專利名稱：一種檢測和剔除卷煙中異物的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及微波非電量測試技術領域，尤其涉及一種用微波來檢測和剔除煙 草生產線上煙支內異物的裝置。
背景技術：
煙草制品生產中混雜在煙支內的異物，可對吸煙者造成危害，卷煙燃燒時這些雜 物會放出毒物或令人討厭的物質。因此，煙支生產中必須要識別并剔除這些雜物。煙草中所含的鐵磁性的異物可以在煙支成形前用磁體材料吸出。其他類型的金屬 材料也可用紅外線或其他類型的電磁輻射來檢測。此外，利用β或Y射線在非金屬異物 的檢測中也已取得了滿意的結果。但是，紅外線法受煙草物理特性(如纖維的長度、顏色) 的影響；而用β或Y射線檢測，其放射性會使生產人員的健康受到影響。因而，要尋求一 種能避免上述缺點，安全、可靠的方法來替代。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺陷而提供一種檢測和剔除卷煙中異物 的裝置，具有可實時檢測煙支中所含的各種金屬或非金屬雜物、檢測速度快，測量結果準 確，可靠性高，對操作者人體安全的特點。實現(xiàn)上述目的的技術方案是一種檢測和剔除卷煙中異物的裝置，在煙機生產過 程中對煙支進行實時檢測，該煙機中包含有同步剔除裝置，其中，包括依次相連的微波信號 產生器、第一微波信號隔離器、信號輸入探針、微波凹形諧振腔、信號輸出探針、第二微波信 號隔離器、檢波放大器、模/數轉換器、信號處理電路、數據采集和處理計算機，所述數據采 集和處理計算機分別輸出信號給一顯示器和同步剔除裝置，并且還接收一煙機實時速度 檢測裝置的輸入信號，還包括一控制微波信號產生器和信號處理電路的系統(tǒng)控制單元，其 中所述的微波信號產生器產生微波信號，通過所述的第一微波信號隔離器和信號輸 入探針將信號輸入給所述的微波凹型諧振腔；所述的信號輸出探針接收所述微波凹形諧振腔輸出的微波諧振信號，通過第二微 波信號隔離器傳輸到檢波放大器；所述的檢波放大器將接收到的微波信號進行檢波并且放大輸出直流檢測電壓送 給所述的模/數轉換器；所述的模/數轉換器將直流檢測電壓作模/數變換，變成數字電壓，通過信號處理 電路進行處理后輸出給所述的數據采集和處理計算機；所述的數據采集和處理計算機對信號進行分析計算、歸納，鑒別出異物的存在，輸 出信號給所述的顯示器和同步剔除裝置；所述的煙機實時速度檢測裝置檢測煙機的實時運行速度，將該數據輸入給所述的 數據采集和處理計算機以控制同步剔除裝置進行同步剔除。[0012]上述的檢測和剔除卷煙中異物的裝置，其中，所述的依次相連的第一微波信號隔 離器、信號輸入探針、微波凹形諧振腔、信號輸出探針、第二微波信號隔離器、檢波放大器之 間通過微波同軸電纜相連。本實用新型的有益效果是本實用新型是一種能夠快速檢測和剔除煙支中存在的 各種金屬異物或非金屬異物諸如鐵磁性或非鐵磁性金屬絲、木材、塑料、橡膠、玻璃及石塊 等的裝置，通過微波諧振法能夠替代傳統(tǒng)的紅外法和放射法，快速、安全、可靠地對煙支中 存在的進行識別和剔除，具有如下優(yōu)點1.本系統(tǒng)采用微波諧振原理，對通過的煙支中所含有的各種金屬和非金屬雜物進 行快速、實時、精確的檢測并準確剔除。本系統(tǒng)的環(huán)境適應性強，不因雜物的類型、形狀、顏 色、大小的不同，而影響檢測準確性。2.本系統(tǒng)采用的微波信號源輸出功率小，僅為10毫瓦，是一般手機發(fā)射功率的百 分之一，安全性高。其在操作位置的輻射強度僅為0. lmW/cm2，遠遠低于國家規(guī)定的5mW/ cm2的安全標準。3.本系統(tǒng)可采用工控機進行控制，具有良好的人機界面，可適時顯示煙絲中所含 的雜物并進行實時剔除，還可同時進行統(tǒng)計，給出統(tǒng)計分析報告。4.本系統(tǒng)開機后即可正常工作，不需預熱、不需調零，操作使用方便。

圖1是本實用新型的監(jiān)測檢測和剔除卷煙中異物的裝置的結構示意圖；圖2是微波諧振腔的諧振特性曲線圖。
