えば、最初に、タバコが、ベルトコンベア上に落下され、タバコ連続体が、シガレット紙片によって包まれ、引き続き当該タバコ連続体から喫煙可能な長さの複数のシガレットに短く切断されることによって、シガレット連続体が製造される。タバコ連続体又はフィルタ連続体の製造及び引く続く当該連続体のこの裁断つまり短く切断されることは、高い速度で実施される。一般に、今日のシガレット製造機及びフィルタ製造機の場合、連続体の搬送速度は、１０ｍ／ｓである。この場合、１００ｍｍの裁断長さでは、毎秒１００本のシガレットが連続して製造される。
【０００４】
シガレットの品質は、シガレット連続体内のタバコの状態に左右される。この理由から、シガレット連続体内のタバコの湿度及び密度を測定すること、及び、特に密度を制御することが提唱されている。さらに、突然で且つ短期間の信号変動の状況中に、異物の存在が推測される。この場合、対応する連続体部分が後に取り除かれる。
【０００５】
現在のシガレット製造機では、当該取除きは、少なくとも１つの共振器ハウジングを有するマイクロ波測定装置によって実施される。例えばドイツ連邦共和国特許第１０  ２００４  ０１７  ５９７号明細書で開示されているように、タバコ連続体が、当該共振器ハウジングを通過する。このドイツ連邦共和国特許第１０  ２００４  ０１７  ５９７号明細書の全ての内容が、本出願に記載されている。このドイツ連邦共和国特許第１０  ２００４  ０１７  ５９７号明細書には、中空円筒体としての共振器空間を有する共振器ハウジングが開示されている。この中空円筒体は、シガレット連続体に対して対称に配置されている。受信アンテナ及び送信アンテナが設けられている。当該共振器空間内で励振させるため、マイクロ波信号が、この受信アンテナ及びこの送信アンテナによって受信され、送信部から再び送信される。
【０００６】
マイクロ波共振器を用いた当該測定は、材料連続体がマイクロ波共振器内に存在する時に、マイクロ波場の共振曲線がこのマイクロ波共振器内で変化するという物理現象を利用する。原理的には、マイクロ波共振器を経由して搬送された材料連続体の複素誘電率が測定される。当該複素誘電率は、実数部及び虚数部又は絶対値及び位相を有する。当該複素誘電率の両固有値が、材料連続体の密度及び含水量の情報を含んでいる。密度又は含水量が変化すると、当該両固有値、すなわちマイクロ波共振器の共振曲線の特性が変化する。
【０００７】
連続する材料が存在する場合、共振曲線の最大値又は最小値が、無負荷時のマイクロ波共振器の共振曲線の最大値又は最小値に比べて低い周波数にシフトする。さらに、当該共振曲線が広がる。密度の変化及び材料連続体の湿度の変化が、当該共振曲線の位置、高さ及び幅のそれぞれに固有の特定の変化の原因となる。それ故に、この共振曲線の少なくとも２つの測定値が測定される場合、連続体の密度の測定値及び連続体の湿度の測定値の測定精度及び機能上の依存性の範囲内で、当該路度及び当該湿度が互いに独立して測定され得る。
【０００８】
マイクロ波共振器の測定信号を評価するための評価回路が、ヨーロッパ特許出願公開第０  ７９１  ８２３号明細書から公知である。このヨーロッパ特許出願公開第０  ７９１  ８２３号明細書の全ての内容が、本出願に記載されている。少なくとも２つの異なる周波数を有するマイクロ波が、マイクロ波共振器に供給されることによって、複数の独立した測定値が生成される。共振曲線の一部が、当該周波数でサンプリングされる。共振のシフトが、マイクロ波共振器の、材料に影響されなかった共振曲線と材料に影響された共振曲線とを比較することによって検出される。減衰が、供給されたマイクロ波の複数の周波数に対する共振曲線の複数の振幅を比較することによって検出される。タバコ連続体の密度及び湿度が、測定される信号の高さ及び信号の脇部分の急峻度から再現される。
【０００９】
マイクロ波信号の基本周波数が、共振曲線の両脇部分の一方の脇部分の変曲点上に位置するように、当該マイクロ波信号の基本周波数が、無負荷時のマイクロ波共振器の共振曲線に対して調整される。変調された少なくとも２つの周波数が、同じ脇部分側で当該変曲点の上側及び下側に位置する。数値例では、５．７９ＧＨｚ及び５．８１ＧＨｚ、すなわち５．８ＧＨｚ±１０ＭＨｚが、基本周波数として挙げられる。当該両周波数は、５μ秒ごとに、すなわち１００ｋＨｚの周波数で切り替えられる。マイクロ波出力信号が、サーキュレータ及びマイクロ波ダイオードによって整流され、Ａ−Ｄコンバータを経由して評価装置に転送される。
【００１０】
この手段は、実際には限界にぶつかる。すなわち、特に無負荷時のマイクロ波共振器の１つの共振曲線の１つの脇部分の変曲点にある一定の動作周波数で測定される時の、この共振曲線のこの脇部分上での測定の場合に、この手段は限界にぶつかる。マイクロ波共振器内の比較的少ない量の材料では、この状況では僅かな信号変化しか観察されない一方で、多い量の材料では、大きい信号変化が発生する。また、当該大きい信号変化は、過制御を引き起こしうる。僅かな信号変化は、悪い測定精度並びに連続体の密度及び連続体の湿度の悪い識別性能を意味する。それ故に、システムが依然として常に確実に稼動しなければならない、小さく発生する信号変化では、高い精度が、マイクロ波の信号処理に対して要求される。この高い要求のために、全ての構成要素が、非常に高い精度で製造されて組み立てられる必要がある。このことは、対応する高いコストを生じさせる。
【００１１】
