一、 微波檢測(cè)系統(tǒng)
1、 工作原理
微波是無線電頻譜的一部分。它指頻率在300MHz（波長1米）到300 GHz（波長1毫米）的電磁波。微波技術(shù)是基于微波的特點(diǎn)發(fā)展而形成的一門技術(shù)。它的研究內(nèi)容包括微波的產(chǎn)生、傳輸、傳播、輻射、檢測(cè)及應(yīng)用等方面。
由于微波具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，它在軍事及民用技術(shù)方面都得到了廣泛的應(yīng)用：利用微波信號(hào)能在金屬物體表面反射而且波長短、定向性強(qiáng)的特性，人們做成了各種雷達(dá)；利用微波作為載波，它能攜帶更多信息進(jìn)行傳輸，所以被廣泛用于通訊技術(shù)中；利用微波照射物質(zhì)，使物質(zhì)中的偶極分子轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生熱量，它被用于材料加熱、干燥、滅菌及醫(yī)療方面；利用微波在不同材料中的傳播速度、強(qiáng)度的變化可以用來檢測(cè)材料的特性等等。
本產(chǎn)品利用煙絲條通過微波電磁場時(shí)，由于煙條的密度及水分含量的不同，使微波電磁場能量參數(shù)發(fā)生變化來檢測(cè)煙絲條的重量和含水量。由于微波信號(hào)頻率高、變化速度快，對(duì)材料密度及濕度的變化反應(yīng)極其敏感，而且它對(duì)被檢測(cè)材料本身不會(huì)產(chǎn)生任何損害，所以它具有能在線、實(shí)時(shí)、快速、無損對(duì)材料特性檢測(cè)的特點(diǎn)。本產(chǎn)品使用的微波功率極小，僅為10mW左右，所以它對(duì)工作場地及操作人員不會(huì)造成任何污染和傷害。
微波重量檢測(cè)探頭由微波電磁場空腔組件、導(dǎo)煙管組件、氣路組件、溫控組件、殼體組件、專用微波源及控制電路、檢波放大電路、溫度補(bǔ)償及信號(hào)處理系統(tǒng)、信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)等組成。
微波發(fā)生器向諧振腔輸送不同頻率的微波，通過諧振腔未受煙條影響（空腔）與受煙條影響（加載）的諧振曲線的變化來測(cè)定煙條的密度和水分，隔離環(huán)的作用是避免信號(hào)的互相干擾.
諧振腔輸出的微波諧振曲線如圖1所示
圖1微波諧振曲線
其中：f0、u0為空腔（即未放入被測(cè)煙條）時(shí)的諧振曲線。
f1、u1為加載（即放入被測(cè)煙條）時(shí)的諧振曲線。
fa、fb為微波發(fā)生器輸送的兩個(gè)微波頻率，ua、ub為檢波器檢出的輸出微波信號(hào)。
?。簎直=1/2（ua+ub）
u交=1/（ub-ua）
u直反映了被測(cè)煙條的密度，密度越大，u直越大，設(shè)m為被測(cè)煙條的密度，則m與u直之間的數(shù)學(xué)關(guān)系如下：m=a+bu直+c（u直）2 為二階方程式。式中常數(shù) a、b、c采用已知密度的物質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定后獲得。根據(jù)上式，當(dāng)諧振腔內(nèi)加入被測(cè)煙條時(shí)，檢波器檢出ua、ub后，在數(shù)據(jù)處理器中可以求得u直和m，從而測(cè)出煙條的密度。
u交反映了被測(cè)煙條的水分，水分含量越大，u交越大，設(shè)w為被測(cè)煙條的水分含量，則w與u交之間的數(shù)學(xué)關(guān)系如下：w=d+eu交+f（u交）2為二階方程式，式中常數(shù)d、e、f采用已知水分的物質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定后獲得。同樣，在數(shù)據(jù)處理器中可以求得u交和w，從而測(cè)出煙條的水分。
控制邏輯原理圖如圖2所示：
圖2控制邏輯圖
我們經(jīng)過研究、試驗(yàn)，組織了微波學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)、儀器儀表學(xué)、機(jī)械學(xué)、自動(dòng)化控制等多學(xué)科多專業(yè)人員聯(lián)合攻關(guān)，終于開發(fā)成功了HS-WB型系列高速在線微波煙支重量控制系統(tǒng)。
2、技術(shù)特點(diǎn)
