製造物の誘電特性、特に、湿度及び／又は密度を計測するための測定装置及び測定方法
この出願は、製造物（１２；３１２）、特に、たばこ、綿又はその他の繊維製品の誘電特性、特に、湿度及び／又は密度を計測するための測定装置（１０）であって、測定用コンデンサ（１１；３１１）と、測定装置（１０）の測定空間（４６）内に配置された製造物（１２；３１２）により影響を受ける、測定用コンデンサ（１１；３１１）内の高周波電磁界を生成する機器（１３）と、製造物（１２；３１２）により影響を受けた高周波電磁界の好適な測定変数を計測するように構成された、測定用コンデンサ（１１；３１１）を備えた回路機器（２８）とを有する測定装置に関し、回路機器（２８）は、高周波電磁界の測定に使用される周波数では基本的に共振しない形に構成されるとともに、測定が、測定用コンデンサ（１１；３１１）内に拡がる定常的な高周波にもとづき、回路機器（２８）が、製造物（１２；３１２）により影響を受けた高周波の振幅及び位相に依存する互いに独立した二つの測定変数を計測するように構成されていることを特徴とする。更に、この出願は、そのような装置に対応した測定方法に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、請求項１の上位概念にもとづく製造物、特に、たばこ、綿又はその他の繊維製品の誘電特性、特に、湿度及び／又は密度を計測するための測定装置に関する。更に、この発明は、そのような装置に対応した測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１により、材料の誘電特性を計測するために、マイクロ波測定装置を使用することが周知である。高い測定精度と高い使用周波数が必要なために、回路技術的な負担が大きい。
【０００３】
高周波共振回路の周波数計測部分として測定用コンデンサとコイルを接続した、より低い周波数の高周波帯域でたばこの湿度又は質量を計測するための容量式測定装置が周知である（特許文献２〜６）。測定変数として、例えば、製造物により影響を受ける高周波電磁界の共鳴周波数と共鳴振幅を計測している。コンデンサとコイルの温度依存性は、測定精度に影響を与える。例えば、特許文献７により周知のような特に温度に対して安定した特殊なコンデンサとコイルは、負担がかかり高価である。更に、使用する測定用共鳴周波数を生成するためには、大きな容量と大きなインダクタンスを用いる必要が有り、そのことは、製造コストの上昇と測定用コンデンサ及びコイルの構造を大きくしてしまう。
【０００４】
相異なる二つの周波数の高周波を測定用コンデンサに供給して、製造物により影響を受ける二つの周波数成分の振幅を測定変数として計測する、材料の湿度又は質量を計測するための容量式高周波測定装置も周知である。相異なる二つの周波数の高周波を生成することは、負担の上昇に繋がる。
【特許文献１】欧州特許公開第０９０２２７７号明細書
【特許文献２】米国特許公開第３９７９５８１号明細書
【特許文献３】ドイツ特許公開第２５００２９９号明細書
【特許文献４】ドイツ特許公開第２４４１８３２号明細書
【特許文献５】ドイツ特許第３７４３２１６号明細書
【特許文献６】ドイツ特許公開第３８２５１１１号明細書
【特許文献７】ドイツ特許第３７４３２１６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の課題は、測定精度が高く、温度による影響に対する安定性を改善した構造的に簡単でコンパクトな高周波測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、この発明にもとづき請求項１と２９の特徴により解決される。定常的な高周波及び基本的に共振しない、即ち、測定用コンデンサが測定用共振回路の周波数計測部分ではない回路機器を使用することによって、温度の影響に対して敏感な共振回路用コイルを使用する必要性が無いようにすることができる。「基本的に」とは、測定原理が本質的に進行波に依存するという限りにおいて、共鳴する電磁界成分を排除しないということを意味する。測定用共振回路に関する共振条件を守る必要が無いので、測定用コンデンサの容量は、従来技術と比べて小さく、有利には、１０ｐＦ未満とすることができ、そのことは、負担と構造サイズを低減するものである。特に、湿度を計測する場合の密度の補正及び／又は密度を計測する場合の湿度の補正を可能とするために、二つの独立した測定変数を測定するものと規定する。この場合、この発明では、高周波の振幅と位相に依存する二つの測定変数を計測する。従って、基本的には、一つの高周波を生成するだけで十分であり、そのことは、相異なる複数の周波数の高周波を使用することにもとづくような装置と比べて負担が軽減されることとなる。
【０００７】
「高周波」という用語は、基本的にマイクロ波帯の範囲内において１００ＭＨｚ未満の周波数の電磁界を意味するものとする。一般的に、１０ｋＨｚを上回る、有利には、１００ｋＨｚを上回る周波数である。周波数が低くなる程、より狭い測定帯域だけで十分に精確な測定が可能となるので、周波数を少なくとも１ＭＨｚとするのが更に有利であり、特に、たばこに関しては、少なくとも５ＭＨｚとするのが更に有利である。
【０００８】
測定変数を計測する役割を果たす、回路機器の部分は、通常測定用コンデンサを備えた本来の測定回路の後に接続される。この測定回路は、通常製造物により影響を受けた高周波に関して一つの出力を有する一方、測定変数計測回路は、通常計測した測定変数に関して二つの出力を有する。測定回路と測定変数計測回路を一つのユニットとして構成することも可能である。測定変数計測回路は、製造物の誘電特性を計測するための本来の評価機器の前に接続される。測定変数計測回路と評価機器を一つのユニットとして構成することも可能である。
【０００９】
有利な実施構成では、測定変数を計測する役割を果たす、回路機器の部分は、デジタル電子機器で実現される。そのことにより、所望の測定変数、例えば、測定回路の出力電圧値の容量成分と損失成分を計測するために簡単な方法を使用することが可能となる。特に簡単な、従って有利な方法は、正弦波成分と余弦波成分の直交性にもとづくものであり、高周波電磁界の共振周期毎にｎ個の数の離散的な測定値、例えば、電圧値を測定し、ｎ個の測定値を相応の正弦値及び余弦値と個別に乗算して、これらの正弦値の積と余弦値の積を個別に合算することを有する。得られた合計は、測定変数であるか、或いは測定変数を算出するために更に処理することができる。
【００１０】
測定回路の特に簡単な構成、即ち、回路機器の測定用コンデンサを備えた部分は、有利には、演算増幅器を備えたＲＣ回路である。それは、有利には、ＲＣ微分回路であるが、例えば、ＲＣ積分回路を使用することもできる。
【００１１】
有利な実施構成では、測定精度に対する温度変動の影響を出来る限り小さくするために、センサーの一部は、温度による膨張率が小さい材料から構成される。同じ目的のために、センサーは、測定用コンデンサの温度を一定に保持するために追加機器を備えることができる。測定信号を相応に補正することができるように、測定用コンデンサの温度を測定するための機器、例えば、温度プローブを追加することも考えられる。
【００１２】
有利には、コンデンサは、製造物の移送方向に対してほぼ垂直に配置される。即ち、平行板コンデンサの場合、コンデンサ極板は、移送方向に対して垂直に配置される。そのことにより、電極を互いに短い間隔で、例えば、製造物の棒状体の厚さ以内で配置することが可能となる。そうすることによって、長手方向における製造物のプロフィルを測定する際の分解能の改善を実現することができる。
【００１３】
製造物の出来る限り完全で均一な検出を可能とするために、センサーは、製造物が測定用コンデンサの電極の間で形成される空間を通って通過して行くように構成される。即ち、有利には、漏洩磁束センサーではない。
【００１４】
別の有利な実施構成は、例えば、たばこ又はトウの束、綿のフリース、多くの並んだ製造物の棒状体などの比較的幅の広い製造物の測定に関する。この場合、センサーは、製造物の幅に渡って配置された多数の測定用コンデンサを有する。このような配置により、簡単な手法で製造物の幅に渡って製造物のプロフィルを測定することが可能となる。測定用コンデンサ間の干渉を最小化するために、高周波を供給される電極は、同じ電位に保持される、例えば、単純に短絡される。同じ目的のために、有利には、他方の電極も、それぞれ反転式演算増幅器を用いて、実質的に同じ電位に保持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
