CN107064030A - 一种卷烟烟气自动检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于卷烟测试设备技术领域。一种卷烟烟气自动检测装置，包括卷烟夹持器、抽吸模块以及烟气检测模块；所述抽吸模块包括筒体、进烟管、出烟管、第一电磁阀、第二电磁阀、气体吸收池、活塞、推杆和第一电机；所述烟气检测模块包括激光器、真空泵、光电探测器、光电转换器、锁相放大器、A/D转换电路和单片机控制器；所述激光器设置在所述气体吸收池内，所述真空泵与所述气体吸收池连接；所述单片机控制器分别与所述第一电机、激光器、光电探测器、光电转换器、锁相放大器、A/D转换电路以及真空泵电性连接。本发明的装置具有运行稳定可靠、检测速度快、检测精度高的优点，能够实时对卷烟烟气中目标气体浓度的逐口在线检测。

Description

一种卷烟烟气自动检测装置

技术领域

本发明属于卷烟测试设备技术领域，具体涉及一种卷烟烟气自动检测装置。

背景技术

卷烟烟气是由卷烟在抽吸过程中通过燃烧、热解、合成、蒸馏、干馏等反应形成的气体，其所导致的健康问题以及公共环境的污染受到广泛关注。卷烟烟气成分十分复杂，目前已发现超过4000种物质，烟草行业对卷烟成品的质量控制要求也越来越严格，尤其对焦油、一氧化碳、甲烷以及烟碱等烟气参数指标更为严格。目前，传统的卷烟烟气的检测大多采用离线的方式，如：气相色谱仪、离子色谱仪等。这些检测方法能够实现卷烟烟气中的有害物质的定量分析，但是需要将烟气进行捕集、萃取、分离，前处理步骤复杂，分析过程复杂且耗时较长，难以实现卷烟烟气的实时、在线、逐口分析，分析结果也仅仅反映的是陈化烟气的特征，这给烟气成分形成机理的相关研究带来了困难。并且我国的烟支检测、嘴棒检测均需人工取样，并在质检室进行检测，因为设备体积较大、适应能力差，对检测结果的准确性有较大影响，因此难以在生产现场进行实时检测。基于此情况。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种结构简单、运行稳定可靠、检测速度快、检测精度高的卷烟烟气自动检测装置，该装置能够实时对卷烟烟气中目标气体浓度的逐口在线检测。

本发明的技术方案如下：一种卷烟烟气自动检测装置，包括卷烟夹持器、抽吸模块以及烟气检测模块；所述卷烟夹持器与所述抽吸模块连接，所述抽吸模块与所述烟气检测模块连接；所述卷烟夹持器内设有过滤片；所述抽吸模块包括进烟管、出烟管、第一电磁阀、第二电磁阀、活塞、气体吸收池、第一电机和筒体；所述筒体的前端设有进烟口和出烟口，所述卷烟夹持器通过所述进烟管与所述进烟口连接；所述气体吸收池通过所述出烟管与所述出烟口连接；所述第一电磁阀设置在所述进烟管上；所述第二电磁阀设置在所述出烟管上；所述筒体内设有活塞和推杆；所述推杆的一端与所述活塞连接，所述推杆的另一端与所述第一电机连接；所述烟气检测模块包括激光器、光电探测器、光电转换器、锁相放大器、A/D转换电路、单片机控制器和真空泵；所述激光器设置在所述气体吸收池内，所述真空泵与所述气体吸收池连接；所述单片机控制器分别与所述第一电机、激光器、光电探测器、光电转换器、锁相放大器、A/D转换电路以及真空泵电性连接。

作为优选地，所述烟气检测模块还包括A/D参考电路、LCD液晶显示单元、键盘单元和RS-232单元，所述A/D参考电路与所述A/D转换电路电性连接；所述LCD液晶显示单元、键盘单元和RS-232单元分别与所述单片机控制器电性连接。

