用于微波的谐振器外壳制造技术

本发明专利技术涉及一种用于测定烟草加工工业的一个烟卷条（１）的至少一个特性的谐振器外壳（４）。此外，本发明专利技术还涉及一种材料用于一个谐振器外壳的一部分的应用。本发明专利技术在于，所述谐振器外壳（４）的主要决定谐振器的造型的部分至少部分地由非金属材料制成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于测定烟草加工工业烟卷条的至少一个特性的谐振器外壳。最后本专利技术还涉及将一种材料用于一个谐振外壳的一部分的应用。
技术介绍
关于烟草加工工业的烟卷条可以理解为由能冒烟的材料-例如烟丝、小雪茄烟草、雪茄烟草、或者其它的能冒烟的材料制成的有包封的和无包封的烟卷条。关于这个概念也可以理解为由过滤材料、例如醋酸纤维素或者纸制成的条。为了测定烟卷条、特别是由一种香烟纸包封的烟丝制成的香烟条的质量和/或湿度，例如EP 0 791 823 A2公开了将烟卷条通过一种由金属材料制成的测量室(以下称为“谐振器外壳”)的办法，在该测量室中给烟卷条加载微波。当烟卷条通过谐振器外壳、并当例如谐振器室空着时，或者相对于标准值，所输入的微波的特性数值发生变化，通过特殊的计算电路可以从这些数值变化中得出烟卷条的单位长度的例如质量和/或湿度。DE 198 54 550 A1公开了一种由金属材料制成的谐振器外壳至少部分地由具有低热膨胀系数的材料制成。热膨胀系数α表示，当材料加热上升1开尔文(K)时，材料膨胀了总长度的多少分量。规定包含约64％的铁和约36％的镍的合金为优选的方案。这种合金，也称之为“殷钢”(INVAR)，在室温时其热膨胀系数α为约10-6K-1。这意味着，一个在一个方向上其长度为1米的所述材料的构件当温度提高1开尔文时膨胀1微米(10-6米)。金属、例如铁的典型的热膨胀系数比殷钢的热膨胀系数大一个10倍。为了继续提高谐振器尺寸的稳定性，在DE 198 54 550 A1中还说明，谐振器外壳具有一个温度调节装置，该装置保持它的工作温度至少接近恒温。专利
技术实现思路
本专利技术的任务是提供一种具有高的测量精度和/或高的测量灵敏度的谐振器外壳。这个任务的根据本专利技术的方案在于，所述谐振器外壳的主要决定谐振器的造型的部分至少部分地由非金属材料制成。所述外壳的主要决定谐振器造型的部分由平面地支承或者形成谐振器壁的部件构成。那些把微波输入和输出谐振器的天线和必要时将天线与外壳以及与谐振壁绝缘而绕天线设置的绝缘环不属于本专利技术意义的外壳。为了和金属材料划界关于非金属材料可以理解为特别的非金属原材料，例如陶瓷、塑料、玻璃和玻璃陶瓷。这些原材料即使在例如通过添加或者掺合含有金属原子的情况下也不称之为金属材料，因为含有金属原子并未赋于它们整体的金属特性。然而，用非金属原子、离子或者分子对原材料进行添加当然也可以产生一种能导电的非金属材料。应按本专利技术的意义对一个谐振器外壳和一个谐振器加以区分。谐振器是一个空腔(谐振器室)，它至少部分地受到能导电材料的界定(谐振器壁)。输入到谐振器室中的电磁波在导电的谐振器壁上被反射，并且可相应于谐振器的与电磁波频率有关的谐振特性有助益地(增强地)或者破坏地(削弱地)叠加起来。谐振对频率的依赖性导致一个谐振特性曲线，该曲线的走向和谐振器室的造型有关、和谐振器壁使用的材料有关、还和谐振器室中的其它材料有关。壁材料的导电能力越差，则对电磁波的反射越差，所形成的谐振则越弱。当在谐振器室中存在材料时，一部分电磁波被吸收，这样谐振同样被削弱，或者谐振频率发生偏移。此外，谐振器形状的变化会造成谐振曲线的频率走向发生变化。与此相反，谐振器外壳则包围着谐振器，确切地说是包围谐振器室，并且赋予它形状。若谐振器外壳本身由一种能导电的材料制成，则该外壳的包围着谐振器的内壁可被视为属于谐振器的谐振器壁看待，这正如下面详细叙述的。由于当电磁波的频率高时出现的集肤效应使微波渗入到谐振器壁中只是几个微米深。在这个几微米的薄层之外的材料中，材料是否能导电对于在谐振器中的谐振的形成来说并不重要。