その他の有利な特徴は、従属請求項及び以下の添付図面と関連した有利な実施例の記述から明らかとなる。
【００１６】
図１〜６による容量式測定装置は、入力配線１４を介して回路機器２８に供給される高周波を生成するための高周波発生器１３を有する。回路機器２８は、測定用コンデンサ１１を有し、それを通して、この例では棒状の測定すべき製造物１２を移送している。高周波発生器１３により生成された高周波は、測定用コンデンサ１１の一方の電極１５に送られて、そこで、製造物１２と相互作用を起こす高周波電磁界が生成される。測定用コンデンサ１１の他方の電極１６から送出されて、測定用コンデンサ１１内の製造物１２により影響を受けた高周波が、回路機器２８を用いて処理され、製造物１２により影響を受けた高周波の振幅と位相に依存する互いに独立した二つの測定変数が計測される。それらは、有利には、測定用コンデンサ１１の容量と損率に依存する二つの測定変数である。これらの測定変数に対応する測定信号は、評価機器２１、例えば、相応にプログラミングされたコンピュータに送られ、そのコンピュータを用いて、計測した測定変数から、製造物１２の所望の誘電特性、例えば、湿度及び／又は密度が計算される。この場合、互いに独立した二つの測定変数の評価にもとづき、例えば、製造物の湿度と独立した製造物の密度及び／又は製造物の密度と独立した製造物の湿度を検出することが可能である。この評価のために、予め校正手法で計測して、評価機器２１内に保存した校正曲線を用いることができる。
【００１７】
図１による実施構成は、ほぼアナログ式の測定装置に関する。高周波発生器１３は、高周波を生成するための高調波発振器２２を有する。入力振幅の変動による影響を受けない測定を可能とするために、生成した高周波の電圧振幅Ｕe は、有利には、制御機器２３〜２６を用いて一定に保持される。この目的のために、高調波発振器２２により生成された高周波は、制御可能な増幅器２３に供給される。増幅器２３の出力信号は、整流器２４に供給され、その出力信号は、低域通過フィルター２５を介してコントローラ２６に転送される。コントローラ２６は、高調波振動の振幅Ｕe が増幅器２３の出力で一定の値となるように、増幅器２３を制御する。
【００１８】
測定回路２７は、回路機器２８の測定用コンデンサ１１と直接接続された部分である。この場合、測定用コンデンサ１１を通過する製造物１２によって高周波の振幅と位相の十分な変動が生成されるように構成された測定回路であれば如何なるものでも適している。測定回路２７の二つの有利な実施構成が図２と３に図示されており、その場合測定用コンデンサ１１、抵抗２９及び反転式演算増幅器３０が、図２では微分器による構成として、或いは図３では積分器による構成として接続されている。この発明の目的に適うこととして、演算増幅器３０の反転されない入力は接地される。図３による積分器構成では、場合によっては、出力信号が限界に達するのを防止するために、追加の抵抗３１が配備される。送出された高周波に対応する測定回路２７の出力信号は、製造物１２との相互作用のために、入力振幅Ｕe と比べて変化した電圧振幅Ｕe と入力信号と比べてδの位相シフトを有する。
【００１９】
製造物１２により影響を受けた高周波は、測定回路２７の出力配線１７を介して測定変数計測機器１８に送られる。測定変数計測機器１８は、変更された高周波信号から好適な測定変数を計測する。そのために、図１による実施構成では、測定回路２７の出力信号は、整流器３２に供給されて、低域通過フィルター３３で平滑化される。そのようにして得られた信号は、出力振幅Ｕa に比例する。更に、測定変数計測機器１８には、高周波発生器１３により生成された入力信号が配線３４を介して供給される。この発明の目的に適うこととして、出力信号の位相シフトを計測するために入力信号の位相情報を使用することができるように、生成された高周波に依存する信号は、通常測定用コンデンサ１１に対する測定配線に追加して配備された配線３４，２３４を介して回路機器２８に送られる。この例では、測定用コンデンサ１１の入力信号は配線３４を介して、測定用コンデンサ１１又は測定回路２７の出力信号は配線３５を介して、乗算増幅器３６に送られ、そこで、互いに乗算されて、低域通過フィルター３７を用いて平滑化される。そのようにして得られた信号は、出力振幅Ｕa ×位相シフトδの正弦（又は余弦）に比例する。測定変数計測機器１８を用いて計測した測定変数は、所定の手法で誘電率の実数部と虚数部、或いは製造物１２の湿度と密度に関連するものである。相応に評価するために、計測された測定信号は、出力配線１９，２０を介して評価機器２１に送られ、そこで、例えば、そこに保存されたコンピュータプログラムを用いた評価が行われる。
【００２０】
高周波センサー３８の有利な実施構成が、図４に図示されている。センサー３８は、縦軸Ｌの周りに対してほぼ回転対称形に構成されている。製造物の棒状体１２、例えば、たばこの棒状体は、センサー３８の中央の縦方向の孔３９を通して、縦方向Ｌと一致する移送方向Ｔに運ばれる。センサーは、縦方向Ｌに対して垂直な方向を向く回転対称で円板形状の二つの本体部４０，４１を有し、これらの本体部は、外側のリング形状の非導電性境界部４４を用いて、互いに間隔を開けられるとともに、それぞれ中心に製造物の棒状体用の貫通孔３９を有する。本体部４０，４１の縦方向Ｌに対して垂直な方向を向いた内面上には、それぞれ、例えば、金メッキによる金属コーティングなどの表面が金属製の形の測定用コンデンサ１１の電極１５，１６が取り付けられている。従って、測定用コンデンサ１１は、円板形状で、縦方向Ｌに対して垂直な方向を向き、中央に製造物の棒状体１２用の貫通孔を有する平板形状の電極１５，１６を備えた平行板コンデンサとして実現されている。この構成では、電気力線は、運搬方向とほぼ平行に延びている。本体部４０，４１の間には、境界部４４により半径方向に対して外向きに閉鎖され、電磁界で満たされる空間４５が形成されている。高周波電磁界は、中央の製造物の空間４６内に拡がって、そこで製造物１２と相互作用する。高周波電磁界がセンサーの周辺部に流出するのを防止するために、平板１５，１６の半径は、本体部４０，４１よりも小さい。縦方向Ｌにおける測定分解能を改善するとともに、縦方向における製造物のプロフィルの精確な測定を可能とするために、平行板コンデンサ１１の平板１５，１６は、互いに小さい間隔ｄで配置することができる。間隔ｄは、特に、製造物の棒状体１２の直径よりも小さく、例えば、８ｍｍ以内、有利には、４ｍｍ以内とすることができる。更に、電極１５，１６と外部電気端子との導電接続部４２，４３が配備されている。本体部４０，４１は、それぞれ軸方向に対して外向きに延びる、製造物の棒状体を取り囲むパイプ形状の突出部４７，４８を有する。これらの突出部４７，４８は、内壁側の金属製表面又はコーティング４９を有し、それは、この発明の目的に適うこととして、電極１５，１６と接続される。金属製コーティング４９は、金属製の煙突を形成して、コンデンサ１１の製造物が貫通する開口部から電磁界が漏れるのを防止している。更に、製造物の棒状体１２を直接取り囲むとともに、それを誘導する、センサーの全長に渡って延びる、非導電性の材料から成る管５０が配備されており、製造物の残骸によりセンサー内部が汚染されるのを防止している。別の実施構成では、電磁界の推移に良い影響を与えるために、電極１５，１６の間に形成された、電磁界で満たされる空間４５は、製造物の空間を除いて部分的又は完全に誘電材料で満たすことができる。
【００２１】
センサー３８の構造体４０，４１，４４は、温度による影響に対するセンサー３８の向上された形状安定性を達成するために、有利には、温度による膨張率が非常に小さい非導電性材料、例えば、Ｚｅｒｏｄｕｒ（登録商標）から構成される。測定用コンデンサ１１の容量特性の周囲温度への依存性が低減されたことにより、測定精度の改善を実現することができる。同じ目的のために、有利には、センサーの温度を一定に保持するための制御機器（図示されていない）が配備される。センサー３８の本体部４０，４１を完全又は部分的に金属から構成することも考えられる。
【００２２】
センサー３８の別の実施構成が、図５に図示されており、そこでは互いに対応する部分が、当該の番号に１００を加えた符号で表示されている。電極１５，１６は、紙面に対して垂直な方向を向いた運搬方向と平行に配置された平板から構成されている。この例では、電気力線は、運搬方向に対してほぼ垂直に延びている。平板１５，１６は、有利には、製造物の棒状体１２の周りに配置されており、その目的のために、有利には、湾曲した形状で構成されている。