当該小さい信号変化のために、同様に、マイクロ波回路の構成要素の固有値の、例えば構成要素のエージングに起因して又は温度変動及びその他の外部の変化に起因して発生しうる小さい変化又はドリフトが、測定精度に影響する。その結果、システムの正確な補正が頻繁に検査される必要があり、場合によっては繰り返し検査される必要がある。
【００１２】
当該公知の測定方法の場合、マイクロ波信号が整流される必要がある。当該整流は、マイクロ波ダイオード、特にショットキーダイオードによって実施される。当該ダイオードは、非線形で且つ温度に依存する個々の特性曲線を有する。当該特性曲線は、測定の、システム上の不正確さを引き起こす。当該不正確さは、温度測定に基づいて不完全にしか補正され得ない。この事実は、測定精度を制限し、個々の調整を必要とする。
【００１３】
これとは別に、マイクロ波共振器によって共振周波数の外側で測定する場合は、共振周波数の外側の、測定に使用される電場の形が、マイクロ波共振器内で理想的に軸線方向に指向されているのではなくて、傾いて指向されていて、当該傾いた電場の形においても、依然として充填の程度、連続体の密度及び連続体の湿度に左右される点に考慮する必要がある。このことは、測定精度が位置に左右される結果となる。それ故に、マイクロ波測定に基づいて異物を確認する場合、材料連続体中に偶発的に存在する異物が、当該材料連続体中の位置に応じて異なった性能の良さで確認される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許第１０  ２００４  ０１７  ５９７号明細書
【特許文献２】ヨーロッパ特許出願公開第０  ７９１  ８２３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の課題は、タバコ加工産業の、高い速度で長手軸線方向に移動する材料連続体を加工し、その特性を測定するための、設備、測定装置及び方法を提供することにある。先に述べた速度の要求が、当該高い速度で長手軸線方向に移動する材料連続体によって従来よりも良好に維持される。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この課題は、材料連続体がマイクロ波共振器を通過して搬送されるか又は搬送可能である当該マイクロ波共振器を有するマイクロ波測定装置を備えた設備であって、タバコ加工産業の特に長手軸線方向に移動する当該材料連続体を加工しその特性を測定するための当該設備によって解決される。この場合、基本周波数ｆ０によって生成された測定信号が、マイクロ波発生器から当該マイクロ波共振器の入力側に入力されるか又は入力可能である。
【００１７】
少なくとも１つの分析装置が設けられていて、この分析装置は、ミキサ、ローパスフィルタ及びＡ−Ｄコンバータから構成された直列回路を有し、
当該ミキサは、当該マイクロ波共振器の１つのポートと当該局部発振器の出力部とに接続されていて、且つ、マイクロ波共振器によって透過又は反射された周波数ｆ０の測定信号と局部発振器によって生成された局部周波数ｆＬＯの信号とをミキシングすることによって、周波数ｆＩＭの差信号を生成するために構成されていて、
当該周波数ｆＩＭは、周波数ｆ０より小さく且つ周波数ｆ０と周波数ｆＬＯとの差の絶対値に一致し、
当該中間周波数ｆＩＭを有する当該ミキサの出力信号を通過させ、より高い周波数の信号成分をフィルタリングするために、当該ローパスフィルタが構成されていることによって、当該設備は改良されて構成されている。
【００１８】
本発明は、ヘテロダイン方式を用いた本発明の設備において、振幅及び位相を維持して反射された又は透過された測定信号が、中間周波数ｆＩＭに変調されるという基本思想に基づく。この中間周波数ｆＩＭは、マイクロ波帯域内に存在するのではなくて、遥かにより低い周波数、特に１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ、特に５ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの周波数を有する。例えば約６ＧＨｚの周波数のマイクロ波信号と違って、当該信号は、高速に処理可能なＡ−Ｄコンバータによって直接にＡ／Ｄ変換可能である。その結果、マイクロ波ダイオードによって発生するようなアナログ構成要素の非線形性が回避される。これに応じたより大きい信号振幅の結果、ドリフトの影響及び許容誤差の影響が最小になる。それ故に、システムの点検と再補正との間のサイクル時間が長くなる。
【００１９】
材料連続体の加工は、例えばシガレット連続体若しくはフィルタ連続体の製造、添加物の添加、連続体への巻紙の巻き付け並びに／又はシガレット若しくはフィルタの裁断でもよく、又は織物繊維からの連続体の製造及び連続体の延伸でもよい。同じ連続体密度及び連続体湿度が達成されるように、製造工程及び／若しくは加工工程を制御するために、又は、連続体の一部の密度若しくは湿度が所定のパラメータから外れている当該連続体の一部をその他の加工から排除するために、測定結果が使用され得る。
【００２０】
