CN107421986A - 一种烟雾量测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种烟雾量测量装置及方法，属于烟草制品检测领域。本发明包括控制组件、抽吸组件、烟雾收集组件、烟雾管路、夹持组件、加热组件以及测量组件，所述控制组件包括PC机和可编程控制器，所述抽吸组件包括抽吸泵、计量流量计和抽吸管路，所述烟雾收集组件包括捕集器和置于捕集器内部的剑桥滤片，所述夹持组件包括软胶接头和支架，所述测量组件为热电阻温度传感器、电压表和电流表。本发明依据烟雾与烟雾管路内加热元件之间热量的交换关系来计量烟雾量，采用电子天平进行参数修正，测量烟草制品实际烟雾量。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟雾量测量装置及方法，属于烟草制品检测领域。
背景技术
烟草制品是世界范围内重点管控的商品。加拿大烟草通报规定，要求检测和测量烟草制品成分和释放物；要求生产商和进口商必须向卫生部详细报告其烟草制品包括通报制品的构成和释放物；要求生产商和进口商必须按烟草制品的品牌和类型披露各烟草制品的信息。烟草制品的管制对烟草制品的研发、生产和测试提出了较高的要求。烟草制品的评定及分析主要通过分析点燃烟草制品后所产生的烟雾来实现。烟雾量是指烟草制品点燃或加热后所产生的体积内的烟雾颗粒的质量。我国烟草行业的相关标准中烟雾的分析只涉及气相色谱法、离子光谱法、吸收光谱法等一些光谱分析的方法，而对烟雾量的分析并没有系统、明确的规定。
现阶段烟雾量测量多采用的是光电检测的方法，即利用光通过烟雾后能量会发生衰减的特性，测定烟雾量。此方法受烟雾对光的吸收和散射影响，难以获得较高精度。
发明内容
本发明提供了一种烟雾量测量装置及方法，以用于测量烟草制品实际烟雾量。
本发明的技术方案是：一种烟雾量测量装置，包括控制组件、抽吸组件、烟雾收集组件、烟雾管路7、夹持组件、加热组件10以及测量组件，所述控制组件包括PC机1和可编程控制器2，所述抽吸组件包括抽吸泵3、计量流量计4和抽吸管路5，所述烟雾收集组件包括捕集器6和置于捕集器6内部的剑桥滤片，所述夹持组件包括软胶接头8和支架9，所述测量组件为热电阻温度传感器11、电压表12和电流表13；
所述PC机1与可编程控制器2连接，加热组件10依次连接电压表12、电流表13、可编程控制器2，可编程控制器2分别与抽吸泵3、热电阻温度传感器11连接，抽吸泵3与计量流量计4通过抽吸管路5连接，计量流量计4与捕集器6通过抽吸管路5连接，捕集器6通过支架9支撑，捕集器6与烟雾管路7一端连接，烟雾管路7另一端连接软胶接头8一端，软胶接头8通过支架9支撑，加热组件10、热电阻温度传感器11置于烟雾管路7内部。
所述PC机1和可编程控制器2通过以太网模块连接。
所述加热组件10为铬镍加热丝。
一种烟雾量测量方法，所述方法步骤如下：
安装烟雾量测量装置；将烟草制品置于支架9上且插入至软胶接头8内；PC机1设定抽吸条件，可编程控制器2依据所设定的抽吸条件控制抽吸泵3抽吸，抽吸泵3通过抽吸管路5带动装置内部空气流动，计量流量计4控制烟雾在装置内的流动速度；PC机1设定加热控制条件，可编程控制器2依据所设定的加热控制条件控制加热组件10加热；烟草制品先进行空抽吸，温差稳定后，点燃或加热烟草制品；烟草制品产生的烟雾流经烟雾管路7内部的加热组件10，继而被捕集器6内部的剑桥滤片所捕集；热电阻温度传感器11测量烟雾经加热组件10加热前和加热后烟雾的温度，可编程控制器2将热电阻温度传感器11采集的温差数据ΔT传送至PC机1；可编程控制器2将电压表12、电流表13采集的数据并传送至PC机1，PC机1根据焦耳楞次定律可以得到加热量值Q；依据公式计算得到烟雾量qm；其中，K为常系数，C为被测烟雾的定压比热容。