【００２３】
測定装置１０の有利な実施構成が、図６に図示されており、そこでは互いに対応する部分が、当該の番号に２００を加えた符号で表示されている。図１の実施構成と比べて、この測定変数計測機器１８は、特に、デジタル電子機器で実現されている。この目的のために、測定変数計測機器１８は、Ａ／Ｄ変換器６６を有し、そこには、測定回路２７から出力された測定信号が送られる。Ａ／Ｄ変換器６６は、高周波の周波数よりｎ倍（ｎは１より大きい自然数である）高い走査周波数でクロックを供給される。Ａ／Ｄ変換器６６用のクロック信号は、水晶発振器２２２を用いて、例えば、５０ＭＨｚの周波数を持つ方形発振信号の形で生成され、その結果この例では、ｎ＝１０である。従って、一般的に、測定装置１０は、高周波の周波数よりｎ倍高い走査周波数を持つ走査信号を生成するための機器２２２を有する。走査信号は、配線７０を介してＡ／Ｄ変換器６６に送られる。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換器６６を用いて走査された測定値は、互いに独立した好適な測定変数を検出するようにプログラミングされたデジタル処理機器６７に送られる。有利な測定変数検出方法では、走査された各測定値は、一方では正弦関数の相応の値と、他方では余弦関数の相応の値と乗算される。この目的のために、走査信号は、配線７０を介して処理機器６７に送られる。正弦値及び余弦値は、例えば、相応の表形式メモリ６８，６９から読み出すことができる。このようにして得られたｎ個の正弦値とｎ個の余弦値は、次に別々に高周波電磁界の周期に渡って合算され、その結果二つの合計が得られる。この目的のために、高周波入力信号は、配線２３４を介して処理機器６７に送られ、その結果この機器は、高周波発生器１３と同じ位相で動作することとなる。得られた合計から、計測された直交性の関係にもとづき、製造物１２により影響を受けた測定信号の振幅と位相に依存する所望の二つの測定変数を一義的に検出することができる。相応に評価するために、計測した測定信号は、出力配線１９，２０を介して評価機器２１に送られて、そこで、例えば、そこに保存されたコンピュータプログラムを用いた評価が行われる。
【００２５】
この発明の目的に適うこととして、高周波源２２２により生成された信号は、同じく測定のために用いられる高周波を生成するために使用される。この目的のために、高周波源２２２により生成された信号は、分周器段６０を用いて、この例では５ＭＨｚの測定周波数の位相の同期した方形波として１／ｎに逓減され、その次にＰＬＬ回路６１を用いて同じ周波数の位相の同期した正弦波信号に変換される。
【００２６】
増幅器２２３から出力された高周波の電圧振幅Ｕe を一定に保持するための制御機器２２３，６２〜６４，２２６も、デジタル電子機器で実現することができる。その場合、増幅器２２３の出力信号は、配線６５を介して５０ＭＨｚの走査信号で駆動されるＡ／Ｄ変換器６２に供給され、それによって、周期毎に増幅器２２３から出力された信号のｎ個の走査値が生成されることとなる。Ａ／Ｄ変換器６２を用いて走査された測定値は、デジタル処理機器６３に送られる。有利な方法では、走査された各電圧値は、余弦関数の相応の値と乗算される。この目的のために、走査信号は、配線６５を介して処理機器６３に送られる。余弦値は、例えば、相応の表形式メモリ６４から読み出すことができる。次に、このようにして得られたｎ個の余弦値は、高周波電磁界の周期に渡って合算される。この目的のために、高周波入力信号は、配線７１を介して処理機器６３に送られ、その結果この機器は、高周波発生器１３と同じ位相で動作することとなる。処理機器６３の出力信号は、コントローラ２６に転送され、このコントローラは、処理機器６３の出力信号とそのため増幅器２２３の出力における振動の振幅Ｕe が一定の値となるように、増幅器２２３を制御する。
【００２７】
図７による実施構成は、特に、幅Ｂが高さＨよりも著しく、例えば、少なくとも３倍大きい、幅の広い帯状の製造物３１２、例えば、たばこの帯状体、トウの帯状体、綿のフリースなどを測定する役割を果たす。別の用途は、多くの並んだ製造物の棒状体、例えば、たばこの棒状体の測定に関する。運搬機器は、紙面に対して垂直に延びている。互いに対応する部分は、当該の番号に３００を加えた符号で表示されている。この実施構成では、多くの、例えば、ここでは６個の測定用コンデンサ３１１Ａ，３１１Ｂ，・・・ が使用されており、製造物の幅に渡って配置されている。この構成により、プロフィル、例えば、密度のプロフィルの測定が製造物の幅に渡って可能である。この発明の目的に適うこととして、測定用コンデンサ３１１Ａ，３１１Ｂ，・・・ は、同じ高周波発生器１３から供給される。有利には、測定用コンデンサ３１１Ａ，３１１Ｂ，・・・ の全ての入力電極３１５には、最も簡単な手法として図７に図示されている通り電極を短絡することによって、同じ電位が印加される。そうすることによって、測定用コンデンサ３１１Ａ，３１１Ｂ，・・・ 間の干渉が最小化される。各測定用コンデンサ３１１Ａ，３１１Ｂ，・・・ の出力電極３１６Ａ，３１６Ｂ，・・・ は、それぞれ測定回路８０Ａ，８０Ｂ，・・・ と接続される。測定回路８０Ａ，８０Ｂ，・・・ は、有利には、図８に図示されている通りに実現され、各測定用コンデンサ３１１Ａ，３１１Ｂ，... と共に、図２に図示されている通りの微分器式測定回路２７を構成する。この実施例では、それぞれ測定用コンデンサ３１１Ａ，３１１Ｂ，... の後に接続された反転式演算増幅器３３０を使用することが、それによって、全ての測定用コンデンサ３１１Ａ，３１１Ｂ，... の出力電極３１６Ａ，３１６Ｂ，... に実質的に同じ電位、特に、接地電位を印加することとなるので有利である。そのため、測定用コンデンサ３１１Ａ，３１１Ｂ，... 間の干渉が最小化される。この発明の目的に適うこととして、各測定回路８０Ａ，８０Ｂ，... の出力は、それぞれ、例えば、図６に図示されている通り、特に、デジタル電子機器で実現することができる測定変数計測機器１８Ａ，１８Ｂ，... と接続される。この発明の目的に適うこととして、測定変数計測機器１８Ａ，１８Ｂ，... は、評価機器２１と接続される。この測定装置に対応する測定変数及び誘電変数を計測する方法は、有利には、前述した通りに行われる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ほぼアナログ式の測定装置の模式的な回路図
【図２】測定装置用の微分器式測定回路
【図３】測定装置用の積分器式測定回路
【図４】容量式センサーの縦断面図
【図５】別の実施構成の容量式センサーの横断面図
【図６】ほぼデジタル式の測定装置の模式的な回路図
【図７】幅の広い製造物を測定するための測定装置の模式的な回路図
【図８】図７の測定装置用の微分器式測定回路の演算増幅器
【技術分野】
【０００１】
この発明は、請求項１の上位概念にもとづく製造物、特に、たばこ、綿又はその他の繊維製品の誘電特性、特に、湿度及び／又は密度を計測するための測定装置に関する。更に、この発明は、そのような装置に対応した測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１により、材料の誘電特性を計測するために、マイクロ波測定装置を使用することが周知である。高い測定精度と高い使用周波数が必要なために、回路技術的な負担が大きい。
【０００３】
高周波共振回路の周波数計測部分として測定用コンデンサとコイルを接続した、より低い周波数の高周波帯域でたばこの湿度又は質量を計測するための容量式測定装置が周知である（特許文献２〜６）。測定変数として、例えば、製造物により影響を受ける高周波電磁界の共鳴周波数と共鳴振幅を計測している。コンデンサとコイルの温度依存性は、測定精度に影響を与える。例えば、特許文献７により周知のような特に温度に対して安定した特殊なコンデンサとコイルは、負担がかかり高価である。更に、使用する測定用共鳴周波数を生成するためには、大きな容量と大きなインダクタンスを用いる必要が有り、そのことは、製造コストの上昇と測定用コンデンサ及びコイルの構造を大きくしてしまう。
【０００４】
