一种蜡烛燃烧完全程度的定量检测系统及方法

摘要

本发明提供一种蜡烛燃烧完全程度的定量检测系统及方法，该定量检测系统包括括燃烧室和检测系统。该定量检测系统及方法基于燃烧的不完全程度与燃烧过程中生成的炭黑量一致的原理，在本发明中采用丝网燃烧装置，收集在规定时间内产生的炭黑，然后在光电检测器上检测收集炭黑的玻璃透光度，经过计算给出炭黑指数，并转化为蜡烛完全燃烧程度值。使用本发明有助于确保蜡烛安全品质的稳定性以及提高消费者使用蜡烛的安全性。

说明书

技术领域

本发明属于定量检测炭黑的技术，具体涉及一种蜡烛燃烧完全程度的定量检测系统 及方法。

背景技术

蜡烛作为一种小商品、日用消费品，国内蜡烛的国内生产和进出口量非常大，每年 仅出口欧盟的货值就在5亿欧元以上。在使用蜡烛的两千年来，人类始终致力于提高品 质和使用安全性。目前除了针对蜡烛的外观检测、熔点检测之外，针对蜡烛的完全燃烧 程度的检测仅仅停留在定性检测上，一直没有一种定量检测仪器来检测蜡烛的完全燃烧 程度。而通过蜡烛的完全燃烧程度的检测可以彻底地知晓蜡烛的化学性能，而此决定着 蜡烛品质的稳定性。

因此，急需一种蜡烛燃烧完全程度的定量检测系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种蜡烛燃烧完全程度的定量检测系统及方法，其能够定量检 测蜡烛的完全燃烧程度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

依据本发明的第一方面，本发明提供一种蜡烛燃烧完全程度的定量检测系统，其 包括括燃烧室和检测系统；其特征在于燃烧室包括支撑底板1、圆筒丝网2、第一玻璃板 3、第一调节旋钮4、第二调节旋钮5、支撑直杆6和第二玻璃板7，其中支撑底板被置于 水平、阻燃试验台上，为燃烧提供稳定的底部支撑；使支撑直杆6与支撑底板1紧固在一 起，使支撑直杆6能够与支撑底板1有一个稳固的、竖直的连接；圆筒丝网2由金属制成 并呈网状，在为蜡烛燃烧提供一个相对封闭环境的同时，保证有空气正常流通；第二玻 璃板3耐高温，能够保证燃烧残渣掉落，不损坏。第一调节旋钮4能够固定第一玻璃板 3，保证第一玻璃板3的稳定性，使支撑底板1距蜡烛底座至少50mm(毫米)距离；第 二调节旋钮5能够固定第二玻璃板7，保证第二玻璃板7稳定，并能够在支撑直杆允许范 围内，依据蜡烛的长度和火焰的高度，适当调节第二玻璃板7的竖直位置。

优选地，支撑底板是一块尺寸400mm×400mm的不锈钢金属板。

优选地，第二玻璃板3是一块150mm×80mm的圆形玻璃。

优选地，燃烧室内径适用于室内燃烧的单芯直径100mm以上或相同横截面的蜡烛。

优选地，检测系统包括计算机21、光度计22和光检测器23；计算机21连接光度计 22；光度计22连接光检测器23上部，并能够将光检测器23检测到的结果导入计算机21 中。

更优选地，光检测器23包括能够满足玻璃板光照度的检测用不锈钢罩、光栅24和标 准光源26以及待检测玻璃板25共同组成。

更优选地，光栅24与光度计相匹配，进行玻璃板照度检测；待检测玻璃板25为图1中 收集炭黑后的第二玻璃板7。

更优选地，标准光源26可以为任何白炽灯光源；

另外地，标准光源26为经光度计校准为500Lux的白炽灯光源。

依据本发明的第二方面，本发明提供一种蜡烛燃烧完全程度的定量检测方法，包 括下面步骤：

(1)对待测的蜡烛，经称重和测量直径尺寸后，依照表1，选择两种丝网圆筒直径 的燃烧装置；

(2)依照待测蜡烛的高度，进行分别适当调节上载玻璃板(第一玻璃板和第二玻璃 板)高度的第一调节旋钮4、第二调节旋钮5，保证圆筒底端距蜡烛底座至少50mm距离， 蜡烛的顶端(不含烛芯)距离顶端玻璃板180mm至240mm之间，以保证蜡烛有充分的燃 烧空间，并能够收集到尽可能多的燃烧炭黑；

