CN103376266B - 一种用于复合滤棒的微波在线检测剔除方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于复合滤棒的微波在线检测剔除方法，该方法采用微波检测技术实现了复合滤棒拼接间隙、滤棒错位和相位偏移缺陷的在线检测及剔除。本发明方法能快速、可靠、安全地对烟支复合滤棒的拼接间隙、滤棒错位和相位偏移缺陷进行检测并实时剔除；具有检测速度快，测量结果准确，可靠性高，对操作者人体安全的特点；可对各种复合滤棒进行在线检测并实时剔除有质量缺陷的产品。

Description

一种用于复合滤棒的微波在线检测剔除方法

技术领域

本发明属于微波非电量测试技术领域，尤其涉及一种用于复合滤棒的微波在线检测剔除方法。

背景技术

目前，卷烟滤棒已由单功能向多功能方向发展，在高档卷烟中，开始大量使用复合滤棒，开发集减害降焦、增香补香和突出产品差异化功能为一体的复合滤棒，已成为中式卷烟研究的重点之一。

复合滤棒通常由二至三种不同材质滤棒，经专用复合滤棒成型机分切、拼接而成，如图1所示，复合滤棒包括依次首尾相连的A1段滤棒、B1段滤棒、A2段滤棒、B2段滤棒和A3段滤棒，其中，A1段滤棒、A2段滤棒和A3段滤棒的材质为普通高透滤棒；B1段滤棒、B2段滤棒材质为同心圆滤棒。整根复合滤棒长120mm，除A2段滤棒的长度为40mm外，其余相位滤棒的长度均为20mm长。

生产过程中，经常容易出现如下几种严重影响产品质量的缺陷:

1、拼接间隙：相邻两相位滤棒之间的拼接不严密，产生缝隙，如A1段滤棒和B1段滤棒之间的间隙长度超过要求值。

2.滤棒错位：即应放入某滤棒位置的滤棒，错放入了其他滤棒的位置上，如应该放入A1段位置的滤棒，错放入B1段位置中。

3.相位偏移：即滤棒长度不符合工艺质量要求，如A1段滤棒的长度误差大于要求值时，判定该复合滤棒为相位偏移。

目前，有采用光电照射法应用于检测复合滤棒的拼接间隙缺陷，但该方法不能检测复合滤棒错位和相位偏移。

因此，如何能实现能同时检测复合滤棒的拼接间隙、滤棒错位和相位偏移缺陷是本领域技术人员一直致力于研究的方向之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种用于复合滤棒的微波在线检测剔除方法，该方法通过微波检测技术实现了复合滤棒拼接间隙、滤棒错位和相位偏移缺陷的在线检测及剔除。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的一种用于复合滤棒的微波在线检测剔除方法，该复合滤棒包括依次首尾相连的A1段滤棒、B1段滤棒、A2段滤棒、B2段滤棒和A3段滤棒，包括以下步骤：

S1:给定各段滤棒的密度要求值和滤棒长度要求值以及各段滤棒之间间隙的间隙长度要求值；

S2:输入微波信号至空的微波谐振腔，并获得输出的标准微波功率衰减A₀和标准微波谐振频率f₀；

S3:被测复合滤棒从头至尾依次通过微波谐振腔时，通过对微波谐振腔输入微波信号，分别获得对应于被测复合滤棒上各个采样点的微波功率衰减A和微波谐振频率f；

S4:获得步骤S3采样得到的各个A、f值与步骤S2得到A₀、f₀的差值ΔA和Δf，并计算被测复合滤棒上各个采样点的密度ρ：

Ψ＝a×(ΔA/Δf)+b

ρ＝c×Δf(Ψ)+d

其中，Ψ为采样点的湿度，a、b、c和d为定标常数；

S5:根据步骤S4计算得到的被测复合滤棒上各个采样点的密度ρ值，制成被测复合滤棒ρ值的时序图，该时序图的横坐标为检测扫描时间，纵坐标为对应于某一检测扫描时间点的采样点的密度ρ值；