相異なる二つの周波数の高周波を測定用コンデンサに供給して、製造物により影響を受ける二つの周波数成分の振幅を測定変数として計測する、材料の湿度又は質量を計測するための容量式高周波測定装置も周知である。相異なる二つの周波数の高周波を生成することは、負担の上昇に繋がる。
【特許文献１】欧州特許公開第０９０２２７７号明細書
【特許文献２】米国特許公開第３９７９５８１号明細書
【特許文献３】ドイツ特許公開第２５００２９９号明細書
【特許文献４】ドイツ特許公開第２４４１８３２号明細書
【特許文献５】ドイツ特許第３７４３２１６号明細書
【特許文献６】ドイツ特許公開第３８２５１１１号明細書
【特許文献７】ドイツ特許第３７４３２１６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の課題は、測定精度が高く、温度による影響に対する安定性を改善した構造的に簡単でコンパクトな高周波測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、この発明にもとづき請求項１と２９の特徴により解決される。定常的な高周波及び基本的に共振しない、即ち、測定用コンデンサが測定用共振回路の周波数計測部分ではない回路機器を使用することによって、温度の影響に対して敏感な共振回路用コイルを使用する必要性が無いようにすることができる。「基本的に」とは、測定原理が本質的に進行波に依存するという限りにおいて、共鳴する電磁界成分を排除しないということを意味する。測定用共振回路に関する共振条件を守る必要が無いので、測定用コンデンサの容量は、従来技術と比べて小さく、有利には、１０ｐＦ未満とすることができ、そのことは、負担と構造サイズを低減するものである。特に、湿度を計測する場合の密度の補正及び／又は密度を計測する場合の湿度の補正を可能とするために、二つの独立した測定変数を測定するものと規定する。この場合、この発明では、高周波の振幅と位相に依存する二つの測定変数を計測する。従って、基本的には、一つの高周波を生成するだけで十分であり、そのことは、相異なる複数の周波数の高周波を使用することにもとづくような装置と比べて負担が軽減されることとなる。
【０００７】
「高周波」という用語は、基本的にマイクロ波帯の範囲内において１００ＭＨｚ未満の周波数の電磁界を意味するものとする。一般的に、１０ｋＨｚを上回る、有利には、１００ｋＨｚを上回る周波数である。周波数が低くなる程、より狭い測定帯域だけで十分に精確な測定が可能となるので、周波数を少なくとも１ＭＨｚとするのが更に有利であり、特に、たばこに関しては、少なくとも５ＭＨｚとするのが更に有利である。
【０００８】
測定変数を計測する役割を果たす、回路機器の部分は、通常測定用コンデンサを備えた本来の測定回路の後に接続される。この測定回路は、通常製造物により影響を受けた高周波に関して一つの出力を有する一方、測定変数計測回路は、通常計測した測定変数に関して二つの出力を有する。測定回路と測定変数計測回路を一つのユニットとして構成することも可能である。測定変数計測回路は、製造物の誘電特性を計測するための本来の評価機器の前に接続される。測定変数計測回路と評価機器を一つのユニットとして構成することも可能である。
【０００９】
有利な実施構成では、測定変数を計測する役割を果たす、回路機器の部分は、デジタル電子機器で実現される。そのことにより、所望の測定変数、例えば、測定回路の出力電圧値の容量成分と損失成分を計測するために簡単な方法を使用することが可能となる。特に簡単な、従って有利な方法は、正弦波成分と余弦波成分の直交性にもとづくものであり、高周波電磁界の共振周期毎にｎ個の数の離散的な測定値、例えば、電圧値を測定し、ｎ個の測定値を相応の正弦値及び余弦値と個別に乗算して、これらの正弦値の積と余弦値の積を個別に合算することを有する。得られた合計は、測定変数であるか、或いは測定変数を算出するために更に処理することができる。
【００１０】
測定回路の特に簡単な構成、即ち、回路機器の測定用コンデンサを備えた部分は、有利には、演算増幅器を備えたＲＣ回路である。それは、有利には、ＲＣ微分回路であるが、例えば、ＲＣ積分回路を使用することもできる。
【００１１】
有利な実施構成では、測定精度に対する温度変動の影響を出来る限り小さくするために、センサーの一部は、温度による膨張率が小さい材料から構成される。同じ目的のために、センサーは、測定用コンデンサの温度を一定に保持するために追加機器を備えることができる。測定信号を相応に補正することができるように、測定用コンデンサの温度を測定するための機器、例えば、温度プローブを追加することも考えられる。
【００１２】
有利には、コンデンサは、製造物の移送方向に対してほぼ垂直に配置される。即ち、平行板コンデンサの場合、コンデンサ極板は、移送方向に対して垂直に配置される。そのことにより、電極を互いに短い間隔で、例えば、製造物の棒状体の厚さ以内で配置することが可能となる。そうすることによって、長手方向における製造物のプロフィルを測定する際の分解能の改善を実現することができる。
【００１３】
製造物の出来る限り完全で均一な検出を可能とするために、センサーは、製造物が測定用コンデンサの電極の間で形成される空間を通って通過して行くように構成される。即ち、有利には、漏洩磁束センサーではない。
【００１４】
別の有利な実施構成は、例えば、たばこ又はトウの束、綿のフリース、多くの並んだ製造物の棒状体などの比較的幅の広い製造物の測定に関する。この場合、センサーは、製造物の幅に渡って配置された多数の測定用コンデンサを有する。このような配置により、簡単な手法で製造物の幅に渡って製造物のプロフィルを測定することが可能となる。測定用コンデンサ間の干渉を最小化するために、高周波を供給される電極は、同じ電位に保持される、例えば、単純に短絡される。同じ目的のために、有利には、他方の電極も、それぞれ反転式演算増幅器を用いて、実質的に同じ電位に保持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
その他の有利な特徴は、従属請求項及び以下の添付図面と関連した有利な実施例の記述から明らかとなる。
【００１６】
図１〜６による容量式測定装置は、入力配線１４を介して回路機器２８に供給される高周波を生成するための高周波発生器１３を有する。回路機器２８は、測定用コンデンサ１１を有し、それを通して、この例では棒状の測定すべき製造物１２を移送している。高周波発生器１３により生成された高周波は、測定用コンデンサ１１の一方の電極１５に送られて、そこで、製造物１２と相互作用を起こす高周波電磁界が生成される。測定用コンデンサ１１の他方の電極１６から送出されて、測定用コンデンサ１１内の製造物１２により影響を受けた高周波が、回路機器２８を用いて処理され、製造物１２により影響を受けた高周波の振幅と位相に依存する互いに独立した二つの測定変数が計測される。それらは、有利には、測定用コンデンサ１１の容量と損率に依存する二つの測定変数である。これらの測定変数に対応する測定信号は、評価機器２１、例えば、相応にプログラミングされたコンピュータに送られ、そのコンピュータを用いて、計測した測定変数から、製造物１２の所望の誘電特性、例えば、湿度及び／又は密度が計算される。この場合、互いに独立した二つの測定変数の評価にもとづき、例えば、製造物の湿度と独立した製造物の密度及び／又は製造物の密度と独立した製造物の湿度を検出することが可能である。この評価のために、予め校正手法で計測して、評価機器２１内に保存した校正曲線を用いることができる。
【００１７】
図１による実施構成は、ほぼアナログ式の測定装置に関する。高周波発生器１３は、高周波を生成するための高調波発振器２２を有する。入力振幅の変動による影響を受けない測定を可能とするために、生成した高周波の電圧振幅Ｕe は、有利には、制御機器２３〜２６を用いて一定に保持される。この目的のために、高調波発振器２２により生成された高周波は、制御可能な増幅器２３に供給される。増幅器２３の出力信号は、整流器２４に供給され、その出力信号は、低域通過フィルター２５を介してコントローラ２６に転送される。コントローラ２６は、高調波振動の振幅Ｕe が増幅器２３の出力で一定の値となるように、増幅器２３を制御する。
【００１８】
