在线烟支密度/湿度微波谐振腔检测系统

摘要

本论文以国家烟草机械总公司“高速卷烟机组在线烟支密度/湿度检测系统”课题为背景，在国内率先开展了以微波谐振腔检测技术为原理的高速卷烟机组的实时在线烟支密度腽度检测系统的研制工作。 本课题采用重入式谐振腔，工作于TMOIO模式，中心频率为2.67GHZ。当密度与湿度不同的烟条穿过谐振腔中心时，谐振频率和谐振曲线半功率带宽发生变化。通过介质微扰理论分析和大量实验表明烟支密度/湿度参量与微波谐振腔谐振频率和谐振曲线半功率带宽变化量有重要的统计相关关系，用这两个可测量的腔参量来表示烟支密度/湿度，通过“曲线拟合法”进一步获得简单的密度与湿度近似表达式。为了满足检测系统实时性要求，利用谐振传感器对调频微波信号的传输响应特性，构成谐振频率自动跟踪系统。达到连续、快速、精确测定谐振传感器谐振频率的变化量。系统采用数字信号处理器构成微机板，通过SPI串行总线与微波信号处理板通信，完成实时数据处理。 本论文除了研究微波谐振腔检测技术的理论基础外，还解决了采用这一理论研制相应测量设备的许多技术问题，如锁相技术拓展成多点扫频技术，腔体谐振特性拓展成微波频率跟踪技术，高速DSP使用及数据处理技术等。 从实际效果看，本检测系统完全满足烟支密度/湿度在线检测的实时性和精确度要求，结构紧凑，性能稳定，达到国内先进水平。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1烟支重量在线检测与控制系统现状

1.2微波谐振传感器的优越性

第二章检测系统的设计原理及指标要求

2.1水对微波场的损耗

2.2介质的电磁特性

2.3与密度无关的测湿方法

2.4谐振腔检测系统组成和基本工作过程

2.5谐振腔检测系统的主要技术指标

第三章测量实验和数学表达式

3.1谐振腔的设计

3.2实验系统的构建

3.3烟支湿度表达式的建立

3.4烟支密度表达式的建立

3.5数学表达式有效性的验证

第四章检测系统的设计

4.1检测系统设计指导思想

4.2微波板的设计

4.2.1 SPI总线和译码器

4.2.2电源电路

4.2.3 VC01控制电路

4.2.4 VC02控制电路

4.2.5频率输出电路

4.2.6检波电路

4.2.7幅度输出电路

4.2.8温度变换电路

4.2.8模拟输出电路

4.3微机板的设计

4.3.1 DSP时钟

4.3.2处理任务

4.3.3监控系统

第五章实际应用

结论

致谢

参考文献

附录