作为优选地，所述卷烟夹持器内设有第一夹紧件、第二夹紧件、连接件和第二电机，所述卷烟夹持器内表面的下部设有滑轨；所述卷烟夹持器的中间设有第一夹紧件和第二夹紧件，且所述第一夹紧件固定在所述卷烟夹持器的内壁，所述第二夹紧件通过连接件与所述第二电机连接，并通过所述第二电机控制所述第二夹紧件沿着所述滑轨移动进而实现夹紧件的锁紧；所述第二电机与所述单片机控制器电性连接。

作为优选地，所述连接件通过套筒与所述第二电机连接。

作为优选地，所述进烟管和出烟管的两端均设有密封圈。

作为优选地，所述单片机控制器采用ATmega8型号的单片机。

本发明的有益效果：

1、本发明的一种卷烟烟气自动检测装置有操作方便、检测精度高、能够对卷烟烟气中的目标气体浓度的进行实时、逐口在线检测。本发明通过所述第一电机驱动活塞完成卷烟的抽吸后，接着所述第一电磁阀关闭，所述第二电磁阀开启，所述第一电机反转，烟气在所述活塞的作用下通过所述第二电磁阀进入处于负压状态的气体吸收池；最后所述第一电磁阀打开，待所述气体吸收池恢复到预设的大气压值后等待检测。检测完成后先对所述气体吸收池进行氮气吹扫，再通过所述单片机控制器控制所述真空泵开启，将所述气体吸收池抽成真空状态，为下一口烟气的检测做好准备。烟气检测时，所述激光器根据烟气吸收光谱，确定目标气体吸收峰的中心位置，产生与目标气体吸收峰的中心位置对应的入射激光，所述入射激光通过气体吸收池，经过多次反射后被聚焦到光电探测器上形成透射激光，所述光电探测器将捕捉到的透射激光经过光电转换器、锁相放大器和A/D转换电路后，将转换得到的激光数字电信号输入至所述单片机控制器进行快速、精确地测量和分析。如此反复即可完成卷烟烟气中目标气体浓度的逐口在线检测。

2、本发明的卷烟烟气自动检测装置作为一种对卷烟或其他烟草制品烟气的抽吸容量以及烟气的成分和浓度进行分析所必须的实验仪器，结构简单，易于实现。所述卷烟夹持器通过所述第二电机控制所述第二夹紧件移动与第一夹紧件配合，实现夹紧件的锁紧，能自动夹紧卷烟，效率大大提升。

3、本发明的一种卷烟烟气自动检测装置具有操作方便、检测精度高、通用性强、运行稳定可靠、人为误差小的优点，可应用于对卷烟烟气中的目标气体进行记录和分析。

附图说明

图1是本发明一种卷烟烟气自动检测装置的结构示意图；

图2是本发明一种卷烟烟气自动检测装置的电路框图；

图3是本发明卷烟夹持器的结构示意图；

其中，附图标记为：1-卷烟夹持器；2-烟气检测模块；3-过滤片；4-筒体；5-进烟管；6-出烟管；7-第一电磁阀；8-第二电磁阀；9-气体吸收池；10-活塞；11-推杆；12-第一电机；13-进烟口；14-出烟口；15-真空泵；16-第一夹紧件；17-第二夹紧件；18-连接件；19-第二电机；20-滑轨；21-套筒；22-密封圈。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

请参阅图1和图2。一种卷烟烟气自动检测装置，包括卷烟夹持器1、抽吸模块以及烟气检测模块2；所述卷烟夹持器1与所述抽吸模块连接，所述抽吸模块与所述烟气检测模块2连接；所述卷烟夹持器1内设有过滤片3；所述抽吸模块包括进烟管5、出烟管6、第一电磁阀7、第二电磁阀8、活塞10、气体吸收池9、第一电机12和筒体43；所述筒体43的前端设有进烟口13和出烟口14，所述卷烟夹持器1通过所述进烟管5与所述进烟口13连接；所述气体吸收池9通过所述出烟管6与所述出烟口14连接；所述第一电磁阀7设置在所述进烟管5上；所述第二电磁阀8设置在所述出烟管6上；所述筒体43内设有活塞10和推杆11；所述推杆11的一端与所述活塞10连接，所述推杆11的另一端与所述第一电机12连接；所述烟气检测模块2包括激光器、光电探测器、光电转换器、锁相放大器、A/D转换电路、单片机控制器和真空泵15；所述激光器设置在所述气体吸收池9内，所述真空泵15与所述气体吸收池9连接；所述单片机控制器分别与所述第一电机12、激光器、光电探测器、光电转换器、锁相放大器、A/D转换电路以及真空泵15电性连接。