測定回路２７は、回路機器２８の測定用コンデンサ１１と直接接続された部分である。この場合、測定用コンデンサ１１を通過する製造物１２によって高周波の振幅と位相の十分な変動が生成されるように構成された測定回路であれば如何なるものでも適している。測定回路２７の二つの有利な実施構成が図２と３に図示されており、その場合測定用コンデンサ１１、抵抗２９及び反転式演算増幅器３０が、図２では微分器による構成として、或いは図３では積分器による構成として接続されている。この発明の目的に適うこととして、演算増幅器３０の反転されない入力は接地される。図３による積分器構成では、場合によっては、出力信号が限界に達するのを防止するために、追加の抵抗３１が配備される。送出された高周波に対応する測定回路２７の出力信号は、製造物１２との相互作用のために、入力振幅Ｕe と比べて変化した電圧振幅Ｕe と入力信号と比べてδの位相シフトを有する。
【００１９】
製造物１２により影響を受けた高周波は、測定回路２７の出力配線１７を介して測定変数計測機器１８に送られる。測定変数計測機器１８は、変更された高周波信号から好適な測定変数を計測する。そのために、図１による実施構成では、測定回路２７の出力信号は、整流器３２に供給されて、低域通過フィルター３３で平滑化される。そのようにして得られた信号は、出力振幅Ｕa に比例する。更に、測定変数計測機器１８には、高周波発生器１３により生成された入力信号が配線３４を介して供給される。この発明の目的に適うこととして、出力信号の位相シフトを計測するために入力信号の位相情報を使用することができるように、生成された高周波に依存する信号は、通常測定用コンデンサ１１に対する測定配線に追加して配備された配線３４，２３４を介して回路機器２８に送られる。この例では、測定用コンデンサ１１の入力信号は配線３４を介して、測定用コンデンサ１１又は測定回路２７の出力信号は配線３５を介して、乗算増幅器３６に送られ、そこで、互いに乗算されて、低域通過フィルター３７を用いて平滑化される。そのようにして得られた信号は、出力振幅Ｕa ×位相シフトδの正弦（又は余弦）に比例する。測定変数計測機器１８を用いて計測した測定変数は、所定の手法で誘電率の実数部と虚数部、或いは製造物１２の湿度と密度に関連するものである。相応に評価するために、計測された測定信号は、出力配線１９，２０を介して評価機器２１に送られ、そこで、例えば、そこに保存されたコンピュータプログラムを用いた評価が行われる。
【００２０】
高周波センサー３８の有利な実施構成が、図４に図示されている。センサー３８は、縦軸Ｌの周りに対してほぼ回転対称形に構成されている。製造物の棒状体１２、例えば、たばこの棒状体は、センサー３８の中央の縦方向の孔３９を通して、縦方向Ｌと一致する移送方向Ｔに運ばれる。センサーは、縦方向Ｌに対して垂直な方向を向く回転対称で円板形状の二つの本体部４０，４１を有し、これらの本体部は、外側のリング形状の非導電性境界部４４を用いて、互いに間隔を開けられるとともに、それぞれ中心に製造物の棒状体用の貫通孔３９を有する。本体部４０，４１の縦方向Ｌに対して垂直な方向を向いた内面上には、それぞれ、例えば、金メッキによる金属コーティングなどの表面が金属製の形の測定用コンデンサ１１の電極１５，１６が取り付けられている。従って、測定用コンデンサ１１は、円板形状で、縦方向Ｌに対して垂直な方向を向き、中央に製造物の棒状体１２用の貫通孔を有する平板形状の電極１５，１６を備えた平行板コンデンサとして実現されている。この構成では、電気力線は、運搬方向とほぼ平行に延びている。本体部４０，４１の間には、境界部４４により半径方向に対して外向きに閉鎖され、電磁界で満たされる空間４５が形成されている。高周波電磁界は、中央の製造物の空間４６内に拡がって、そこで製造物１２と相互作用する。高周波電磁界がセンサーの周辺部に流出するのを防止するために、平板１５，１６の半径は、本体部４０，４１よりも小さい。縦方向Ｌにおける測定分解能を改善するとともに、縦方向における製造物のプロフィルの精確な測定を可能とするために、平行板コンデンサ１１の平板１５，１６は、互いに小さい間隔ｄで配置することができる。間隔ｄは、特に、製造物の棒状体１２の直径よりも小さく、例えば、８ｍｍ以内、有利には、４ｍｍ以内とすることができる。更に、電極１５，１６と外部電気端子との導電接続部４２，４３が配備されている。本体部４０，４１は、それぞれ軸方向に対して外向きに延びる、製造物の棒状体を取り囲むパイプ形状の突出部４７，４８を有する。これらの突出部４７，４８は、内壁側の金属製表面又はコーティング４９を有し、それは、この発明の目的に適うこととして、電極１５，１６と接続される。金属製コーティング４９は、金属製の煙突を形成して、コンデンサ１１の製造物が貫通する開口部から電磁界が漏れるのを防止している。更に、製造物の棒状体１２を直接取り囲むとともに、それを誘導する、センサーの全長に渡って延びる、非導電性の材料から成る管５０が配備されており、製造物の残骸によりセンサー内部が汚染されるのを防止している。別の実施構成では、電磁界の推移に良い影響を与えるために、電極１５，１６の間に形成された、電磁界で満たされる空間４５は、製造物の空間を除いて部分的又は完全に誘電材料で満たすことができる。
【００２１】
センサー３８の構造体４０，４１，４４は、温度による影響に対するセンサー３８の向上された形状安定性を達成するために、有利には、温度による膨張率が非常に小さい非導電性材料、例えば、Ｚｅｒｏｄｕｒ（登録商標）から構成される。測定用コンデンサ１１の容量特性の周囲温度への依存性が低減されたことにより、測定精度の改善を実現することができる。同じ目的のために、有利には、センサーの温度を一定に保持するための制御機器（図示されていない）が配備される。センサー３８の本体部４０，４１を完全又は部分的に金属から構成することも考えられる。
【００２２】
センサー３８の別の実施構成が、図５に図示されており、そこでは互いに対応する部分が、当該の番号に１００を加えた符号で表示されている。電極１５，１６は、紙面に対して垂直な方向を向いた運搬方向と平行に配置された平板から構成されている。この例では、電気力線は、運搬方向に対してほぼ垂直に延びている。平板１５，１６は、有利には、製造物の棒状体１２の周りに配置されており、その目的のために、有利には、湾曲した形状で構成されている。
【００２３】
測定装置１０の有利な実施構成が、図６に図示されており、そこでは互いに対応する部分が、当該の番号に２００を加えた符号で表示されている。図１の実施構成と比べて、この測定変数計測機器１８は、特に、デジタル電子機器で実現されている。この目的のために、測定変数計測機器１８は、Ａ／Ｄ変換器６６を有し、そこには、測定回路２７から出力された測定信号が送られる。Ａ／Ｄ変換器６６は、高周波の周波数よりｎ倍（ｎは１より大きい自然数である）高い走査周波数でクロックを供給される。Ａ／Ｄ変換器６６用のクロック信号は、水晶発振器２２２を用いて、例えば、５０ＭＨｚの周波数を持つ方形発振信号の形で生成され、その結果この例では、ｎ＝１０である。従って、一般的に、測定装置１０は、高周波の周波数よりｎ倍高い走査周波数を持つ走査信号を生成するための機器２２２を有する。走査信号は、配線７０を介してＡ／Ｄ変換器６６に送られる。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換器６６を用いて走査された測定値は、互いに独立した好適な測定変数を検出するようにプログラミングされたデジタル処理機器６７に送られる。有利な測定変数検出方法では、走査された各測定値は、一方では正弦関数の相応の値と、他方では余弦関数の相応の値と乗算される。この目的のために、走査信号は、配線７０を介して処理機器６７に送られる。正弦値及び余弦値は、例えば、相応の表形式メモリ６８，６９から読み出すことができる。このようにして得られたｎ個の正弦値とｎ個の余弦値は、次に別々に高周波電磁界の周期に渡って合算され、その結果二つの合計が得られる。この目的のために、高周波入力信号は、配線２３４を介して処理機器６７に送られ、その結果この機器は、高周波発生器１３と同じ位相で動作することとなる。得られた合計から、計測された直交性の関係にもとづき、製造物１２により影響を受けた測定信号の振幅と位相に依存する所望の二つの測定変数を一義的に検出することができる。相応に評価するために、計測した測定信号は、出力配線１９，２０を介して評価機器２１に送られて、そこで、例えば、そこに保存されたコンピュータプログラムを用いた評価が行われる。
【００２５】
この発明の目的に適うこととして、高周波源２２２により生成された信号は、同じく測定のために用いられる高周波を生成するために使用される。この目的のために、高周波源２２２により生成された信号は、分周器段６０を用いて、この例では５ＭＨｚの測定周波数の位相の同期した方形波として１／ｎに逓減され、その次にＰＬＬ回路６１を用いて同じ周波数の位相の同期した正弦波信号に変換される。