S6:根据步骤S5得到的时序图上同一密度ρ值出现持续的时间，结合被测复合滤棒的移动速度，计算得到被测复合滤棒上各段滤棒及各段滤棒之间间隙的长度；

S7:若相邻两段滤棒之间的间隙长度超过步骤S1给定的间隙长度要求值的±10％时，则判断该被测复合滤棒为拼接间隙缺陷，予以剔除；

若某段滤棒的ρ值超过步骤S1给定的密度要求值的±10％时，则判断该被测复合滤棒为滤棒错位缺陷，予以剔除；

若某段滤棒的长度超过步骤S1给定的滤棒长度要求值的±10％时，则判断该被测复合滤棒为相位偏移缺陷，予以剔除。

上述的一种用于复合滤棒的微波在线检测剔除方法，其中，步骤S4中，所述的定标常数a、b、c和d是通过对已知密度和湿度的四种不同材料滤棒做四次测量即可确定。

介质材料在微波谐振腔内的对谐振腔谐振频率和谐振幅度的影响是由于介质材料的介质常数不同而产生的。介质材料的介质常数通常是一个复数：ε＝ε′-jε〞。

其虚部ε〞表示微波能量通过介质材料时的损耗；而实部ε′表示微波能量在介质材料中的储存。通过ε′和ε〞即可得到物料湿度，同时也可得到物料的整体密度。而功率衰减和谐振频率等是与介电常数密切相关的物理量，只要测得这两个物理量就能够测得介质材料的密度和湿度。

在微波密度和湿度的测量中，被测物的介质常数起到了桥梁的作用：一方面穿透被测物料的微波的两个参量(衰减A和谐振频率f)与不同物料的介质常数和其密度有关；另一方面由于水的介质常数远远大于一般物质，因此被测物湿度(Ψ)的变化也表现为被测物介质常数的变化。

通过ε′和ε〞的中介，可以建立被测物的密度及湿度与被测量衰减A和谐振频率f的关系。但通常这种关系相当复杂,由大量实验结果可以得到以下关系：在被测量衰减A和谐振频率f的关系图中，被测物质的密度表现为一条直线关系；而被测物质的湿度决定该直线的斜率。

Ψ＝a(ΔA/Δf)+b

ρ＝cΔf(Ψ)+d

式中,a、b、c及d是定标常数。

定标常数a、b、c、d只需根据对已知密度和湿度的四种不同滤嘴棒材料作四次测量即可确定。

定标常数a、b、c、d确定以后，在每次测量中只需测得ΔA和Δf，即可确定材料的密度与湿度。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1.本发明方法使生产过程连续不间断的进行，且快速、可靠、安全地对烟支复合滤棒的拼接间隙、滤棒错位和相位偏移缺陷进行检测并实时剔除，且不因环境因素影响检测和剔除的准确性；

2.本发明方法具有检测速度快，测量结果准确，可靠性高，对操作者人体安全的特点；

3.本发明方法可对各种复合滤棒进行在线检测并实时剔除有质量缺陷的产品。

附图说明

图1是复合滤棒的结构示意图；

图2是被测复合滤棒ρ值的时序图。

具体实施方式

下面将实施例和附图对本发明作进一步说明。

本发明用于复合滤棒的微波在线检测剔除方法包括以下步骤：

S1:给定各段滤棒的密度要求值和滤棒长度要求值以及各段滤棒之间间隙的间隙长度要求值；

S2:输入微波信号至空的微波谐振腔，并获得输出的标准微波功率衰减A₀和标准微波谐振频率f₀；

S3:被测复合滤棒从头至尾依次通过微波谐振腔时，通过对微波谐振腔输入微波信号，分别获得对应于被测复合滤棒上各个采样点的微波功率衰减A和微波谐振频率f；

S4:获得步骤S3采样得到的各个A、f值与步骤S2得到A₀、f₀的差值ΔA和Δf，并计算被测复合滤棒上各个采样点的密度ρ：

Ψ＝a×(ΔA/Δf)+b

ρ＝c×Δf(Ψ)+d

其中，Ψ为采样点的湿度，a、b、c和d为定标常数，可通过对已知密度和湿度的四种不同材料滤棒做四次测量即可确定；

S5:根据步骤S4计算得到的被测复合滤棒上各个采样点的密度ρ值，制成如图2所示的被测复合滤棒ρ值的时序图，该时序图的横坐标为检测扫描时间，纵坐标为对应于某一检测扫描时间点的采样点的密度ρ值；