本发明卷烟的抽吸由所述第一电机12驱动活塞10完成，抽吸的烟气首先通过所述过滤片3过滤掉颗粒物。接着所述第一电磁阀7关闭，所述第二电磁阀8开启，所述第一电机12反转，烟气在所述活塞10的作用下通过所述第二电磁阀8进入处于负压状态的气体吸收池9。最后所述第一电磁阀7打开，待所述气体吸收池9恢复到预设的大气压值后等待检测。检测完成后先对所述气体吸收池9进行氮气吹扫，再通过所述单片机控制器控制所述真空泵15开启，将所述气体吸收池9抽成真空状态，为下一口烟气的检测做好准备。如此反复即可完成卷烟烟气中目标气体含量、浓度的逐口在线检测。所述激光器根据烟气吸收光谱，确定目标气体吸收峰的中心位置，产生与目标气体吸收峰的中心位置对应的入射激光，所述入射激光通过气体吸收池9，经过多次反射后被聚焦到光电探测器上形成透射激光，所述光电探测器将捕捉到的微弱的透射激光经过光电转换器转换成电信号后，输入锁相放大器进行放大和二倍频谱波解调得到二次谐波吸收信号，并经所述A/D转换电路后，将转换得到的激光数字电信号输入至所述单片机控制器进行测量和分析。所述单片机控制器接收所述激光数字电信号，获得透射激光的光功率-电流实际曲线，从而获得所述目标气体的吸收曲线，根据吸收曲线得到吸收峰的中心位置对应的电流点，分别获得所述电流点上对应的入射光强和透射光强，反演获得所述气体吸收池9中目标气体的浓度值。

其中，所述烟气检测模块2还包括A/D参考电路、LCD液晶显示单元、键盘单元和RS-232单元，所述A/D参考电路与所述A/D转换电路电性连接；将所述激光数字电信号与所述A/D参考电路的进行比较，所述单片机控制器将检测之后的数据进行处理，与所述A/D参考电路比较，对检测数据进行补偿和修订，所述单片机控制器可将采集到的数据通过RS-232接口电路单元送到PC机进行数据处理，操作人员可以通过与所述单片机控制器连接的键盘单元来动态设定装置的每口抽吸时间、抽吸间隔时间、抽吸体积、抽吸次数等参数。

请参阅图3，所述卷烟夹持器1内设有第一夹紧件16、第二夹紧件17、连接件18和第二电机19，所述卷烟夹持器1内表面的下部设有滑轨20；所述卷烟夹持器1的中间设有第一夹紧件16和第二夹紧件17，且所述第一夹紧件16固定在所述卷烟夹持器1的内壁，所述第二夹紧件17通过连接件18与所述第二电机19连接，并通过所述第二电机19控制所述第二夹紧件17沿着所述滑轨20移动进而实现夹紧件对卷烟的锁紧；所述连接件18通过套筒21与所述第二电机19连接；所述第二电机19与所述单片机控制器电性连接。按动单片机控制器卷烟锁紧按钮，启动所述第二电机19，电机轴通过所述套筒21带动所述连接件18转动，所述连接件18的转动引起所述第二夹紧件17向所述第一夹紧件16移动，实现卷烟的夹紧，夹紧到位后由电磁阀开关反馈到位信号给所述单片机控制器，动作停止；松开卷烟的操作按动单片机控制器卷烟锁紧按钮即可。

其中，所述进烟管5和出烟管6的两端均设有密封圈22，以使所述卷烟烟气自动检测装置具有良好的密封作用，保证测量的准确性。

其中，所述单片机控制器采用ATmega8型号的单片机，所述ATmega8型号的单片机片内集成可擦写1万次以上的FLASH存储器，具有多重密码保护锁写功能；所述ATmega8型号的单片机指令精简，程序写入可以并行写入也可以使用串行在线编程方法下载写入，且其内部集成了模拟比较器，I/O口也可作A/D转换用。