マイクロ波共振器の共振の挙動が、反射装置又は送信装置内で測定され得る。当該反射装置の場合は、マイクロ波共振器の１つのポートだけが、マイクロ波信号を受信するためと測定のためとに使用される。当該送信装置の場合は、マイクロ波送信機の１つのポートが、受信するために使用され、もう１つのポートが、透過された信号を測定するために使用される。マイクロ波技術では、マイクロ波共振器の転送の挙動及び反射の挙動が、制御パラメータであるいわゆる「Ｓパラメータ」によって表される。この場合、パラメータＳ１１は、周波数に依存するマイクロ波共振器の入力ポートでの反射を表し、パラメータＳ２１は、入力ポートから出力ポートに向かう透過特性を表す。当該両Ｓパラメータは、周波数の複素関数であり且つ連続体の複素誘電率である。これらのＳパラメータは、実数部及び虚数部又は絶対値及び位相を表す。連続体の密度又は含水量が変化すると、当該含水量の変化の場合では、マイクロ波共振器のＳパラメータの絶対値及び位相が変化する。
【００２１】
本発明で使用されるヘテロダイン変調方式の場合、高調波のマイクロ波振動ｆ０を低周波の高調波局部発振器信号ｆＬＯとミキシングすることによって、基本周波数ｆ０と上側波帯としての側波帯ｆ０＋ｆＬＯと下側波帯としての側波帯｜ｆ０−ｆＬＯ｜とから成る複数の信号の周波数スペクトルが生成される。当該局部発振器信号が、僅かな絶対値だけ、すなわち中間周波数±ｆＩＭだけ出力信号ｆ０に対してシフトしているので、当該両側波帯は、２ｆ０±ｆＩＭ及びｆＩＭを有する。ローパスフィルタによって、周波数ｆＩＭを有する信号だけが、当該周波数スペクトルから依然として残ることが実現される。
【００２２】
特に、ミキサ、ローパスフィルタ及びＡ−Ｄコンバータを１つずつ有する直列回路を１つずつ備えた少なくとも２つの特に同種の分析装置が設けられている。この場合、１つの分析装置が、マイクロ波共振器によって透過された測定信号を受信し、もう１つの分析装置が、マイクロ波共振器によって反射された測定信号を受信する。こうして、Ｓ２１パラメータとＳ１１パラメータとの双方が、特に同種の分析装置を用いて本発明で使用されるヘテロダイン変調方式によって測定される。より多くの測定値が、材料連続体の密度及び湿度の測定精度のさらなる向上を可能にする。
当該両分析装置は、特に後続に配置された共通の評価装置に接続されている。
【００２３】
特に、アイソレータ、サーキュレータ、方向性結合器及び／又はその他の信号分配器が、マイクロ波発生器とマイクロ波共振器との間に配置されている。これらの構成要素は、特に反射したマイクロ波電力による当該マイクロ波発生器の妨害を阻止する。
【００２４】
ミキサ、ローパスフィルタ及びＡ−Ｄコンバータを有する直列回路を備えたもう１つの特に同種の分析装置が有益に設けられていて、当該分析装置が、入力側に配置されたアイソレータ、サーキュレータ、方向性結合器及び／又はその他の信号分配器を通じて周波数ｆ０の出力信号の分離された一部を受信する場合、或る信号が生成される。特に後続配置された共通の評価装置を用いて、絶対値及び位相によって入力信号と出力信号とを直接比較することが、この信号から可能になる。したがって、当該出力信号の振幅及び／又は位相のドリフトも補正され得る。
【００２５】
特に、当該直列回路を有するこれらの分析装置はそれぞれ、同じ種類である。その結果、直接の比較が可能である。同じ種類とは、特にローパスフィルタが同じフィルタリング特性を有し且つＡ−Ｄコンバータが、特にその閾値、ダイナミックレンジ及び動的係数が、相互に同調されていることを意味する。
【００２６】
特に、位相検出器及びこの位相検出器に接続されている制御設備が設けられている。この場合、位相検出器は、分析装置のローパスフィルタの出力信号を受信する。この分析装置は、周波数ｆ０の出力信号の、アイソレータ又はサーキュレータの入力側で分離された一部を受信する。この場合、当該制御設備は、周波数ｆＩＭの中間周波数信号と外部から供給された周波数ｆｃｌｏｃｋのクロック信号との間の位相差が零に等しいように、局部発振器の局部周波数ｆＬＯを制御するために構成されている。こうして、場合によってはドリフトを伴う出力信号ｆ０に応じた局部周波数ｆＬＯの制御が可能である。その結果、出力信号の周波数及び位相の変化が、引き続くデジタル化に必須の中間周波数ｆＩＭのドリフトを引き起こさない。これによって、当該測定は、安定になり且つ外部の影響にほとんど左右されなくなる。
【００２７】
好適なその他の構成では、マイクロ波共振器内のその時の共振周波数に応じて基本周波数ｆ０を制御するための制御装置が設けられている。マイクロ波共振器内のその時の共振周波数に応じた、このマイクロ波共振器内に入射された基本周波数ｆ０の当該制御には、幾つかの利点がある。すなわち、測定に使用される電場の形が、共振中に軸方向に理想的に指向されている。その結果、測定精度が、場所又は位置にもはや左右されない。したがって、例えば連続体中の複数の異物が、それらの位置に関わりなく同様に良好に確認される。さらに、マイクロ波共振器内のあらゆる任意の減衰時に、透過された信号のマイクロ波の振幅が、共振中に最大である。これによって、構成要素の影響による誤差の影響が最小になる。システムの変更なしに、遥かにより広い測定範囲にわたって稼働され得る点にさらなる利点がある。
【００２８】
当該制御装置が、Ａ−Ｄコンバータの、リアルタイムで入力する測定値に基づいて周波数制御を実行するので、ほぼ連続し且つほぼ瞬時の周波数制御が可能である。すなわち、この周波数制御は、最小限の時間遅延を有する。
【００２９】