S6:由步骤S5得到的时序图上可见，共有三个密度ρ值，即ρ1、ρ2和ρ3，其中ρ1为普通高透滤棒材质的密度值，ρ2为同心圆滤棒材质的密度值，而ρ3为各段滤棒之间间隙的密度值，根据同一ρ值出现持续的时间，再乘以被测复合滤棒的移动速度，即可得到被测复合滤棒上各段滤棒及各段滤棒之间间隙的长度。如图2所示，先是ρ1持续出现，直到ρ1突然下降为ρ3为止，该段即为A1段滤棒，将A1段滤棒的ρ1密度值出现的时间(横坐标)乘以被测复合滤棒的移动速度即可得到A1段滤棒的测量长度；接着ρ3持续出现，直到ρ3突然下降为ρ2为止，该段为A1段滤棒和B1段滤棒之间的间隙C1，该段间隙C1的ρ3密度值出现的时间(横坐标)乘以被测复合滤棒的移动速度即可得到间隙C1的测量长度；同理可分别计算得到B1段滤棒、间隙C2、A2段滤棒、间隙C3、B2段滤棒、间隙C4和A3段滤棒的测量长度；

S7:若相邻两段滤棒之间的间隙C1、C2、C3或C4的长度超过步骤S1给定的间隙长度要求值的±10％时，则判断该被测复合滤棒为拼接间隙缺陷，予以剔除；

若某段滤棒的ρ值超过步骤S1给定的密度要求值的±10％时，则判断该被测复合滤棒为滤棒错位缺陷，予以剔除；

若某段滤棒的长度超过步骤S1给定的滤棒长度要求值的±10％时，则判断该被测复合滤棒为相位偏移缺陷，予以剔除。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (2)

1.一种用于复合滤棒的微波在线检测剔除方法，该复合滤棒包括依次首尾相连的A1段滤棒、B1段滤棒、A2段滤棒、B2段滤棒和A3段滤棒，其特征在于，包括以下步骤：

S1:给定各段滤棒的密度要求值和滤棒长度要求值以及各段滤棒之间间隙的间隙长度要求值；

S2:输入微波信号至空的微波谐振腔，并获得输出的标准微波功率衰减A₀和标准微波谐振频率f₀；

S3:被测复合滤棒从头至尾依次通过微波谐振腔时，通过对微波谐振腔输入微波信号，分别获得对应于被测复合滤棒上各个采样点的微波功率衰减A和微波谐振频率f；

S4:获得步骤S3采样得到的各个A、f值与步骤S2得到A₀、f₀的差值ΔA和Δf，并计算被测复合滤棒上各个采样点的密度ρ：

Ψ＝a×(ΔA/Δf)+b

ρ＝c×Δf(Ψ)+d

其中，Ψ为采样点的湿度，a、b、c和d为定标常数；

S5:根据步骤S4计算得到的被测复合滤棒上各个采样点的密度ρ值，制成被测复合滤棒ρ值的时序图，该时序图的横坐标为检测扫描时间，纵坐标为对应于某一检测扫描时间点的采样点的密度ρ值；

S6:根据步骤S5得到的时序图上同一密度ρ值出现持续的时间，结合被测复合滤棒的移动速度，计算得到被测复合滤棒上各段滤棒及各段滤棒之间间隙的长度；

S7:若相邻两段滤棒之间的间隙长度超过步骤S1给定的间隙长度要求值的±10％时，则判断该被测复合滤棒为拼接间隙缺陷，予以剔除；

若某段滤棒的ρ值超过步骤S1给定的密度要求值的±10％时，则判断该被测复合滤棒为滤棒错位缺陷，予以剔除；

若某段滤棒的长度超过步骤S1给定的滤棒长度要求值的±10％时，则判断该被测复合滤棒为相位偏移缺陷，予以剔除。

2.如权利要求1所述的一种用于复合滤棒的微波在线检测剔除方法，其特征在于，步骤S4中，所述的定标常数a、b、c和d是通过对已知密度和湿度的四种不同材料滤棒做四次测量即可确定。