(3)蜡烛点燃后，连续燃烧直至自熄灭，或者燃烧(240±5)分钟后人工熄灭蜡烛；

(4)当熄灭蜡烛后，拿走第二玻璃板7，并冷却第二玻璃板7；

(5)信号采集：

将被炭黑熏黑的第二玻璃板7中带有炭黑落余物的熏黑面向上放置；通过调节标准光 源的照度或者调节光栅24的规格，可以调节光度的测量范围，进而测定熏黑的第二玻璃 板7的照度E2，并记录；用标准脂溶性清洁剂清洗玻璃板，浸湿并用不含纸的外科纱布弄 干玻璃板；将清洁的玻璃板放置在光源上方，并盖上盖子。测定清洁玻璃板的照度E1， 并记录；

(6)燃烧完全程度计算：

根据已经获得的照度E2和照度E1来定义蜡烛的燃烧完全程度，如下：

由熏黑玻璃板的照度E2/清洁玻璃板E1的照度比值得来的照度比值。

Bi＝(100×E₂/E₁)％

其中

Bi是蜡烛的燃烧完全程度；

E2是用熏黑玻璃测定的照度，单位为Lux(勒克斯(照明单位))；

E1是用清洁玻璃测定的照度，单位为Lux。：

本发明方法及系统的使用，有助于确保蜡烛安全品质的稳定性以及提高消费者使 用蜡烛的安全性；并且本发明的优点是：实现了试验操作、数据处理等方面的自动化， 试验精度高、速度快。该实验仪的研制将满足检验工作的需要，对消费品安全的检验有 重要意义，具有较高的社会效益和经济效益。并且，能够将商品出口检验中标准中的 SN/T 2496-2010《出口蜡烛检验规程》中对“无可视烟”这一感官指标，提高为可 定量表征的量化值。

附图说明

图1是实施本发明的蜡烛燃烧完全程度的定量检测系统中燃烧室的结构示意图；

图2是实施本发明的蜡烛燃烧完全程度的定量检测系统中检测系统的结构示意 图；

图3是实施本发明的蜡烛燃烧完全程度的定量检测方法的示意流程图；

图4是使用图1燃烧室的燃烧示意图；

图5是使用图2中检测系统的信号采集及检测示意图。

具体实施方式

在下面给出的依据本发明理念的示例，为本发明的最佳工艺，本领域技术人员可以 理解，不应当将本发明限制至下述的具体实施方式。

本发明人经过大量研究分析，并且基于以下发明原理，来实现蜡烛完全燃烧程度检 测系统：蜡烛作为一种碳氢化合物，它的燃烧的不完全程度与燃烧过程中生成的炭黑量 一致，也就是说，炭黑量越高，表明蜡烛的燃烧完全程度越低。本发明采用丝网燃烧装 置，收集在规定时间内产生的炭黑，然后在光电检测器上检测收集炭黑的玻璃透光度， 经过计算给出炭黑指数，并转化为蜡烛完全燃烧程度值。

在本发明的蜡烛燃烧完全程度的定量检测系统中，主要包括燃烧室(具体参见图1) 和检测系统(具体参见图2)。

如图1所示，燃烧室包括支撑底板1、圆筒丝网2、第一玻璃板3、第一调节旋钮4、 第二调节旋钮5、支撑直杆6和第二玻璃板7，其中支撑底板是一块尺寸400mm×400 mm的不锈钢金属板，置于水平、阻燃试验台上，为燃烧提供稳定的底部支撑，使支撑直 杆6能够与支撑底板1有一个稳固的、竖直的连接；圆筒丝网2由金属制成并呈网状，在 为蜡烛燃烧提供一个相对封闭环境的同时，保证有空气正常流通。玻璃板3是一块150 mm×80mm的圆形玻璃，具有一定的耐高温性，能够保证燃烧残渣掉落，不损坏。第一 调节旋钮4能够固定第一玻璃板3，保证第一玻璃板3的稳定性，使支撑底板1距蜡烛底 座至少50mm距离。第二调节旋钮5能够固定第二玻璃板7，保证第二玻璃板7稳定，并 能够在支撑直杆允许范围内，依据蜡烛的长度和火焰的高度，适当调节第二玻璃板7的竖 直位置。