好適な実施の形態では、当該制御装置が、透過した信号又は反射した信号の位相及び／又は振幅の値を制御変数として使用するために構成されている。この場合、零の位相の値及び／又は振幅最大値若しくは振幅最小値が要求される。透過した信号と反射した信号との双方の位相が、共振中に零を通過する。材料連続体が、マイクロ波共振器内に存在する場合、当該両位相の周波数変化が、零通過点の周りで広範囲に及んで線形に推移する。この理由から、当該両位相の位相又は零通過点は、周波数制御のための制御変数として非常に有効に適している。位相に関する情報が、数ミリ秒後に入手される。その結果、マイクロ波共振器内に入射された周波数が、共振周波数に応じてほぼ瞬時に制御される。タバコ連続体が、この期間内に例えば１ミリメートルだけしかさらに移動されない。
【００３０】
好ましくは、１つ又は複数のＡ−Ｄコンバータの出力信号を評価するための評価装置が設けられている。この場合、この評価装置は、特にマイクロプロセッサ内又は制御設備内に組み込まれている。この評価装置は、特に当該Ａ−Ｄコンバータの後続に共通に接続されている。
【００３１】
当該発明の課題は、材料連続体がマイクロ波共振器を経由して搬送可能であるこのマイクロ波共振器を備えたマイクロ波測定装置であって、上述したように、タバコ加工産業の特により高い速度で長手軸線方向に移動する材料連続体を加工しその特性を測定するための当該マイクロ波測定装置において、基本周波数ｆ０によって生成された測定信号が、マイクロ波発生器から当該マイクロ波共振器の入力側に入力されているか又は入力可能であることによっても解決される。
【００３２】
少なくとも１つの分析装置が設けられていて、この分析装置は、ミキサ、ローパスフィルタ及びＡ−Ｄコンバータから構成された直列回路を有し、
当該ミキサは、当該マイクロ波共振器の１つのポートと当該局部発振器の出力部とに接続されていて、且つ、マイクロ波共振器によって透過又は反射された周波数ｆ０の測定信号と局部発振器によって生成された局部周波数ｆＬＯの信号とをミキシングすることによって、周波数ｆＩＭの差信号を生成するために構成されていて、
当該周波数ｆＩＭは、周波数ｆ０より小さく且つ周波数ｆ０と周波数ｆＬＯとの差の絶対値に一致し、
当該中間周波数ｆＩＭを有する当該ミキサの出力信号を通過させ、より高い周波数の信号成分をフィルタリングするために、当該ローパスフィルタが構成されていることによって、当該設備は改良されて構成されている。
【００３３】
当該マイクロ波測定装置は、本発明の設備と同じ特性、特徴及び利点を有する。
【００３４】
また、当該発明の課題は、タバコ加工産業の材料連続体がマイクロ波共振器を通過して供給される当該材料連続体を加工しその特性を測定する方法において、基本周波数ｆ０を有する測定信号が生成され、当該マイクロ波共振器内に入力される方法によっても解決される。当該マイクロ波共振器によって透過又は反射された基本周波数ｆ０の測定信号と局部発振器によって生成された局部周波数ｆＬＯの信号とをミキシングすることによって、中間周波数ｆＩＭを有する部分を含むミキシング信号が生成され、当該中間周波数ｆＩＭは、基本周波数ｆ０より小さく且つ基本周波数ｆ０と局部周波数ｆＬＯとの差の絶対値に一致し、ローパスフィルタ内では、当該ミキシング信号の中間周波数成分が、Ａ−Ｄコンバータに向かって通過される一方で、当該ミキシング信号のより高い周波数成分が、フィルタリングされることによって、当該方法は改良されて構成されている。
【００３５】
この方法は、本発明の設備及び本発明の測定装置によって実行される、ヘテロダイン変調方式に基づく方法に対応する。この方法も、本発明の利点、特に例えばショットキーダイオードのような非線形特性を有するアナログ構成要素及びこれに起因した小さい信号振幅に対する精度の悪さを伴わない利点を提供する。当該本発明の方法は、データ、つまり振幅及び／若しくは位相又は実数部及び／若しくは虚数部に応じたデータを提供する。散乱パラメータＳ１１及び／又はＳ２１が、当該データから測定される。振幅及び位相が、比較的に低い中間周波数ｆＩＭの信号中に含まれている。この信号は、直接にアナログ・デジタル変換可能である。その結果、当該デジタル出力値が既に、振幅及び位相に関する必要な情報を含む。
【００３６】
特にアイソレータ、サーキュレータ、方向性結合器及び／又はその他の信号分配器によってマイクロ波共振器から保護された周波数ｆ０の出力信号が、特に局部周波数ｆＬＯによるミキシングによって中間周波数ｆＩＭに変調し、ローパスフィルタを経由してＡ−Ｄコンバータに伝送する。このことは、マイクロ波共振器から反射した信号成分によって乱されていない当該出力信号が、直接の基準値としてデジタル化されていて且つ反射した及び／又は透過した信号の測定信号に対する比較値として使用されることを意味する。この場合、出力信号が送信される地点で、この出力信号が、アイソレータ又はサーキュレータによって、反射した信号から保護されている。
【００３７】
特にＡ−Ｄコンバータ及び／又は周波数ｆ０の出力信号を発生させる発振器及び／又は局部発振器が、周波数一定のクロック信号に同期される。当該同期は、中間周波数ｆＩＭに変調した出力信号のサンプリングの位相位置を当該出力信号の位相に同期させる。その結果、当該出力信号の位相が、常により高い精度で測定され得る。したがって、中間周波数ｆＩＭの発生とサンプリングとの間の位相シフトに起因した位相の測定誤差が排除されている。
【００３８】