【００２６】
増幅器２２３から出力された高周波の電圧振幅Ｕe を一定に保持するための制御機器２２３，６２〜６４，２２６も、デジタル電子機器で実現することができる。その場合、増幅器２２３の出力信号は、配線６５を介して５０ＭＨｚの走査信号で駆動されるＡ／Ｄ変換器６２に供給され、それによって、周期毎に増幅器２２３から出力された信号のｎ個の走査値が生成されることとなる。Ａ／Ｄ変換器６２を用いて走査された測定値は、デジタル処理機器６３に送られる。有利な方法では、走査された各電圧値は、余弦関数の相応の値と乗算される。この目的のために、走査信号は、配線６５を介して処理機器６３に送られる。余弦値は、例えば、相応の表形式メモリ６４から読み出すことができる。次に、このようにして得られたｎ個の余弦値は、高周波電磁界の周期に渡って合算される。この目的のために、高周波入力信号は、配線７１を介して処理機器６３に送られ、その結果この機器は、高周波発生器１３と同じ位相で動作することとなる。処理機器６３の出力信号は、コントローラ２６に転送され、このコントローラは、処理機器６３の出力信号とそのため増幅器２２３の出力における振動の振幅Ｕe が一定の値となるように、増幅器２２３を制御する。
【００２７】
図７による実施構成は、特に、幅Ｂが高さＨよりも著しく、例えば、少なくとも３倍大きい、幅の広い帯状の製造物３１２、例えば、たばこの帯状体、トウの帯状体、綿のフリースなどを測定する役割を果たす。別の用途は、多くの並んだ製造物の棒状体、例えば、たばこの棒状体の測定に関する。運搬機器は、紙面に対して垂直に延びている。互いに対応する部分は、当該の番号に３００を加えた符号で表示されている。この実施構成では、多くの、例えば、ここでは６個の測定用コンデンサ３１１Ａ，３１１Ｂ，・・・ が使用されており、製造物の幅に渡って配置されている。この構成により、プロフィル、例えば、密度のプロフィルの測定が製造物の幅に渡って可能である。この発明の目的に適うこととして、測定用コンデンサ３１１Ａ，３１１Ｂ，・・・ は、同じ高周波発生器１３から供給される。有利には、測定用コンデンサ３１１Ａ，３１１Ｂ，・・・ の全ての入力電極３１５には、最も簡単な手法として図７に図示されている通り電極を短絡することによって、同じ電位が印加される。そうすることによって、測定用コンデンサ３１１Ａ，３１１Ｂ，・・・ 間の干渉が最小化される。各測定用コンデンサ３１１Ａ，３１１Ｂ，・・・ の出力電極３１６Ａ，３１６Ｂ，・・・ は、それぞれ測定回路８０Ａ，８０Ｂ，・・・ と接続される。測定回路８０Ａ，８０Ｂ，・・・ は、有利には、図８に図示されている通りに実現され、各測定用コンデンサ３１１Ａ，３１１Ｂ，... と共に、図２に図示されている通りの微分器式測定回路２７を構成する。この実施例では、それぞれ測定用コンデンサ３１１Ａ，３１１Ｂ，... の後に接続された反転式演算増幅器３３０を使用することが、それによって、全ての測定用コンデンサ３１１Ａ，３１１Ｂ，... の出力電極３１６Ａ，３１６Ｂ，... に実質的に同じ電位、特に、接地電位を印加することとなるので有利である。そのため、測定用コンデンサ３１１Ａ，３１１Ｂ，... 間の干渉が最小化される。この発明の目的に適うこととして、各測定回路８０Ａ，８０Ｂ，... の出力は、それぞれ、例えば、図６に図示されている通り、特に、デジタル電子機器で実現することができる測定変数計測機器１８Ａ，１８Ｂ，... と接続される。この発明の目的に適うこととして、測定変数計測機器１８Ａ，１８Ｂ，... は、評価機器２１と接続される。この測定装置に対応する測定変数及び誘電変数を計測する方法は、有利には、前述した通りに行われる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ほぼアナログ式の測定装置の模式的な回路図
【図２】測定装置用の微分器式測定回路
【図３】測定装置用の積分器式測定回路
【図４】容量式センサーの縦断面図
【図５】別の実施構成の容量式センサーの横断面図
【図６】ほぼデジタル式の測定装置の模式的な回路図
【図７】幅の広い製造物を測定するための測定装置の模式的な回路図
【図８】図７の測定装置用の微分器式測定回路の演算増幅器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造物（１２；３１２）、特に、たばこ、綿又はその他の繊維製品の誘電特性、特に、湿度及び／又は密度を計測するための測定装置（１０）であって、測定用コンデンサ（１１；３１１）と、測定装置（１０）の測定空間（４６）内に配置された製造物（１２；３１２）により影響を受ける、測定用コンデンサ（１１；３１１）内の高周波電磁界を生成する機器（１３）と、製造物（１２；３１２）により影響を受けた高周波電磁界の好適な測定変数を計測するように構成された、測定用コンデンサ（１１；３１１）を備えた回路機器（２８）とを有する測定装置において、
回路機器（２８）は、高周波電磁界の測定に使用される周波数では基本的に共振しない形に構成されるとともに、測定が、測定用コンデンサ（１１；３１１）内に拡がる定常的な高周波にもとづき、回路機器（２８）が、製造物（１２；３１２）により影響を受けた高周波の振幅及び位相に依存する互いに独立した二つの測定変数を計測するように構成されていることを特徴とする測定装置。
【請求項２】
当該の測定変数を計測する役割を果たす、回路機器（２８）の部分が、デジタル電子機器で実現されていることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
測定変数計測機器（１８）が、当該の高周波の周波数よりｎ倍高い走査周波数で測定信号を走査するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
測定変数計測機器（１８）が、走査したｎ個の測定値を相応の正弦値及び余弦値と別々に乗算して、これらの正弦値及び余弦値との積を別々に合算するためのデジタル処理機器（６７）を有することを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
測定用コンデンサ（１１；３１１）を備えたセンサー（３８）が、少なくとも部分的に温度による膨張率が小さい材料から構成されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項６】
測定用コンデンサ（１１；３１１）を備えたセンサー（３８）が、測定用コンデンサの温度を一定に保持するための機器を有することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項７】
測定用コンデンサ（１１；３１１）が、製造物（１２；３１２）の移送方向に対してほぼ垂直に配置されていることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項８】
測定用コンデンサ（１１；３１１）を備えたセンサー（３８）が、測定用コンデンサ（１１；３１１）の電極（１５，１６；３１５，３１６）の間に形成された空間を通して製造物（１２；３１２）を通過させるように構成されていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項９】
測定用コンデンサ（１１）の電極（１５，１６）が、それぞれ中央に製造物を貫通させるための開口部を有することを特徴とする請求項１から８までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項１０】
各電極（１５，１６）には、外向き延びる、製造物（１２）を取り囲むパイプ形状の導電性の表面（４９）が配備されていることを特徴とする請求項９に記載の測定装置。
【請求項１１】
測定用コンデンサ（１１）の電極（１５，１６）が、金属製のコーティングにより構成されていることを特徴とする請求項１から１０までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項１２】
測定用コンデンサ（１１）を備えたセンサー（３８）が、測定用コンデンサ（１１）の電磁界で満たされる空間（４５）の境界を画定するための非導電性部分（４４；１４４）を有することを特徴とする請求項１から１１までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項１３】