本发明的有益效果是：本发明依据烟雾与烟雾管路内加热元件之间热量的交换关系来计量烟雾量，采用电子天平进行参数修正，测量烟草制品实际烟雾量。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明中烟雾管路结构示意图；
图中各标号：1-PC机，2-可编程控制器，3-抽吸泵，4-计量流量计，5-抽吸管路，6-捕集器，7-烟雾管路，8-软胶接头，9-支架，10-加热组件，11-热电阻温度传感器，12-电压表，13-电流表。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于所述范围。
实施例1：如图1-2所示，一种烟雾量测量装置，包括控制组件、抽吸组件、烟雾收集组件、烟雾管路7、夹持组件、加热组件10以及测量组件，所述控制组件包括PC机1和可编程控制器2，所述抽吸组件包括抽吸泵3、计量流量计4和抽吸管路5，所述烟雾收集组件包括捕集器6和置于捕集器6内部的剑桥滤片，所述夹持组件包括软胶接头8和支架9，所述测量组件为热电阻温度传感器11、电压表12和电流表13；
所述PC机1与可编程控制器2连接，加热组件10依次连接电压表12、电流表13、可编程控制器2，可编程控制器2分别与抽吸泵3、热电阻温度传感器11连接，抽吸泵3与计量流量计4通过抽吸管路5连接，计量流量计4与捕集器6通过抽吸管路5连接，捕集器6通过支架9支撑，捕集器6与烟雾管路7一端连接，烟雾管路7另一端连接软胶接头8一端，软胶接头8通过支架9支撑，加热组件10、热电阻温度传感器11置于烟雾管路7内部。
所述PC机1和可编程控制器2可以通过以太网模块连接。
所述加热组件10可以为铬镍加热丝。
所述烟雾管路7采用绝缘材质；剑桥滤片置于捕集器6内部，提供烟雾颗粒收集的载体。
一种烟雾量测量方法，所述方法步骤如下：
安装烟雾量测量装置；将烟草制品置于支架9上且插入至软胶接头8内；PC机1设定抽吸条件，可编程控制器2依据所设定的抽吸条件控制抽吸泵3抽吸，抽吸泵3通过抽吸管路5带动装置内部空气流动，计量流量计4控制烟雾在装置内的流动速度；PC机1设定加热控制条件，可编程控制器2依据所设定的加热控制条件控制加热组件10加热；烟草制品先进行空抽吸，温差稳定后，点燃或加热烟草制品；烟草制品产生的烟雾流经烟雾管路7内部的加热组件10，继而被捕集器6内部的剑桥滤片所捕集(通过该装置捕集，可以减少烟雾中的烟油对设备的损坏；同时可以用于数据较准等)；热电阻温度传感器11测量烟雾经加热组件10加热前和加热后烟雾的温度，可编程控制器2将热电阻温度传感器11采集的温差数据ΔT传送至PC机1；可编程控制器2将电压表12、电流表13采集的数据并传送至PC机1，PC机1根据焦耳楞次定律可以得到加热量值Q；依据公式计算得到烟雾量qm；其中，K为常系数，C为被测烟雾的定压比热容。
实施例2：传统卷烟红塔山烟雾量测量：
设定抽吸条件：抽吸时间2.7s，抽吸间隔时间30s，抽吸口数15口，抽吸容量35ml。KC＝0.3023J/(mg*℃)。
如果烟草制品为烟支，将烟草制品插到夹持组件上空抽吸，待温差稳定后，点燃烟草制品开始抽吸，可编程控制器将电压表、电流表的数据采集并传送至PC机，经PC机计算后得到如下数据：
表1
实施例3：电子烟七彩韵(烤烟型5mg)烟雾量测量：
设定抽吸条件：抽吸时间2.7s，抽吸间隔时间30s，抽吸口数20口，抽吸容量35ml。KC＝0.1808J/(mg*℃)。
如果烟草制品为电子烟，则将其先连接电源，将烟草制品插到夹持组件上空抽吸，待温差稳定后，加热烟草制品开始抽吸，可编程控制器将电压表、电流表的数据采集并传送至PC机，经PC机计算后得到如下数据：
表2
实施例4：电子烟七彩韵(西瓜口味0mg)烟雾量测量：
设定抽吸条件：抽吸时间2.7s，抽吸间隔时间30s，抽吸口数20口，抽吸容量35ml。KC＝0.1972J/(mg*℃)
如果烟草制品为电子烟，则将其先连接电源，将烟草制品插到夹持组件上空抽吸，待温差稳定后，加热烟草制品开始抽吸，可编程控制器将电压表、电流表的数据采集并传送至PC机，经PC机计算后得到如下数据：