好ましくは、周波数ｆＩＭの中間周波数信号と外部から供給されたクロック信号ｆｃｌｏｃｋとの間の位相差が零に等しいように、局部発振器の局部周波数が、位相検出器及び制御設備によって制御される。したがって、一定の周波数と、出力信号ｆ０と局部発振器信号ｆＬＯとの間の相対位相シフトに左右されないで、マイクロ波共振器内の位相シフトだけに左右される位相位置とを有する中間周波数ｆＩＭのデジタル化信号が得られる。
【００３９】
好適なその他の構成では、基本周波数ｆ０の制御が、マイクロ波共振器内のその時の共振周波数に応じて実行されることが提唱されている。好適な別の実施の形態では、当該制御は、透過した信号の位相に基づいて実行される。この場合、基本周波数ｆ０を適合することによって、零の位相の値が要求される。当該制御は、Ｓ１１成分又はＳ２１成分の位相変化の零通過点に基づく既に上述した制御に相当する。この別の実施の形態は非常に正確で且つ非常に速い。
【００４０】
これとは別に、当該制御が、透過及び／又は反射した信号の最大値又は最小値の位置に基づいて実行されることが提唱されている。この場合、基本周波数が、２つの値の間で周期的に切り替えられる。基本周波数ｆ０が、共振周波数の最大値又は最小値の上側と下側とに交互に存在するように、当該２つの値が適合される。この場合、同じ信号振幅が、当該両周波数で得られることが要求される。
【００４１】
このとき、制御された局部発振器信号ｆＬＯによるミキシングが、一定の周波数ｆＩＭを有する信号を出力する。この信号の振幅及び位相が、周波数ｆ０の切替周期で変化する。この場合の制御変数は、当該両周波数における振幅の最小又は極僅かの差である。共振周波数がドリフトすると、当該両周波数での振幅間の、正又は負である差が特有に変化するので、この制御変数も、マイクロ波共振器内の共振周波数に応じて励振周波数を制御するために十分に適している。
【００４２】
この代わりに、同様に好ましくは、零の値の共振曲線の勾配が要求される。別の制御では、Ｓ２１パラメータの測定時に最大の信号振幅に制御すること及び／又はＳ１１パラメータの測定時に最小の信号振幅に制御することが好適に提唱されている。
【００４３】
本発明の設備、測定装置及び方法は、タバコ加工産業のほかに、例えば繊維工業でも好適に使用可能であり、木綿繊維や合成繊維がそ綿機及びストレッチ装置内で平行に揃えられて均質にされる場合は、例えば紡績準備工程で好適に使用可能である。
【００４４】
以下に、本発明の主な思想を限定することなしに実施の形態に基づいて図面を参照して本発明を説明する。この場合、明細書中で詳しく説明しなかった本発明の全ての詳細は、図面に明瞭に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本出願人の型式「ＰＲＯＴＯＳ」のシガレット連続体製造機を概略的に示す。
【図２】マイクロ波共振器の横断面を概略的に示す。
【図３】充填時及び未充填時の散乱パラメータＳ２１及びＳ１１の振幅の周波数に対する変化を示す。
【図４】充填時及び未充填時の散乱パラメータＳ２１及びＳ１１の振幅の位相の周波数に対する変化を示す。
【図５】本発明の測定装置の回路レイアウトを概略的に示す。
【図６】本発明の別の測定装置の回路レイアウトを概略的に示す。
【図７】本発明の別の測定装置の回路レイアウトを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下の図では、同じ又は同様の構成要素つまり対応する部分はそれぞれ、同じ符合で付記されている。その結果、対応する新たな概念が把握される。
【００４７】
図１中には、本出願人の型式「ＰＲＯＴＯＳ」のシガレット連続体製造機の基本構成が示されている。裁断タバコ葉が、堰１から前分配器２に単位量ごとに供給される。この前分配器２の取出しローラ３が、制御されて貯蔵槽４にタバコを補充する。循環ベルトとして形成された急傾斜コンベア５が、この貯蔵槽４からタバコを取り出して堰止めシュート６に供給する。ピンローラ７が、この堰止めシュート６から一様なタバコ流を取り出す。このタバコ流は、偏向ローラ８によってピンローラ７のピンから落下され、循環ベルトとして敷設され且つ一定の速度で循環する振撒き布９上に落下される。
【００４８】
この振撒き布９上に形成されたフリース状のタバコが、スクリーニング装置１１内に落とされる。このスクリーニング装置１１は、エアカーテンを発生させ、より大きい又はより重いタバコ粉を通過させる。その一方で、その他の全てのタバコ粉は、エアカーテンの空気流によってピンロール１２と壁部１３とによって形成されたホッパー１４内に誘導される。当該タバコは、ピンロール１２から連続体コンベア１７に向かうタバコ流路１６内に落下される。当該タバコは、負圧室１８内に吸引された空気によって連続体コンベア１７に対して保持され、タバコ連続体として落下される。均等化装置つまりトリマー１９が、タバコ連続体から余分のタバコを除去し、こうして形成されたタバコ連続体を希望する幅に裁断する。
【００４９】
引き続き、当該タバコ連続体は、同期して搬送されたシガレット紙片２１に到達される。このシガレット紙片２１は、ボビン２２から引き出され、印刷装置２３を通過する。このシガレット紙片２１は、駆動されているフォーマットベルト２４上に搭載される。このシガレット紙片が、タバコ連続体の周りに折り畳まれることによって、当該フォーマットベルト２４が、このタバコ連続体及びこのシガレット紙片を搬送する。その結果、縁部分が離れて立っている。この縁部分は、図示されなかった接着装置によって公知の方法で接着される。その後に、その接着継目が閉ざされ、タンデム式継目板によって乾燥される。