測定用コンデンサ（１１；３１１）を備えたセンサー（３８）が、製造物（１２）を直接取り囲む非導電性の管（５０；１５０）を有することを特徴とする請求項１から１２までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項１４】
測定用コンデンサ（１１）の電極（１５，１６）の間に形成された、電磁界で満たされる空間（４５）が、部分的又は完全に誘電材料で満たされていることを特徴とする請求項１から１３までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項１５】
回路機器（２８）が、測定用コンデンサ（１１；３１１）の容量に依存する測定変数を計測するように構成されていることを特徴とする請求項１から１４までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項１６】
回路機器（２８）が、測定用コンデンサ（１１；３１１）の損率に依存する測定変数を計測するように構成されていることを特徴とする請求項１から１５までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項１７】
回路機器（２８）が、製造物（１２；３１２）により影響を受ける高周波の振幅に依存する測定変数を計測するように構成されていることを特徴とする請求項１から１６までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項１８】
回路機器（２８）が、製造物（１２；３１２）により影響を受ける高周波の位相シフトに依存する測定変数を計測するように構成されていることを特徴とする請求項１から１７までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項１９】
測定用コンデンサ（１１；３１１）が、ＲＣ回路（１１，２９；３１１，３２９）、有利には、ＲＣ微分回路の一部であることを特徴とする請求項１から１８までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項２０】
回路機器（２８）が、演算増幅器（３０；３３０）、有利には、反転式演算増幅器を備えていることを特徴とする請求項１から１９までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項２１】
当該の高周波の周波数が、１００ＭＨｚ未満であることを特徴とする請求項１から２０までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項２２】
当該の高周波の周波数が、１ＭＨｚを上回る、有利には、５ＭＨｚを上回ることを特徴とする請求項１から２１までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項２３】
測定用コンデンサ（１１；３１１）の容量が、１０ｐＦ未満であることを特徴とする請求項１から２２までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項２４】
高周波電磁界発生器（１３）が、生成された高周波の振幅を一定に保持するための制御機器（２３〜２６；２２３，６２〜６４，２２６）を備えていることを特徴とする請求項１から２３までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項２５】
この測定装置が、特に、製造物の横方向のプロフィルを測定するために製造物（３１２）の幅に渡って配置された多数の測定用コンデンサ（３１１Ａ，３１１Ｂ，... ）を備えていることを特徴とする請求項１から２４までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項２６】
測定用コンデンサ（３１１Ａ，３１１Ｂ，... ）の高周波を供給される電極（３１５）が、同じ電位に保持されていることを特徴とする請求項２５に記載の測定装置。
【請求項２７】
他方の電極（３１６Ａ，３１６Ｂ，... ）が、それぞれ反転式演算増幅器（３３０）を用いて実質的に同じ電位に保持されていることを特徴とする請求項２５又は２６に記載の測定装置。
【請求項２８】
他方の電極（３１６Ａ，３１６Ｂ，... ）が、それぞれ製造物（３１２）により影響を受けた高周波電磁界の好適な測定変数を計測するための回路機器（８０Ａ，８０Ｂ，... ）と接続されていることを特徴とする請求項２５から２７までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項２９】
測定用コンデンサを用いて、製造物、特に、たばこ、綿又はその他の繊維製品の誘電特性、特に、湿度及び／又は密度を計測するための測定方法であって、測定空間内に配置された製造物により影響を受ける高周波電磁界を測定用コンデンサ内に生成させて、製造物により影響を受けた高周波電磁界の好適な測定変数を計測する測定方法において、
測定用コンデンサ内の定常的な高周波を用いて共振しない形で測定を実行するとともに、製造物により影響を受けた高周波の振幅及び位相に依存する互いに独立した二つの測定変数を計測することを特徴とする測定方法。
【請求項３０】
当該の高周波の周波数よりｎ倍高い走査周波数で測定信号を走査することを特徴とする請求項２９に記載の測定方法。
【請求項３１】
走査したｎ個の測定値を、それぞれ相応の正弦値及び余弦値と別々に乗算して、これらの正弦値及び余弦値との積を別々に合算することを特徴とする請求項３０に記載の測定方法。
【請求項１】
製造物（１２；３１２）、特に、たばこ、綿又はその他の繊維製品の誘電特性、特に、湿度及び／又は密度を計測するための測定装置（１０）であって、測定用コンデンサ（１１；３１１）と、測定装置（１０）の測定空間（４６）内に配置された製造物（１２；３１２）により影響を受ける、測定用コンデンサ（１１；３１１）内の高周波電磁界を生成する機器（１３）と、製造物（１２；３１２）により影響を受けた高周波電磁界の好適な測定変数を計測するように構成された、測定用コンデンサ（１１；３１１）を備えた回路機器（２８）とを有する測定装置において、
回路機器（２８）は、高周波電磁界の測定に使用される周波数では基本的に共振しない形に構成されるとともに、測定が、測定用コンデンサ（１１；３１１）内に拡がる定常的な高周波にもとづき、回路機器（２８）が、製造物（１２；３１２）により影響を受けた高周波の振幅及び位相に依存する互いに独立した二つの測定変数を計測するように構成されていることを特徴とする測定装置。
【請求項２】
当該の測定変数を計測する役割を果たす、回路機器（２８）の部分が、デジタル電子機器で実現されていることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
測定変数計測機器（１８）が、当該の高周波の周波数よりｎ倍高い走査周波数で測定信号を走査するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
測定変数計測機器（１８）が、走査したｎ個の測定値を相応の正弦値及び余弦値と別々に乗算して、これらの正弦値及び余弦値との積を別々に合算するためのデジタル処理機器（６７）を有することを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
測定用コンデンサ（１１；３１１）を備えたセンサー（３８）が、少なくとも部分的に温度による膨張率が小さい材料から構成されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項６】
測定用コンデンサ（１１；３１１）を備えたセンサー（３８）が、測定用コンデンサの温度を一定に保持するための機器を有することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項７】
測定用コンデンサ（１１；３１１）が、製造物（１２；３１２）の移送方向に対してほぼ垂直に配置されていることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項８】
測定用コンデンサ（１１；３１１）を備えたセンサー（３８）が、測定用コンデンサ（１１；３１１）の電極（１５，１６；３１５，３１６）の間に形成された空間を通して製造物（１２；３１２）を通過させるように構成されていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項９】