支撑直杆6能够满足调节旋钮在全长范围内任意调节位置并固定，长度400mm，并 能够与支撑底板1固定。第二玻璃板7是一块150mm×80mm的圆形玻璃，具有一定的 耐高温性，能够保证接触蜡烛火焰不损坏。

如图2所示，检测系统包括如下：计算机21、光度计22和光检测器23；具体功能为 计算机21通过编辑的数据采集软件，完成检测系统的结果计算和输出，具备基本的个人 电脑性能；光度计22，能够满足测量范围1-500Lux照度的检测，连接到光检测器3上 部，并能够将结果导入计算机1中；在本发明中光度计22使用数显光度计。

光检测器23包括能够满足玻璃板光照度的检测用不锈钢罩、光栅24和标准光源26 以及待检测玻璃板25共同组成。其中光栅24与光度计相匹配，进行玻璃板照度检测。待 检测玻璃板25为图1中收集炭黑后的第二玻璃板7；标准光源26可以为任何白炽灯光 源；在本发明中，标准光源26为经光度计校准为500Lux的白炽灯光源。

使用本发明的蜡烛完全燃烧程度定量检测系统的检测步骤如下(参见图3)：

一、对待测的蜡烛，经称重和测量直径尺寸后，依照表1，选择两种丝网圆筒直径的 燃烧装置。

表1燃烧装置的丝网选择

蜡烛类型   装置 茶色光   丝网圆筒型号1(直径：(230±10)mm) 直径小于等于70mm   丝网圆筒型号1(直径：(230±10)mm)   直径70-100mm   丝网圆筒型号2(直径：(300±10)mm)

二、蜡烛的燃烧

如图4所示的燃烧装置中的支撑直杆带有可以分别调节上载玻璃板(第一玻璃板和第 二玻璃板)高度的第一调节旋钮4、第二调节旋钮5，依照待测蜡烛的高度，进行适当调 节，保证圆筒底端距蜡烛底座至少50mm距离，蜡烛的顶端(不含烛芯)距离顶端玻璃 板180mm至240mm之间，以保证蜡烛有充分的燃烧空间，并能够收集到尽可能多的燃 烧炭黑。蜡烛点燃后，连续燃烧直至自熄灭，或者燃烧(240±5)min后人工熄灭蜡烛。当 测试完成后，拿走第二玻璃板7，熄灭蜡烛，然后冷却第二玻璃板7。

三、信号采集

如图2和图5中所示，连带着标准光源25的固定架，将被炭黑熏黑的第二玻璃板7 的熏黑面向上放置，其中图中55所示为炭黑落余物。通过调节标准光源的照度或者调节 光栅24的规格，可以调节光度的测量范围，进而测定熏黑的第二玻璃板7的照度 (E2)，并记录结果。用标准脂溶性清洁剂清洗玻璃板，浸湿并用不含纸的外科纱布弄 干玻璃板。将清洁的玻璃板放置在光源上方，并盖上盖子。测定清洁玻璃板的照度(E1)， 并记录结果。

四、燃烧完全程度计算

根据已经获得的E2和E1来定义蜡烛的燃烧完全程度，如下：

由熏黑玻璃板(E2)的照度/清洁玻璃板(E1)的照度比值得来的照度比值。

Bi＝(100×E₂/E₁)％...............................................(1)

其中

Bi是蜡烛的燃烧完全程度；

E2是用熏黑玻璃测定的照度，单位为Lux；

E1是用清洁玻璃测定的照度，单位为Lux。

本发明方法及系统中检测的炭黑，是蜡烛不完全燃烧后所形成的细小颗粒，其成分 主要是元素碳，并含有少量氧、氢和硫等，一般的炭黑粒子近似球形，粒径介于10～ 500μm间。蜡烛在燃烧过程中生成炭黑量的多少，能够直接表征蜡烛的完全燃烧程度。

该方法及系统实现蜡烛燃烧完全程度的定量检测，数字自动采集，方便、安全、可 靠，智能化管理将使系统大大提高效率，节省人力。同时，能够实现之前定性表征的完 全燃烧程度定量化表征。通过本仪器的使用，能够满足国内符合国际通行的消费品安全 性能检测仪器的需要。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替 换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的 保护范围为准。