【００５０】
こうして形成されたシガレット連続体２８が、均等化装置１９を制御する連続体密度測定装置２９を通過し、裁断装置３１によって２倍の長さのシガレット３２に裁断される。これらのシガレット３２は、制御されたアーム３３を有する引渡し装置３４からフィルタ装着機３７の受取りドラム３６に引き渡される。当該シガレット３２は、このフィルタ装着機３７の裁断ドラム３８上で円形刃によって個々のシガレットに分割される。循環ベルトコンベア３９，４１が、余分のタバコを貯蔵槽４の下に配置された貯蔵庫４２内に搬送される。当該戻されたタバコは、急傾斜コンベア５によってこの貯蔵庫４２から再び取り出される。
【００５１】
図２は、適切な共振器ハウジングの横断面を概略的に示す。矢印５０の方向に移動し、部分的に破けている、充填物５１とシガレット紙製の被覆物５２とから構成されたシガレット連続体２８が、共振器ハウジング５４を通過する。充填物５１の少なくとも１つの特性、例えば質量又は湿度を検出するため、マイクロ波が、共振器ハウジング５４に供給される。この共振器ハウジング５４は、中空円筒体５６としての中空体を有する。この中空円筒体５６の内部空間つまり共振器空間５７が、シガレット連続体２８に対して対称に配置されている。密閉するため、蓋５８が、このシガレット連続体２８に沿ってねじ留めされている。
【００５２】
共振器ハウジング５４の共振器室５７は、薄い金被膜６２で蒸着されてもよい。この金被膜６２は、測定値の不変性を損なう腐食の発生を阻止すると同時に、良好な電気伝導性であるので、有害な表皮効果を制限する。
【００５３】
シガレット連続体２８に対して共振器室５７を機械的に閉鎖するため、及び、共振器室５７の汚染を阻止するため、保護管６３が使用される。この保護管６３は、好ましくはポリアリールエーテルケトン（ＰＥＡＫ）群の物質、例えばポリエーテルエーテルケトンから成る。この保護管６３は、その端部６３ａで漏斗状に拡大されている。シガレット連続体２８が、当該端部６３ａで共振器ハウジング５４内に流入する。
【００５４】
マイクロ波が共振器室５７から放出するのを阻止するため、共振器ハウジング５４の共振器室５７の外側の両側面が、シガレット連続体２８の方向に外側に向かって管状に（５６ａ，５８ａ）延在する。当該共振器ハウジング５４の共振器室５７の外側の両側面は、内側に向かっても管状に（５６ｂ，５８ｂ）若干延在する。マイクロ波発生器によって生成されたマイクロ波を受信するため、絶縁リング６４を介して中空円筒体５６から絶縁された受信アンテナ６６が使用される。図示されなかった評価回路に供給されなければならないマイクロ波を受信するため、絶縁体６７を介して中空円筒体５６から絶縁された送信アンテナ６８が使用される。
【００５５】
中空室５７内のマイクロ波場の振幅が、共振中に中心で、すなわちシガレット連続体２８の場所で最大値を有するように、当該入射されたマイクロ波信号の周波数が有益に選択される。当該入射されたマイクロ波信号の周波数が、共振周波数に一致しない場合、振幅が、受信アンテナ６６の場所で最大値を有し、送信アンテナ６８の方向に向かって減少する。この場合、当該マイクロ波場が、シガレット連続体２８の横断面にわたって減少する振幅変化を有する。すなわち、当該マイクロ波場が、シガレット連続体２８の横断面にわたって不均質である。
【００５６】
図３及び図４中には、損失のない理想的なマイクロ波共振器の散乱パラメータＳ１１及びＳ２１の振幅及び位相がシミュレーションで示されている。Ｘ軸は、入射されたマイクロ波信号の周波数を示し、５ＧＨｚと６．５ＧＨｚとの間でシフトする。当該シミュレーヨでは、無負荷時つまり未充填時のマイクロ波共振器の固有減衰量が、零を獲る。
【００５７】
図３中には、０〜１の値を有する相対振幅が、Ｙ軸上に示されている。符号６９ａ０及び６９ｂ０で示された曲線は、無負荷時のマイクロ波共振器に対応する。この場合、６９ａ０は、周波数に依存する透過成分、すなわちＳ２１パラメータの変化を示す。この透過成分は、約６．２３ＧＨｚのときに１の値を有する最大値を有する。したがって、完全な透過が、位置で支配する。符合６９ｂ０で示された無限大の固有モードの無負荷時のマイクロ波共振器の場合の散乱パラメータＳ１１に対応する反射曲線が、この位置で値０の最小値を有する。当該パラメータＳ１１は、この最小値の外側ではほぼ１の値を有する。したがって、ほぼ完全な反射が支配する。
【００５８】
材料連続体、例えばシガレット連続体２８が、マイクロ波共振器を通過する場合、共振周波数が、より低い周波数、図示された例では約５．８ＧＨｚにシフトする。このことは、Ｓ２１パラメータ６９ａとＳ１１パラメータ６９ｂとの双方に対して成立する。同時に、両共振曲線が広がる。さらに、振幅が、共振中に減少する。すなわち、Ｓ２１パラメータの共振曲線が、約０．７の最大値に達するだけにすぎない。その一方で、当該共振は、反射、すなわちＳ１１パラメータにおいて０．３の値を有する。
【００５９】
損失のない場合、すなわち無限の固有モードを有するマイクロ波共振器内に材料がない場合に、値（｜Ｓ１１｜２＋｜Ｓ２１｜２）０．５が、全ての周波数範囲内で絶対値１を有する一方で、当該絶対値は、損失のある場合は共振中に１未満である絶対値を有し、この場合に最小値が、当該共振周波数で達成されることは図示されていない。１に対するこの差は、マイクロ波共振器内で変換された損失電力に対する目安である。この値は、共振中は常に最大値である。
【００６０】
