一种物质密度和湿度的高精度检测设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种物质密度和湿度的高精度检测设备，包括微波发生器、微波谐振腔、检波放大器和主控电路，所述微波谐振腔的一端与所述微波发生器连接，另一端与所述检波放大器连接，所述检波放大器的另一端连接到所述主控电路，所述主控电路还与所述微波发生器连接；所述主控电路包括高速密度脉冲输出模块，所述高速密度脉冲输出模块包括光耦合器和DC/DC变换器供电的三级管驱动输出电路。通过精心设计、严格选材，其有益效果是：本实用新型专利技术的检测设备具有精度高、稳定可靠、速度快、电磁兼容性能好、易于操作维护的特点，具有较好的使用价值和市场推广前景。

A kind of high precision testing equipment for material density and humidity

The utility model relates to a high-precision detection device for material density and humidity, which comprises a microwave generator, a microwave resonant cavity, a detection amplifier and a main control circuit. One end of the microwave resonant cavity is connected with the microwave generator, the other end is connected with the detection amplifier, the other end of the detection amplifier is connected with the main control circuit, and the main control circuit is also connected with the main control circuit The main control circuit comprises a high-speed density pulse output module, which comprises a three-stage tube driving output circuit powered by an optical coupler and a DC / DC converter. Through careful design and strict material selection, the beneficial effect is that the detection equipment of the utility model has the characteristics of high accuracy, stability and reliability, fast speed, good EMC performance, easy operation and maintenance, and has better use value and market promotion prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种物质密度和湿度的高精度检测设备
本技术涉及检测设备领域，特别涉及一种物质密度和湿度的高精度检测设备。主要运用于工业自动化控制领域中卷烟机烟支密度和湿度的微波检测、运算和控制，可使用于PROTOS、PASSIM、GD121、HS-WB-ZH等卷烟机的烟支重量和湿度控制系统中。
技术介绍
微波检测具有无辐射、无损伤、同时检测物质内部密度湿度等优良特性，逐步在生产实践中得到运用。微波谐振腔随腔内物质材料的介电常数发生变化偏移，其谐振频率、幅度等参数也发生变化。其原理如附图1所示。通过对不同密度样品进行测定后，可以得到微波谐振腔参数变化与物质密度湿度的对应关系。因其在卷烟设备中负责在线检测烟支重量和湿度，其速度、精度和可靠性对最终的卷烟产品质量起到关键作用。现有技术中的密度和湿度的检测设备存在精确度低、速度慢、稳定性和可靠性欠佳的技术问题。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种精确、高速、稳定可靠的物质密度和湿度的检测设备。本技术提供的物质密度和湿度的高精度检测设备，其技术方案为：一种物质密度和湿度的高精度检测设备，包括微波发生器、微波谐振腔、检波放大器和主控电路，所述微波谐振腔的一端与所述微波发生器连接，另一端与所述检波放大器连接，所述检波放大器的另一端连接到所述主控电路，所述主控电路还与所述微波发生器连接；所述主控电路包括高速密度脉冲输出模块，所述高速密度脉冲输出模块包括光耦合器和DC/DC变换器供电的三级管驱动输出电路。优选地，所述微波发生器采用8位频率码、256多频点DDS频率合成器。优选地，所述设备壳体内设置有温度传感器；主控电路上的温度监测控制模块根据温度传感器检测到的温度对密度和湿度的输出结果进行动态温度补偿。优选地，所述主控电路还包括RS485通讯模块，所述RS485通讯模块的主芯片为ADM2587。优选地，所述主控电路还包括信号输入整形模块，所述信号输入整形模块包括过压保护电路和双12V稳压电源，其输入插座采用SMA接口的带螺纹母头插座。优选地，所述主控电路还包括AD转换模块，所述AD转换模块外部电压参考源为REF3020。优选地，所述主控电路还包括单片机，所述单片机的复位电路为复位芯片MAX809；所述单片机的工作时钟采用独立的外部晶体振荡器。优选地，所述主控电路还包括显示及按键模块和快门信号输入模块，所述显示及按键模块、所述快门信号输入模块分别与单片机连接。