一种基于转盘吸烟机的卷烟动态吸阻测定装置及方法

摘要

本发明公开了一种基于转盘吸烟机的卷烟动态吸阻测定装置及方法，其中装置包括转盘吸烟机、压差传感器、吸烟机触发器和数采控制器；转盘吸烟机包括沿环形均匀设置在转盘上的多个吸烟嘴，所述吸烟嘴的后端在旋转到设定位置时与捕集器连接，所述的捕集器后端通过抽吸气管与针筒连接；压差传感器与数采控制器电连接，压差传感器的第一压力接口与抽吸气管连通，第二压力接口与外部环境连通；所述的吸烟机触发器同时与数采控制器和针筒连接，吸烟机触发器用于控制针筒的抽吸，并将针筒抽吸电信号发送给数采控制器。利用本发明，可持续检测并记录转盘吸烟机上待测烟支抽吸过程中滤嘴末端压力数据，再通过数据库处理计算并整理各支各口的动态吸阻度。

说明书

技术领域

本发明属于烟草检测领域，尤其是涉及一种基于转盘吸烟机的卷烟动态吸阻测定装置及方法。

背景技术

卷烟感官质量受到卷烟烟支重量、吸阻、通风率、硬度、压降等重要指标的影响，其中卷烟在燃吸过程中吸阻的大小直接影响着消费者对卷烟感官质量的感受，是影响烟气中化学成分组成的重要因素之一。

目前测定卷烟吸阻的标准方法是在卷烟未点燃条件下测试(GB/T22838.5-2009卷烟和滤棒物理性能的测定第5部分：卷烟吸阻和滤棒压降)，即将卷烟密封于测量设备中，以17.5ml/s的稳定气流通过烟支，测定输出端插入深度9mm所施加的负压。

但是消费者在真实吸烟过程中，卷烟是在燃烧状态下，抽吸过程中流速的变化呈现钟形分布，而烟支未点燃状态时恒速抽吸的测定结果与消费者的真实感受存在差别，因而对卷烟质量的评估也会产生一定影响。另外，吸阻也可以在烟支被消费者或评吸组抽吸时主观判断给出，但是这种情况下吸阻非客观测量，存在较多的人为因素干扰。因此测定卷烟燃吸过程中的吸阻变化，对于真实反映消费者真实感受具有重要的意义。

随着卷烟动态吸阻的深入研究，以及卷烟动态吸阻与卷烟质量的评价体系完善，卷烟动态吸阻日常检验工作成为行业评价卷烟质量的重要手段。建立一套准确，可靠，高效率的测定卷烟动态吸阻的方法和检测装置是开展日常检验工作前提条件。

目前烟草行业用于模拟消费者吸烟过程的日常检测分析设备主要是吸烟机，如公开号为CN110296874A的中国专利文献公开了一种卷烟制品烟气捕集装置、吸烟机及捕集方法，公开号为CN207601050U的中国专利文献公开了一种新型实验室吸烟机。

根据现有的标准及方法吸烟机主要用于检测卷烟焦油量、烟气烟碱量和烟气一氧化碳量，不能用于检测卷烟动态吸阻。目前没有能满足检测分析需求的，自动化，高效率的检测卷烟动态吸阻的方法。

发明内容

本发明提供了一种基于转盘吸烟机的卷烟动态吸阻测定装置及方法，可持续检测并记录转盘吸烟机上待测烟支点燃抽吸过程中滤嘴末端压力数据，再通过数据库处理计算并整理各支各口的动态吸阻度。

一种基于转盘吸烟机的卷烟动态吸阻测定装置，包括转盘吸烟机，所述转盘吸烟机包括沿环形均匀设置在转盘上的多个吸烟嘴，所述吸烟嘴的后端在旋转到设定位置时与捕集器连接，所述的捕集器后端通过抽吸气管与针筒连接，所述的卷烟动态吸阻测定装置还包括压差传感器、吸烟机触发器和数采控制器；