a)本微波檢測(cè)控制系統(tǒng)可根據(jù)操作人員需要任意斷電或送電啟動(dòng)，并且不需要預(yù)熱，不需調(diào)零，均可正常工作，煙支密度和水分含量檢測(cè)控制精度和可靠性不受影響。（注：許多其它廠家推出的微波密度及水分檢測(cè)裝置由于設(shè)計(jì)上的缺陷，沒有從根本上解決微波元件電參數(shù)現(xiàn)場使用時(shí)易漂移從而影響檢測(cè)的準(zhǔn)確度和可靠性，往往要求使用者在微波檢測(cè)裝置送電啟動(dòng)后，要很長時(shí)間的預(yù)熱及手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)零。長時(shí)間的預(yù)熱，影響煙廠生產(chǎn)時(shí)間安排和設(shè)備有效作業(yè)時(shí)間，即使做到了長時(shí)間的預(yù)熱，達(dá)到了恒溫?zé)崞胶鉅顟B(tài)，如果設(shè)計(jì)上沒有根本解決易漂移問題，微波煙支密度和水分檢測(cè)同樣存在漂移和誤差大的現(xiàn)象。手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)零，給操作者帶來了麻煩，而且在調(diào)零時(shí)，要求導(dǎo)煙檢測(cè)管內(nèi)是清潔的，一旦導(dǎo)煙檢測(cè)管內(nèi)存留有煙絲、碎片、乳膠等異物時(shí)，調(diào)零反而更會(huì)加重檢測(cè)誤差，尤其是在系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)零時(shí)，操作人員由于不知道系統(tǒng)何時(shí)在進(jìn)行調(diào)零而無法去隨時(shí)清除導(dǎo)煙檢測(cè)管內(nèi)存留的煙絲等異物。）
b）可以檢測(cè)不同品牌煙支的密度和水分含量，無需設(shè)置或更改任何檢測(cè)參數(shù)。
c）微波探頭發(fā)射功率非常?。ū绕胀ㄒ苿?dòng)電話的微波功率小數(shù)百倍），對(duì)周圍人員及環(huán)境無任何危害和影響。
d）由于采用了專用微波發(fā)射及接收裝置和特殊電子線路，從根本上解決了微波元件電參數(shù)現(xiàn)場使用時(shí)易漂移和受各種環(huán)境變化（如振動(dòng)、溫度、濕度、灰塵）的影響，另外，通過試驗(yàn)室大量定標(biāo)試驗(yàn)，我們已經(jīng)科學(xué)地掌握了微波信號(hào)同煙條密度及水分之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，我們開發(fā)的微波煙支重量控制系統(tǒng)所輸出的檢測(cè)信號(hào)準(zhǔn)確可靠地反映了煙條重量及含水量，從而保證了煙支重量檢測(cè)及控制的精度。
e）由于微波煙支重量控制系統(tǒng)輸出信號(hào)既反映了煙條密度又反映了煙條水分，從而消除了煙絲水分對(duì)檢測(cè)裝置造成的影響，這是傳統(tǒng)的檢測(cè)裝置無法解決的問題。
f)微波煙支重量控制系統(tǒng)輸出信號(hào)及接口同原機(jī)平均重量控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有完全一致的兼容性。
g)微波信號(hào)采用高速計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，使重量輸出信號(hào)的采樣間隔小于80微秒，完全能夠滿足各種高速卷接機(jī)組在線檢測(cè)的速度要求。
h)整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)經(jīng)過高低溫試驗(yàn)、震動(dòng)試驗(yàn)和連續(xù)通電試驗(yàn)等各項(xiàng)嚴(yán)格檢驗(yàn)和測(cè)試，軟硬件安全、穩(wěn)定、可靠，使用及維護(hù)比較方便。
3、技術(shù)參數(shù)
1、電源：AC110V±10%；50HZ±10%；
2、微波發(fā)射功率：10mw；
3、取樣頻率：每次取樣間隙時(shí)間<20μs（50000次/秒）；
4、工作環(huán)境：
溫度：0-60oC
空氣濕度：無凝露（<90%）
5、輸出信號(hào)及接口：兼容MAID-N、MWC、SRM等煙支重量控制系統(tǒng)；
6、密度測(cè)量范圍：0-0.6g/cm3（煙支密度約為0.20-0.35g/cm3左右）；
7、水分測(cè)量范圍：0-35%；
8、導(dǎo)煙管清潔用壓縮空氣壓力：600---1000 mbar。
二、微波探頭畫面
1、適用PASSIM機(jī)型的微波探頭
2、適用PROTOS機(jī)型的微波探頭
3、適用GD121機(jī)型的雙煙槍微波探頭