具體實施方式
在申請專利“微波離線物質濕度及密度檢測方法”中，說明了測試系統(tǒng)所測得的微 波諧振腔的諧振頻率和諧振幅度與所填充的物質的濕度及密度的關系。在正常煙絲填充的 情況下，由于煙支中緊頭與非緊頭密度變化以及煙絲的密度和濕度本身有些波動的影響， 所測得的諧振頻率AF和諧振幅度AU總在其平均值上下一定的范圍內變化，如圖2所示。 但當煙絲中有異物存在時，所測得的諧振頻率和諧振幅度的變化將大大超過正常煙絲填充 的情況。下面將結合附圖對本實用新型作進一步說明。請參閱圖1，圖中示出了本實用新型的一種檢測和剔除卷煙中異物的裝置，在煙機 (圖中未示出)生產過程中對煙支進行實時檢測。該煙機中包含有同步剔除裝置12，本實 用新型包括依次相連的微波信號產生器1、第一微波信號隔離器2、信號輸入探針3、微波凹 形諧振腔4、信號輸出探針5、第二微波信號隔離器6、檢波放大器7、模/數轉換器8、信號處 理電路9、數據采集和處理計算機10，數據采集和處理計算機10分別輸出信號給一顯示器 11和同步剔除裝置12，并且還接收一煙機實時速度檢測裝置13的輸入信號，還包括一控制 微波信號產生器1和信號處理電路9的系統(tǒng)控制單元14，依次相連的第一微波信號隔離器 2、信號輸入探針3、微波凹形諧振腔4、信號輸出探針5、第二微波信號隔離器6、檢波放大器 7之間通過微波同軸電纜(圖中未示出)相連。微波信號產生器1產生微波信號，通過第一微波信號隔離器2和微波同軸電纜由信號輸入探針3送給微波諧振腔4，信號輸出探針5將受到填充物質擾動的微波諧振信號接 收，并通過第二微波信號隔離器6和微波同軸電纜傳輸到檢波放大器7。檢波放大器7將 接收到的微弱的微波信號進行檢波并且放大，輸出直流檢測電壓送給模/數轉換器8。模/ 數轉換器8將直流檢測電壓作模/數變換，變成數字電壓并在信號處理電路9中進行初步 處理后送到數據采集和處理計算機10中。由數據采集和處理計算機10對信號進行分析計 算、歸納，判斷出諧振頻率與諧振幅度的對應關系的異常，從而鑒別出異物的存在。最后，提 供給顯示器11和同步剔除裝置12。為了使剔除裝置能準確剔除含有雜物的不合格煙支，用煙機實時速度檢測裝置13 檢測煙機的實時運行速度，從而算得剔除裝置打開的時刻，將該數據輸入給數據采集和處 理計算機10以控制同步剔除裝置12進行同步剔除，以避免造成誤剔除。微波信號的產生及與信號處理過程的同步等工作由系統(tǒng)控制單元14控制。微波在一個金屬制成的容器(微波諧振腔)內具有諧振特性。對于一個空的微波 諧振腔，當諧振腔的幾何形狀確定后，其諧振頻率和諧振幅度也是確定的。但當在該諧振腔 內部分或全部填充有其它非金屬物質(我們稱其為介質材料)時，其諧振頻率和諧振幅度 會因填充的介質材料的介質常數不同、介質材料的多少和形狀的不同而產生不同的變化。 這種變化對于所填充的介質材料的不同所產生的響應的十分敏感的。我們已經用微波諧振 技術研制開發(fā)了煙支在線重量和濕度檢測系統(tǒng)。由于正常煙絲的介質常數與其它異物的介 質常數有很大差別，因此，我們可以利用對微波諧振腔的諧振頻率和諧振幅度的變化來快 速、精確地測出微波諧振腔內所填充的各種金屬異物或非金屬異物介質材料。針對卷煙機煙支雜物的多類型、多尺寸及各種形狀的特殊要求，采用了微波凹形 諧振腔作為雜物探測傳感器，實現(xiàn)了高速、非接觸、高精度檢測。由于其微波諧振頻率及諧 振幅度對各種不同物質的介質常數極其敏感，所以可檢測極小尺寸、各種類型、各種形狀的 物質材料，而且其測量精度也可做得很高。微波信號產生器1是一個由數字控制的快速跳頻鎖相微波源。由其產生的微波信 號通過微波同軸電纜及第一微波信號隔離器2由信號輸入探針3注入微波凹形諧振腔4。 然后，再由信號輸出探針5將受被測物質的影響而變化的微波諧振信號引出。引出的微波 諧振信號通過微波同軸電纜及第二微波信號隔離器6進入檢波放大器7。檢波放大器7可采用一般的微波檢波二極管，檢波后再進行直流放大，放大后輸 出為直流電壓信號。