优选地，所述微波谐振腔包括由盖板构成的腔体，所述腔体上设置有放置输入探针的第一通孔和放置输出探针的第二通孔；所述输入探针和所述输出探针与电缆连接；所述微波发生器与所述微波谐振腔之间设置有第一隔离器，所述微波谐振腔与所述检波放大器之间设置有第二隔离器。本技术的实施包括以下技术效果：本技术的检测设备通过精心设计，严格选材，具有精度高、稳定可靠、速度快、电磁兼容性能好、易于操作维护的特点，克服了现有产品的缺陷，扩展了诸多功能，具有较好的使用价值和市场推广前景。附图说明图1为烟支密度和湿度检测设备工作原理示意图。图2为本技术实施例的烟支密度和湿度的高精度检测设备信号流程示意图。图3为主控电路布局示意图。图4为采用带电源、信号隔离的独立三级管驱动输出密度脉冲的电路示意图。图5为采用8位频率码、256多频点扫频控制电路示意图。图6为采用电源、信号完全隔离的RS485双工通讯芯片ADM2587电路示意图。图7为信号输入整形模块采用7812和7912稳定工作电压的电路示意图。图8为单片机采用独立的外部晶体振荡器和复位芯片MAX809的电路示意图。图中：1、微波谐振腔；10；被测物质；11、输入探针；12、输出探针；2、微波信号发生器；3、第一隔离器；4、第二隔离器；5、检波放大器；6、主控电路。具体实施方式下面将结合实施例以及附图对本技术加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本技术的理解，而对其不起任何限定作用。参见图2所示，本实施例提供的一种物质密度和湿度的高精度检测设备，包括微波发生器2、微波谐振腔1、检波放大器5和主控电路6，微波谐振腔1的一端与所述微波发生器2连接，另一端与所述检波放大器5连接，所述检波放大器5的另一端连接到所述主控电路6，所述主控电路6还与所述微波发生器2连接；优选地，所述微波发生器2与所述微波谐振腔1之间设置有第一隔离器3，所述微波谐振腔1与所述检波放大器5之间设置有第二隔离器4；所述微波谐振腔1包括由盖板构成的腔体，腔体内设置有被测物质10(例如烟支)，所述腔体上设置有放置输入探针11的第一通孔和放置输出探针12的第二通孔；所述输入探针11和所述输出探针12与电缆连接。在本发技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。本实施例的检测设备的工作流程为：当微波检测设备开始工作时，首先由单片机对微波信号源进行初始化，继而开始对微波发生器2发送频率控制信号，外部微波谐振腔1、检波放大器5收到微波发生器2的高频信号后，检波放大器5输出的模拟信号会反馈至单片机模拟输入口。单片机通过整形、AD转换得到外部信号的数字值，然后对这些数据进行存储、比较、运算等，便可得到微波谐振腔1空腔及有烟时的参数，通过对已知样品进行测量并定标后，可计算出与微波谐振腔1参数变化的对应的烟支密度、湿度，最后，通过脉冲信号、RS485双工通讯、或模拟信号等方式将密度湿度结果输出，完成对烟支密度湿度的测量。现有技术中，烟支密度脉冲输出模块无光电隔离且频率低、响应慢，仅为数百赫兹，不能实现每毫米烟长密度的在线实时输出，影响了烟支内部密度分布的计算，以常见的PROTOS70卷烟机为例，其卷接速度约为7000支/分钟，按常见烟支的长度59毫米计算，烟条通过微波检测头的速度约为6883毫米/秒，如果要实现每毫米烟长数据输出，密度脉冲频率要高于6883赫兹，而目前仅为833赫兹，输出速度太低(以扫描器值1200为例，其倒数便是密度输出频率，为833赫兹，仅能实现每8.3毫米烟长输出一次数据)，导致精度不高。为解决该技术问题，本实施例中，参见图3和图4所示，所述主控电路6包括单片机和高速密度脉冲输出模块，所述高速密度脉冲输出模块与单片机连接；所述高速密度脉冲输出模块是包括光耦合器(具有高速光耦隔离功能)和DC/DC变换器供电的三级管驱动输出电路。附图4为本实施例示例的一种电路结构，本处不再赘述。采用高速光耦隔离、独立DC/DC供电的方式输出密度信号，输出频率从数百赫兹提高到数千赫兹，可使所测物质密度在线检测输出分辨率达到毫米级，具有良好的跟随性，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物质密度和湿度的高精度检测设备，包括微波发生器、微波谐振腔、检波放大器和主控电路，其特征在于：所述微波谐振腔的一端与所述微波发生器连接，另一端与所述检波放大器连接，所述检波放大器的另一端连接到所述主控电路，所述主控电路还与所述微波发生器连接；所述主控电路包括密度脉冲输出模块，所述密度脉冲输出模块包括光耦合器和DC/DC变换器供电的三级管驱动输出电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种物质密度和湿度的高精度检测设备，包括微波发生器、微波谐振腔、检波放大器和主控电路，其特征在于：所述微波谐振腔的一端与所述微波发生器连接，另一端与所述检波放大器连接，所述检波放大器的另一端连接到所述主控电路，所述主控电路还与所述微波发生器连接；所述主控电路包括密度脉冲输出模块，所述密度脉冲输出模块包括光耦合器和DC/DC变换器供电的三级管驱动输出电路。


2.根据权利要求1所述的一种物质密度和湿度的高精度检测设备，其特征在于：所述微波发生器采用8位并行频率码、256多频点DDS频率合成器。


3.根据权利要求1所述的一种物质密度和湿度的高精度检测设备，其特征在于：所述设备壳体内设置有温度传感器；所述主控电路上的温度检测控制模块根据温度传感器检测到的温度对密度和湿度的输出结果进行动态温度补偿。


4.根据权利要求1所述的一种物质密度和湿度的高精度检测设备，其特征在于：所述主控电路还包括RS485通讯模块，所述RS485通讯模块的主芯片为ADM2587。


5.根据权利要求1所述的一种物质密度和湿度的高精度检测设备，其特征在于：所述主控电路还包括信号输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红彬，李勇波，张翔宇，
申请(专利权)人：昆明方宇自动化设备有限公司，
类型：新型
国别省市：云南;53