表3
本发明的工作原理是：
测量原理：利用流体中的流体与热源(流体中加热物体)之间热量的交换关系来计量烟雾量。在烟雾流经的烟雾管路内部放置加热元件，烟雾流经烟雾管路内加热元件后会产生热效应，此热效应正比于烟雾质量流量，即加热前后烟雾温差与烟雾质量有对应的函数关系。关系如下式所示：
其中，qm为烟雾质量流量，Q为加热热量值，C为被测烟雾的定压比热容，K为常系数，ΔT为加热前后烟雾的温差值。
校准原理：烟雾被烟雾收集组件所收集时，烟雾收集组件的质量发生改变，抽吸容量固定，故利用如下公式可以对本发明进行校准：
其中，ρ为烟雾密度，qm为烟雾质量，v为抽吸烟雾体积。
通过热电阻温度传感器和可编程控制器控制烟雾加热的温度ΔT恒定，读取电流表和电压表的示数，由焦耳楞次定律可以得到加热量值Q。
每种烟草制品的成分不一致，已知烟雾加热温度ΔT，在测量某种烟草制品烟雾量时，可以得到加热量值Q，再通过电子天平进行修正校准，调整上位机参数设定后即可对同一品种的烟草制品进行连续测量。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种烟雾量测量装置，其特征在于：包括控制组件、抽吸组件、烟雾收集组件、烟雾管路(7)、夹持组件、加热组件(10)以及测量组件，所述控制组件包括PC机(1)和可编程控制器(2)，所述抽吸组件包括抽吸泵(3)、计量流量计(4)和抽吸管路(5)，所述烟雾收集组件包括捕集器(6)和置于捕集器(6)内部的剑桥滤片，所述夹持组件包括软胶接头(8)和支架(9)，所述测量组件为热电阻温度传感器(11)、电压表(12)和电流表(13)；
所述PC机(1)与可编程控制器(2)连接，加热组件(10)依次连接电压表(12)、电流表(13)、可编程控制器(2)，可编程控制器(2)分别与抽吸泵(3)、热电阻温度传感器(11)连接，抽吸泵(3)与计量流量计(4)通过抽吸管路(5)连接，计量流量计(4)与捕集器(6)通过抽吸管路(5)连接，捕集器(6)通过支架(9)支撑，捕集器(6)与烟雾管路(7)一端连接，烟雾管路(7)另一端连接软胶接头(8)一端，软胶接头(8)通过支架(9)支撑，加热组件(10)、热电阻温度传感器(11)置于烟雾管路(7)内部。
2.根据权利要求1所述的烟雾量测量装置，其特征在于：所述PC机(1)和可编程控制器(2)通过以太网模块连接。
3.根据权利要求1所述的烟雾量测量装置，其特征在于：所述加热组件(10)为铬镍加热丝。
4.采用权利要求1所述的烟雾量测量装置进行测量的方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
安装烟雾量测量装置；将烟草制品置于支架(9)上且插入至软胶接头(8)内；PC机(1)设定抽吸条件，可编程控制器(2)依据所设定的抽吸条件控制抽吸泵(3)抽吸，抽吸泵(3)通过抽吸管路(5)带动装置内部空气流动，计量流量计(4)控制烟雾在装置内的流动速度；PC机(1)设定加热控制条件，可编程控制器(2)依据所设定的加热控制条件控制加热组件(10)加热；烟草制品先进行空抽吸，温差稳定后，点燃或加热烟草制品；烟草制品产生的烟雾流经烟雾管路(7)内部的加热组件(10)，继而被捕集器(6)内部的剑桥滤片所捕集；热电阻温度传感器(11)测量烟雾经加热组件(10)加热前和加热后烟雾的温度，可编程控制器(2)将热电阻温度传感器(11)采集的温差数据ΔT传送至PC机(1)；可编程控制器(2)将电压表(12)、电流表(13)采集的数据并传送至PC机(1)，PC机(1)根据焦耳楞次定律可以得到加热量值Q；依据公式计算得到烟雾量qm；其中，K为常系数，C为被测烟雾的定压比热容。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20171201 |