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性必須對檢波和放大電路進行溫度補償。信號處理電路9將檢波放大后的直流電壓信號經過模數轉換，變?yōu)閿底中盘?。?各個時刻的檢出信號送入數據采集和處理計算機10中。由于微波信號產生器1是一個由 數字控制的快速跳頻鎖相微波源，每一時刻對應于一個微波信號頻率。比較各個時刻的輸 出信號大小，即可求得諧振腔的實時諧振特性，從而得到當時的微波諧振頻率及諧振幅度。 當諧振腔內被測煙支內含有雜物時，微波諧振腔的諧振頻率及諧振幅度也將發(fā)生改變。再 根據微波諧振腔的諧振頻率及諧振幅度與填充物質的關系，通過計算機處理，判斷出諧振 頻率與諧振幅度的對應關系的異常，從而鑒別出異物的存在。本實用新型對各種金屬異物或非金屬異物(如金屬絲、木材、塑料、橡膠、玻璃及 石塊等)都有較高的檢測靈敏度，因而，是一種檢測煙草中雜物的理想的裝置。這種裝置還 可用于其它非金屬棒狀材料生產過程中內部異物的無損檢測。[0032]本實用新型可用作煙草行業(yè)煙支生產過程中的金屬和非金屬異物的檢測和剔除。 可用于例如PR0T0S、PASSIM、SUPER9、MK95、GD121等各種卷煙機組。以上實施例僅供說明本實用新型之用，而非對本實用新型的限制，有關技術領域 的技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因 此所有等同的技術方案也應該屬于本實用新型的范疇，應由各權利要求所限定。
權利要求一種檢測和剔除卷煙中異物的裝置，在煙機生產過程中對煙支進行實時檢測，該煙機中包含有同步剔除裝置，其特征在于，包括依次相連的微波信號產生器、第一微波信號隔離器、信號輸入探針、微波凹形諧振腔、信號輸出探針、第二微波信號隔離器、檢波放大器、模/數轉換器、信號處理電路、數據采集和處理計算機，所述數據采集和處理計算機分別輸出信號給一顯示器和同步剔除裝置，并且還接收一煙機實時速度檢測裝置的輸入信號，還包括一控制微波信號產生器和信號處理電路的系統(tǒng)控制單元，其中所述的微波信號產生器產生微波信號，通過所述的第一微波信號隔離器和信號輸入探針將信號輸入給所述的微波凹型諧振腔；所述的信號輸出探針接收所述微波凹形諧振腔輸出的微波諧振信號，通過第二微波信號隔離器傳輸到檢波放大器；所述的檢波放大器將接收到的微波信號進行檢波并且放大輸出直流檢測電壓送給所述的模/數轉換器；所述的模/數轉換器將直流檢測電壓作模/數變換，變成數字電壓，通過信號處理電路進行處理后輸出給所述的數據采集和處理計算機；所述的數據采集和處理計算機對信號進行分析計算、歸納，鑒別出異物的存在，輸出信號給所述的顯示器和同步剔除裝置；所述的煙機實時速度檢測裝置檢測煙機的實時運行速度，將該數據輸入給所述的數據采集和處理計算機以控制同步剔除裝置進行同步剔除。
2.根據權利要求1所述的檢測和剔除卷煙中異物的裝置，其特征在于，所述的依次相 連的第一微波信號隔離器、信號輸入探針、微波凹形諧振腔、信號輸出探針、第二微波信號 隔離器、檢波放大器之間通過微波同軸電纜相連。
專利摘要本實用新型公開了一種檢測和剔除卷煙中異物的裝置，在煙機生產過程中對煙支進行在線檢測。該煙機中包含有同步剔除裝置，本實用新型包括依次相連的微波信號產生器、第一微波信號隔離器、信號輸入探針、微波凹形諧振腔、信號輸出探針、第二微波信號隔離器、檢波放大器、模/數轉換器、信號處理電路、數據采集和處理計算機，所述數據采集和處理計算機分別輸出信號給一顯示器和同步剔除裝置，并且還接收一煙機實時速度檢測裝置的輸入信號，還包括一控制微波信號產生器和信號處理電路的系統(tǒng)控制單元。本實用新型具有可實時檢測煙支中所含的各種金屬或非金屬雜物、檢測速度快，測量結果準確，可靠性高，對操作者人體安全的特點。
文檔編號A24C5/34GK201663912SQ2010201496
公開日2010年12月8日 申請日期2010年4月6日 優(yōu)先權日2010年4月6日
發(fā)明者張躍武, 王會石, 閔晨, 陳林 申請人:上海恒博自動化設備有限公司