所述的压差传感器与数采控制器电连接，压差传感器的第一压力接口与抽吸气管连通，第二压力接口与外部环境连通；

所述的吸烟机触发器同时与数采控制器和针筒连接，吸烟机触发器用于控制针筒的抽吸，并将针筒抽吸电信号发送给数采控制器。

优选地，所述的压差传感器的第一压力接口通过三向电磁阀的两个接口与抽吸气管连通，三向电磁阀的第三个接口连接压差校准模块；所述的三向电磁阀与数采控制器电连接，通过数采控制器切换接口的连通。

进一步地，所述的压差校准模块包括通过导管依次连接的烟支夹持器、CFO装置和真空发生器，所述三向电磁阀的第三个接口与烟支夹持器和CFO装置之间的导管连接；

所述真空发生器与数采控制器电连接，通过数采控制器控制真空发生器的启停。

优选地，所述转盘吸烟机上的吸烟嘴数量为20个，检测过程中，正好可以将一整包待测烟支(20支)同时放入转盘吸烟机上进行检测。

本发明还提供了一种卷烟动态吸阻测定方法，使用上述基于转盘吸烟机的卷烟动态吸阻测定装置，包括以下步骤：

步骤1，将卷烟动态吸阻测定装置安装调试完毕后，首先对压差传感器进行校准标定；

步骤2，数采控制器控制三向电磁阀，使压差传感器与转盘吸烟机捕集器后端的抽吸管连通，转盘吸烟机开始逐口动态抽吸待测烟支，数采控制器同时读取压差传感器的压差数据和吸烟机触发器的针筒抽吸电信号；

步骤3，数采控制器读取针筒抽吸电信号进行分析，当读取的信号为高电平时，记录并存储压差传感器的压差数据，低电平时则继续等待；根据存储压差传感器的压差数据计算每一根待测烟支上每一口抽吸的动态吸阻。

进一步地，步骤1中，对压差传感器进行校准标定的过程如下：

用烟草专用的CFO装置产生17.5ml/s的稳定气流，将烟草专用的吸阻标准棒插入烟支夹持器中，数采控制器控制三向电磁阀，使得吸阻标准棒、烟支夹持器、三向电磁阀和压差传感器连通，数采控制器读取压差传感器的信号，并根据吸阻标准棒的标准值标定差压传感器。

进一步地，步骤3中，当读取信号为高电平持续时间小于2秒时，判定当前一轮测试结束，开始等待；当持续低电平时间大于3分钟时认为所有样品测试结束，当3分钟内出现一次高电平持续时间大于5秒，认为新的一轮测试开始；

在每一轮测试时，将高电平持续时间为2s时记录的数据作为有效数据，并最终根据公式

计算动态吸阻后，根据该持续2s的高电平在本轮测试中出现的序列，计算该动态吸阻为第几支烟的第几口，具体为：

转盘吸烟机上的吸烟嘴数量为20个，对于第N次持续2s的高电平的数据，N/20的余数即为第几支烟，N/20的商数+1即为第几口。

本发明基于现有常规分析用的转盘吸烟机，增加一套压力检测装置和数据处理系统，实现烟支自动上样，自动连续的动态吸阻检测，同时对数据自动整理归类，为开展动态吸阻检测提供了一种准确、可靠、高效的方法，对完善卷烟动态吸阻与卷烟质量的评价体系，改善卷烟质量具有重要意义。

附图说明

图1为本发明一种基于转盘吸烟机的卷烟动态吸阻测定装置的整体结构示意图；

图2为本发明一种卷烟动态吸阻测定方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

如图1所示，一种基于转盘吸烟机的卷烟动态吸阻测定装置，包括转盘吸烟机7、压差传感器5、吸烟机触发器8、数采控制器6和压差校准模块。

其中，转盘吸烟机7包括沿环形均匀设置在转盘上的多个吸烟嘴，吸烟嘴的后端在旋转到设定位置时与捕集器连接，捕集器后端通过抽吸气管与针筒连接，通过针筒对点燃状态下的待测烟支依次进行动态的抽吸。本实施例中，转盘吸烟机7上的吸烟嘴数量为20个。