本发明一种卷烟烟气自动检测装置的控制方法如下：

(1)启动所述第一电机12驱动活塞10，抽吸的烟气通过所述过滤片3过滤掉颗粒物后进入所述筒体43；接着关闭所述第一电磁阀7，并将所述第二电磁阀8开启，控制所述第一电机12反转，烟气在所述活塞10的作用下通过所述第二电磁阀8进入处于负压状态的气体吸收池9，然后打开所述第一电磁阀7，待所述气体吸收池9恢复到预设的大气压值后等待检测；

(2)所述激光器发射出与目标气体吸收峰的中心位置对应的入射激光，所述入射激光通过气体吸收池9，经过多次反射后被聚焦到光电探测器上形成透射激光，所述光电探测器将所述透射激光经过光电转换器、锁相放大器、A/D转换电路后，将转换得到的激光数字电信号输入至所述单片机控制器进行测量和分析；

(3)检测完成后先对所述气体吸收池9进行氮气吹扫，再通过所述单片机控制器控制所述真空泵15开启，将所述气体吸收池9抽成真空状态。

本发明一种卷烟烟气自动检测装置具有操作方便、检测精度高、通用性强、运行稳定可靠、人为误差小的优点，能够对卷烟烟气中的目标气体浓度的进行实时、逐口在线检测。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (6)

1.一种卷烟烟气自动检测装置，包括卷烟夹持器、抽吸模块以及烟气检测模块；所述卷烟夹持器与所述抽吸模块连接，所述抽吸模块与所述烟气检测模块连接；其特征在于：所述卷烟夹持器内设有过滤片；所述抽吸模块包括筒体、进烟管、出烟管、第一电磁阀、第二电磁阀、气体吸收池、活塞、推杆和第一电机；所述筒体的前端设有进烟口和出烟口，所述卷烟夹持器通过所述进烟管与所述进烟口连接；所述气体吸收池通过所述出烟管与所述出烟口连接；所述第一电磁阀设置在所述进烟管上；所述第二电磁阀设置在所述出烟管上；所述筒体内设有活塞和推杆；所述推杆的一端与所述活塞连接，所述推杆的另一端与所述第一电机连接；所述烟气检测模块包括激光器、真空泵、光电探测器、光电转换器、锁相放大器、A/D转换电路和单片机控制器；所述激光器设置在所述气体吸收池内，所述真空泵与所述气体吸收池连接；所述单片机控制器分别与所述第一电机、激光器、光电探测器、光电转换器、锁相放大器、A/D转换电路以及真空泵电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种卷烟烟气自动检测装置，其特征在于：所述烟气检测模块还包括A/D参考电路、LCD液晶显示单元、键盘单元和RS-232单元，所述A/D参考电路与所述A/D转换电路电性连接；所述LCD液晶显示单元、键盘单元和RS-232单元分别与所述单片机控制器电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种卷烟烟气自动检测装置，其特征在于：所述卷烟夹持器内设有第一夹紧件、第二夹紧件、连接件和第二电机，所述卷烟夹持器内表面的下部设有滑轨；所述卷烟夹持器的中间设有第一夹紧件和第二夹紧件，且所述第一夹紧件固定在所述卷烟夹持器的内壁，所述第二夹紧件通过连接件与所述第二电机连接，并通过所述第二电机控制所述第二夹紧件沿着所述滑轨移动进而实现夹紧件的锁紧；所述第二电机与所述单片机控制器电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种卷烟烟气自动检测装置，其特征在于：所述连接件通过套筒与所述第二电机连接。

5.根据权利要求1所述的一种卷烟烟气自动检测装置，其特征在于：所述进烟管和出烟管的两端均设有密封圈。

6.根据权利要求1所述的一种卷烟烟气自动检测装置，其特征在于：所述单片机控制器采用ATmega8型号的单片机。