測定用コンデンサ（１１）の電極（１５，１６）が、それぞれ中央に製造物を貫通させるための開口部を有することを特徴とする請求項１から８までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項１０】
各電極（１５，１６）には、外向き延びる、製造物（１２）を取り囲むパイプ形状の導電性の表面（４９）が配備されていることを特徴とする請求項９に記載の測定装置。
【請求項１１】
測定用コンデンサ（１１）の電極（１５，１６）が、金属製のコーティングにより構成されていることを特徴とする請求項１から１０までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項１２】
測定用コンデンサ（１１）を備えたセンサー（３８）が、測定用コンデンサ（１１）の電磁界で満たされる空間（４５）の境界を画定するための非導電性部分（４４；１４４）を有することを特徴とする請求項１から１１までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項１３】
測定用コンデンサ（１１；３１１）を備えたセンサー（３８）が、製造物（１２）を直接取り囲む非導電性の管（５０；１５０）を有することを特徴とする請求項１から１２までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項１４】
測定用コンデンサ（１１）の電極（１５，１６）の間に形成された、電磁界で満たされる空間（４５）が、部分的又は完全に誘電材料で満たされていることを特徴とする請求項１から１３までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項１５】
回路機器（２８）が、測定用コンデンサ（１１；３１１）の容量に依存する測定変数を計測するように構成されていることを特徴とする請求項１から１４までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項１６】
回路機器（２８）が、測定用コンデンサ（１１；３１１）の損率に依存する測定変数を計測するように構成されていることを特徴とする請求項１から１５までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項１７】
回路機器（２８）が、製造物（１２；３１２）により影響を受ける高周波の振幅に依存する測定変数を計測するように構成されていることを特徴とする請求項１から１６までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項１８】
回路機器（２８）が、製造物（１２；３１２）により影響を受ける高周波の位相シフトに依存する測定変数を計測するように構成されていることを特徴とする請求項１から１７までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項１９】
測定用コンデンサ（１１；３１１）が、ＲＣ回路（１１，２９；３１１，３２９）、有利には、ＲＣ微分回路の一部であることを特徴とする請求項１から１８までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項２０】
回路機器（２８）が、演算増幅器（３０；３３０）、有利には、反転式演算増幅器を備えていることを特徴とする請求項１から１９までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項２１】
当該の高周波の周波数が、１００ＭＨｚ未満であることを特徴とする請求項１から２０までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項２２】
当該の高周波の周波数が、１ＭＨｚを上回る、有利には、５ＭＨｚを上回ることを特徴とする請求項１から２１までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項２３】
測定用コンデンサ（１１；３１１）の容量が、１０ｐＦ未満であることを特徴とする請求項１から２２までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項２４】
高周波電磁界発生器（１３）が、生成された高周波の振幅を一定に保持するための制御機器（２３〜２６；２２３，６２〜６４，２２６）を備えていることを特徴とする請求項１から２３までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項２５】
この測定装置が、特に、製造物の横方向のプロフィルを測定するために製造物（３１２）の幅に渡って配置された多数の測定用コンデンサ（３１１Ａ，３１１Ｂ，... ）を備えていることを特徴とする請求項１から２４までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項２６】
測定用コンデンサ（３１１Ａ，３１１Ｂ，... ）の高周波を供給される電極（３１５）が、同じ電位に保持されていることを特徴とする請求項２５に記載の測定装置。
【請求項２７】
他方の電極（３１６Ａ，３１６Ｂ，... ）が、それぞれ反転式演算増幅器（３３０）を用いて実質的に同じ電位に保持されていることを特徴とする請求項２５又は２６に記載の測定装置。
【請求項２８】
他方の電極（３１６Ａ，３１６Ｂ，... ）が、それぞれ製造物（３１２）により影響を受けた高周波電磁界の好適な測定変数を計測するための回路機器（８０Ａ，８０Ｂ，... ）と接続されていることを特徴とする請求項２５から２７までのいずれか一つに記載の測定装置。
【請求項２９】
測定用コンデンサを用いて、製造物、特に、たばこ、綿又はその他の繊維製品の誘電特性、特に、湿度及び／又は密度を計測するための測定方法であって、測定空間内に配置された製造物により影響を受ける高周波電磁界を測定用コンデンサ内に生成させて、製造物により影響を受けた高周波電磁界の好適な測定変数を計測する測定方法において、
測定用コンデンサ内の定常的な高周波を用いて共振しない形で測定を実行するとともに、製造物により影響を受けた高周波の振幅及び位相に依存する互いに独立した二つの測定変数を計測することを特徴とする測定方法。
【請求項３０】
当該の高周波の周波数よりｎ倍高い走査周波数で測定信号を走査することを特徴とする請求項２９に記載の測定方法。
【請求項３１】
走査したｎ個の測定値を、それぞれ相応の正弦値及び余弦値と別々に乗算して、これらの正弦値及び余弦値との積を別々に合算することを特徴とする請求項３０に記載の測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２００８−５２４６１４（Ｐ２００８−５２４６１４Ａ）
【公表日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５４７３５２（Ｐ２００７−５４７３５２）
【出願日】平成１７年１２月１７日（２００５．１２．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００５／０１３８３１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０６９７２１
【国際公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【出願人】（５９５１１２０１８）ハウニ・マシイネンバウ・アクチエンゲゼルシヤフト (123)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月１７日（２００５．１２．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００５／０１３８３１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０６９７２１
【国際公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【出願人】（５９５１１２０１８）ハウニ・マシイネンバウ・アクチエンゲゼルシヤフト (123)
【Ｆターム（参考）】
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