吸烟机触发器8同时与数采控制器6和针筒连接；抽烟机触发器8用于控制针筒的抽吸，并将针筒抽吸电信号发送给数采控制器6。

压差传感器5与数采控制器6电连接，压差传感器5的第一压力接口通过三向电磁阀4的两个接口与抽吸气管连通，三向电磁阀4的第三个接口连接压差校准模块；压差传感器5的第二压力接口与外部环境连通。

三向电磁阀4与数采控制器6电连接，通过数采控制器6切换接口的连通。

压差校准模块包括通过导管依次连接的烟支夹持器2、CFO装置3和真空发生器9，烟支夹持器2和CFO装置3之间连接有三通管，三向电磁阀4的第三个接口与该三通管的一个关口连接。

真空发生器9也与数采控制器6电连接，通过数采控制器6控制真空发生器9的启停。

本发明中，数采控制器6作为主要的控制器，与多个部件电连接，既用于控制三向电磁阀4的接口切换以及真空发生器9的启停，也用于读取记录压差传感器5的压差数据和吸烟机触发器8的针筒抽吸电信号，最终对记录的数据进行分析和计算，得出最终的动态吸阻。

如图2所示，一种卷烟动态吸阻测定方法，利用上述卷烟动态吸阻测定装置，包括以下步骤：

步骤1，先启动校准模式，用烟草专用标准恒流孔的CFO装置3产生17.5ml/s的稳定气流，将经过法定部门溯源的在有效期内的烟草专用的吸阻标准棒1插入烟支夹持器2中；数采控制器6控制三向电磁阀4，使得电磁阀联通吸阻标准棒1、烟支夹持器2、三向电磁阀4和压差传感器5。

数采控制器6读取压差传感器5的信号，并根据烟草专用的吸阻标准棒1的标准值标定差压传感器5。

步骤2，数采控制器6控制三向电磁阀4，将差压传感器5接入到转盘吸烟机7上捕集器后端的抽吸气管中，吸烟机触发器8连接信号线到数采控制器6上。

采控制器6同时读取差压传感器5的压差信号和吸烟机触发器8的针筒抽吸电信号，数采控制器6的采样频率为100HZ。

步骤3，根据《GB/T19609卷用用常规分析用吸烟机测定总粒相物和焦油》开展日常样品检验，启动卷烟逐口动态吸阻检测仪测量模式，开始自动记录并分析整理计算各支各口的动态吸阻。

步骤4，自动分析数据的软件算法实现。根据吸烟机触发器8读取吸烟机针筒抽吸电信号分析，当读取信号为高电平时，记录并存储差压数据，低电平则继续等待。同时数采控制器6内部时钟记录高电平时间，根据《国标GB/T 16450-2004常规分析用吸烟机定义和标准条件》常规分析用吸烟机每口抽吸时间为2s，所以高电平持续时间为2s时记录的数据为有效数据。动态吸阻的计算公式为：

计算得出该口动态吸阻后，再根据该持续2s的高电平在本轮测试中出现的序列，计算该动态吸阻为第几支烟的第几口。具体实现方式为：第N次持续2s的高电平的数据为N/20的余数即为第几支烟，余数为0时即为第20支烟；N/20的商数+1即为第几口。根据该方法整理数据绘制数据表格输出实验结果。

两轮测量之间的自动切换。在利用转盘吸烟机做常规烟气分析时，在预设好测试条件后每轮样品的更换是自动进行的，不需要人工干预的，所以要实现动态吸阻的连续自动测量，就需要根据从吸烟机采的特征信号分析，判断出样品切换。根据吸烟机触发器8读取吸烟机针筒抽吸电信号分析，当读取信号为高电平持续时间小于2s时，可以认为当前一轮测试结束，开始等待，当持续低电平时间大于3分钟时认为所有样品测试结束，当三分钟内出现一次高电平持续时间大于5s，认为新的一轮测试开始。当出现高电平持续2s则按步骤4中的规则计算并整理数据。

以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。