根据制成谐振器外壳的材料的特性有意义的或者必要的是，用一种能很好导电的、并且特别是耐腐蚀的材料对谐振器外壳的包围谐振器的内表面进行涂覆。在此情况下只有该涂层才能看作是谐振器壁。在这种情况中，谐振器外壳只是作为一个用于一个不自行支承的谐振器的支承外壳。因为引入到谐振器中的微波的谐振敏感地与谐振器室的形状和大小有关，因此重要的是，不受环境、例如温度影响地保持谐振器的形状和尺寸恒定。谐振器外壳的那些决定谐振器室的形状的部分最好由具有低的膨胀系数的非金属材料制成。这样，谐振器室的尺寸和形状也在很大程度上与环境温度无关。这样就保证了微波谐振器室的谐振特性曲线的振幅和形状在很大程度上是恒定的，并且满足了用于测量的一个恒定的标准尺度的要求。非金属材料的热膨胀系数最好在至少20℃至40℃的温度范围内小于10-6K-1。具有低的热膨胀系数的合适的非金属材料已公开。例如值得一提的几种专门的玻璃陶瓷和玻璃，它们的制造工艺是按照达到一个低的热膨胀系数而进行最佳化的。Schott玻璃公司(Mainz)的玻璃陶瓷Zerodur在0℃到50℃温度范围内的平均纵向热膨胀系数为0±0.1·10-6K-1、或者更好，这意味着在制造公差为0.1·10-6K-1时达到(几乎)零的热膨胀。这种玻璃陶瓷的原材料是一个玻璃块，在陶瓷化工序时对其加热，并且受控制地重新进行冷却。在受控制的冷却时除了玻璃典型的非晶形的玻璃相外还培育一种结晶相，该结晶相占该材料的重量百分比的70到78。这两个相的热膨胀系数彼此相反，也就是说，在加热该材料时一个相膨胀，而另一个相则收缩。在此材料中的这两个相的重量分量是如此选择的，即结晶相和非晶玻璃相的彼此相反的热膨胀系数总的来说抵消了，这样就产生了(几乎)为零的热膨胀。该材料的机械特性和可加工性与玻璃的相当。Corning股份有限公司(纽约)的材料ULE是一种平均热膨胀系数为0±0.03·10-6K-1的玻璃。在一种火焰水解方法中该材料分离在一个砂基质上。在这种情况下石英玻璃基本上被挥发，并且所述火焰添加钛离子。分离出来的基质基本上是一种添加了钛离子的玻璃。在这种情况中掺合钛离子就是为了零膨胀。并不限于根据本专利技术的材料，上述材料称之为有低热膨胀系数的非金属材料的代表。对具有很低数值α的材料的热膨胀系数的测量通过整体量具上的干涉测量法-例如锥体干涉测量法、平面干涉测量法、或者精密干涉测量法是合适的。这些例如在德国布伦瑞克联邦物理技术研究院(Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Braunschweig，Deuschland)所使用的测量方法既适用于金属材料，也适用于非金属材料。在一个有利的方案中规定，外壳的主要决定谐振器的造型的部分至少部分地由一种玻璃陶瓷制成。外壳的主要决定谐振器的造型的部分至少部分地由一种玻璃制成也是有利的。其中，关于玻璃陶瓷或者玻璃可以理解为如上述的具有特别低的热膨胀系数的材料。通过使用具有一个如此低的热膨胀系数的材料可以省却必须设置的一种温度调节装置。在直到约40℃的室温的工作温度时保证谐振器几何形状符合测量精度要求的恒定。优选地省却了必须设置的一个温度调节装置。在谐振器外壳设计的另一种改进方案中规定，谐振器室具有对称的空心体的形状。其中，为了产生尽可能均匀的微波谐振场，谐振器室至少成段地具有旋转对称的空心体形状，优选地具有空心圆筒体形状。特别是在沿测量物体的输送方向校准空心体的对称轴时可以如此达到一种谐振模态，即在测量物体的位置处该谐振模态具有一个特别大的场强。该谐振器的形状可以不同于一本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于测定烟草加工业的一个烟卷条（１）的至少一个特性的谐振器外壳（４），其特征在于，该谐振器外壳（４）的主要决定该谐振器的造型的部分至少部分地由非金属材料制成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D施勒德尔，
申请(专利权)人：豪尼机械制造股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]