図４中には、図３中に示された共振曲線に対する位相変化が、負荷状態と無負荷状態とで示されている。無負荷状態では、低い周波数のときに値＋π／２で開始するＳ２１パラメータの位相変化が、６．２３ＧＨｚのときに零を通過して、より高い周波数で−π／２に収斂する。対応するＳ１１パラメータ７０ｂ０は、僅かに負の値で開始し、当該値が−π／２の方向に減少する共振周波数に近づく。当該位相が、共振周波数の通過時に急反転し、値＋π／２を獲る。より高い周波数の場合、当該値は、再び０の方向に減少する。この場合、全く損失のない理想的なマイクロ波共振器が得られる。
【００６１】
負荷時のマイクロ波共振器の場合、Ｓ２１パラメータの位相変化７０ａが発生する。このＳ２１パラメータの零通過点が、無負荷時の７０ａ０に比べて約５．８ＧＨｚのより低い共振周波数にシフトしている。さらに、零通過点の勾配度が若干減少している。Ｓ１１パラメータの位相変化７０ｂは、共振周波数の拡張に起因して且つ材料連続体の存在によるマイクロ波共振器内の損失に起因して無負荷時に比べて明らかに変化している。この場合でも、Ｓ１１パラメータは、低い周波数のときに最初に僅かに負の値で開始して、共振周波数に近づいた時により大きい負の値を獲る。しかしながら、値−π／２から＋π／２に向かって急変するのではなくて、正の勾配で零を通過する。零線を通過した短期間後に、無負荷時のＳ１１パラメータの位相７０ｂは、約０．５の正の最大値を獲り、次いで反転し、高い周波数で再び方向０に向かう。Ｓ２１パラメータの位相変化７０ａとＳ１１パラメータの位相変化７０ｂとの当該零通過点のこの零通過点に近い周辺が、周波数制御用の制御変数として十分に適している。
【００６２】
図５中には、ヘテロダイン変調方式を実現するための本発明の回路レイアウトの第１の実施の形態が示されている。例えば約６ＧＨｚの周波数ｆ０を有するマイクロ波信号が、出力信号としてシンセサイザ又はマイクロ波発生器７１内で生成される。当該出力信号が、方向性結合器７２内で２つの信号に分割される。これらの信号の一方の信号が、アイソレータ若しくはサーキュレータ７３又は機能的に似た回路部分を経由してマイクロ波共振器５４の入力ポートに入力される。このマイクロ波共振器５４内で透過した信号が、このマイクロ波共振器５４の出力ポートで出力され、ミキサ７４に入力される。当該透過した信号が、このミキサ７４内で局部発振器７５の局部発振器信号とミキシングされる。この局部発振器信号は、基本周波数ｆ０より僅かに低い、例えば１０ＭＨｚだけ低い周波数ｆＬＯを有する。
【００６３】
当該ミキサ７４は、約６ＧＨｚのｆ０を有する信号と約５．９９ＧＨｚ又は６．０１ＧＨｚのｆＬＯを有する信号との双方をミキシングすることによって一方では周波数１１．９９ＧＨｚ又は１２．０１ＧＨｚを有し、他方では１０ＭＨｚを有する２つの側波帯を生成する。この周波数スペクトルは、ローパスフィルタ７８に入力される。このローパスフィルタ７８は、この例では１０ＭＨｚの中間周波数ｆＩＭの信号だけをＡ−Ｄコンバータ７９に向けて通過させる。
【００６４】
図５中には、サーキュレータ７３が、第３のポートを有することが同様に示されている。この第３のポートは、三角形として印付けされた負荷抵抗によって終端されている。このことは、マイクロ波共振器５４の入力ポートによって反射された信号がマイクロ波発生器７１に戻されてこのマイクロ波発生器７１を妨害するのではなくて、当該負荷抵抗内で完全に吸収されることを意味する。それ故に、当該マイクロ波発生器７１は、反射した信号から完全に保護されている。
【００６５】
出力信号ｆ０の一部が、マイクロ波発生器７１の出力部及びサーキュレータ７３の入力部で直接に出力され、ミキサ７４′に入力される。このミキサ７４′は、第１ミキサ７４と同じｆＬＯの、局部発振器７５の局所発振器信号を第２入力信号として受信する。このミキサ７４′のミキシング信号が、ローパスフィルタ７８′を通過してＡ−Ｄコンバータ７９′に入力される。したがって、マイクロ波共振器５４を透過した信号と妨害されなかった出力信号ｆ０との双方の振幅及び位相に関する情報が、Ａ−Ｄコンバータ７９，７９′からのデータと一緒に存在する。その結果、散乱パラメータＳ２１の振幅及び位相の非常に正確な測定を実行することができる。これらの信号は、評価装置８２にも入力される。この評価装置８２は、例えば連続体の湿度及び／又は密度を算出する。
【００６６】
中間周波数信号ｆＩＭを安定化するため、制御回路つまり位相同期回路（ＰＬＬ「phase-locked loop」）が設けられている。この制御回路は、「Ｃｌｏｃｋ」信号に同期された位相検出器７６及び制御設備７７を有する。この位相検出器は、中間周波数信号ｆＩＭと当該時間信号ｆｃｌｏｃｋとの間の位相シフトを検出する一方で、ループフィルタと呼んでもよい制御設備７７は、この位相シフトを利用して、この位相シフトが零に戻るか又は零で保持されるように、伝達関数を通して局部発振器７５の周波数を合わせる。したがって最後には、Ａ−Ｄコンバータ７９内の測定される位相シフトが、マイクロ波共振器５４内の位相シフトに戻る。当該局部発振器信号の位相フィードバック及び周波数制御を手段として、出力信号ｆ０の周波数シフトも、局部発振器７５によって同時に実行される。
【００６７】
図５中には、制御線及び同期線が、破線で示されている。
【００６８】
周波数ｆ０を有する信号と周波数ｆＬＯを有する信号とがミキシングされると、中間周波数ｆＩＭの出力信号が、マイクロ波共振器５４からの透過した信号の振幅と位相との双方を含む。したがって、デジタル化される中間周波数信号ｆＩＭも、散乱パラメータＳ２１の振幅と位相との双方を含む（図３及び４参照）。外部のクロック信号に同期され得るサンプリング信号によって、図５中の回路に応じたパラメータＳ２１が、絶対及び位相によって算定され得る。
【００６９】
図６中には、本発明の別の回路レイアウトが示されている。この場合、ミキサ、ローパスフィルタ及びＡ−Ｄコンバータから構成された複数の直列回路を有する２つの分析装置が示されている。透過された信号だけが、これに応じてミキシングされ、フィルタリングされ、そしてデジタル化された図５とは違って、図６によれば、マイクロ波共振器５４によって反射された信号も、サーキュレータ７３の第３のポートで出力され、これに応じてミキシングされ、ローパスフィルタリングされ、そしてデジタル化される。このため、ミキサ７４″が、局部発振器７５の、ミキサ７４及び７４″と同じ局部発振器信号を受信する。ローパスフィルタ７８″及びＡ−Ｄコンバータ７９″が、ミキサ７４″に接続している。こうして、散乱パラメータＳ２１の振幅及び位相を含む信号だけが、当該発生している信号と比較可能であるのではなくて、散乱パラメータＳ１１の振幅及び位相を含む信号も当該発生している信号と比較可能である。当該実現された測定の冗長性が、材料連続体内の密度及び湿度の測定の精度をさらに改良する。
【００７０】
図７中には、図５の回路レイアウトを発展させた回路レイアウトが示されている。図５中に示された構成要素に加えて、特にデジタル信号プロセッサとして構成されたマイクロプロセッサ８０の形態の制御装置が設けられている。この制御装置は、Ａ−Ｄコンバータ７９によって算出されたデジタル測定値を受信する。したがって、当該マイクロプロセッサ８０が、Ｓ２１散乱パラメータの位相位置に関する全ての情報を含むので、位相位置が、Ｓ２１散乱パラメータの位相の零通過点に向かって制御されるように、当該マイクロプロセッサ８０が、マイクロ波発生器７１を制御すること及びこのマイクロ波発生器７１の周波数をｆ０に合わせることができる。したがって、マイクロ波共振器５４内に入力されたマイクロ波信号が、その時の共振状態に常にある。さらに、当該マイクロプロセッサ８０は、位相検出器７６用の同期信号を生成する。この種類の制御は、非常に速く且つ非常に正確である。
【００７１】
上述した全ての特徴及びこれらの特徴だけから読み取れる特徴並びにその他の特徴と組み合わせて開示されている個々の特徴が、単独で且つ組み合わされて本発明の要旨とみなされる。本発明の実施の形態は、個々の特徴又は複数の特徴の組み合わせによって実現され得る。
【符号の説明】
【００７２】
１    堰
２    前分配器
３    取出しローラ
４    貯蔵槽
５    急傾斜コンベア
６    堰止めシュート
７    ピンローラ
８    偏向ローラ
９    振撒き布
１１    スクリーニング装置
１３    壁部
１４    ホッパー
１６    タバコ流路
１７    連続体コンベア
１８    負圧室
１９    トリマー
２１    シガレット紙片
２２    ボビン
２３    印刷装置
２４    フォーマットベルト
２６    フォーマット
２７    タンデム式継目板
２８    シガレット連続体
２９    連続体密度測定装置
３１    裁断装置
３２    ２倍の長さのシガレット
３３    アーム
３４    引渡し装置
３６    受取りドラム
３７    フィルタ装着機
３８    裁断ドラム
３９    搬送帯状体
４１    搬送帯状体
４２    貯蔵庫
５０    移動方向
５１    充填物
５２    被覆物
５４    共振器ハウジング、マイクロ波共振器
５６    中空円筒体
５６ａ    中空円筒体５６の外側延在部
５６ｂ    中空円筒体５６の内側延在部
５７    共振器空間
５８    蓋
５８ａ    蓋５８の外側延在部
５８ｂ    蓋５８の内側延在部
６２    金被膜
６３    保護管
６３ａ    保護管入口
６４    絶縁リング
６６    送信アンテナ
６７    絶縁体
６８    受信アンテナ
６９ａ    負荷時の共振器ハウジングの絶対値｜Ｓ２１｜
６９ａ０    無負荷時の共振器ハウジングの絶対値｜Ｓ２１｜
６９ｂ    負荷時の共振器ハウジングの絶対値｜Ｓ１１｜
６９ｂ０    無負荷時の共振器ハウジングの絶対値｜Ｓ１１｜
７０ａ    負荷時の共振器ハウジングの位相（Ｓ２１）
７０ａ０    無負荷時の共振器ハウジングの位相（Ｓ２１）
７０ｂ    負荷時の共振器ハウジングの位相（Ｓ１１）
７０ｂ０    無負荷時の共振器ハウジングの位相（Ｓ１１）
７１    マイクロ波発生器
７２    方向性結合器
７３    サーキュレータ
７４，７４′，７４″  ミキサ
７５    局部発振器
７６    位相検出器
７７    制御設備
７７，７７′，７７″  単側波帯復調器
７８，７８′，７８″  ローパスフィルタ
７９，７９′，７９″  Ａ−Ｄコンバータ
８０    制御装置
８１    マイクロプロセッサ
８２    評価装置、分析装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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