CN108020327A - 一种电子烟温度检测方法及其专用检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子烟温度检测方法及其专用检测装置，采用红外探头和微细热电偶相结合的测量方式，对电子烟的加热丝表面温度、雾化区径向温度分布、雾化区轴向温度分布进行检测，并通过与红外探头、微细热电偶电连接的数据采集系统采集储存，进而获取加热丝表面温度和雾化区形成的烟气温度分布。本发明通过轴向热电偶、径向热电偶及红外探头分别对电子烟雾化腔的轴向、径向温度分布及电子烟加热丝表面温度进行测量，可以建立加热丝温度与主流烟气温度之间的关系，为电子烟加热系统合理设计提供支持。利用本发明的温度检测装置解决了电子烟主流烟气温度检测方面的难题，数据采集频率高，能够客观真实地还原温度变化过程。

Description

一种电子烟温度检测方法及其专用检测装置
技术领域
本发明涉及一种温度检测方法，主要涉及一种电子烟温度检测方法及其专用检测装置。
背景技术
随着消费者对卷烟产品需求的多样化，各种模拟卷烟的产品不断涌现，尤以电子烟的发展最为迅猛。目前市场上的电子烟有一体式的和分体式的，一体式的电子烟烟油、电池、电阻丝不可更换，分体式的电子烟烟油、电池、电阻丝可更换，适用于电子烟感官质量的评价方法需要涵盖影响烟油雾化的雾化器模块和烟油两部分才能综合准确的评价电子烟感官质量。目前还未见有感官评价指标涵盖这两部分。
电子烟通过现代微电子技术实现了气流感应、模拟烟雾、模拟烟气温度等人性化功能，电子烟烟气产生的核心是雾化区温度的控制。
雾化装置及含有该雾化装置的电子烟(CN201420788325.6，CN201410765761.6)公开了一种可控温的雾化装置，其温度测量核心在于加热元件与温敏元件电性连接即接触式测量方式。一种可温控的电子烟雾化装置(CN201410644404.4，CN201420680833.2)公开了一种控温雾化装置，其核心在于可视温控装置，其中使用了NTC测温元件，该专利中NTC测温原件既是热敏电阻测温原件，也是接触式测量方式。温控系统及其含有温控系统的电子烟(CN201520073371.2，CN201510059433.9)，所述控制器分别与供电装置、温控开关电性连接，所述发热元件与供电装置电性连接，也是一种接触式测温控温方式。电子烟雾化温度控制电路及可控温电子烟雾化芯(CN201520421059.8，)，公开了该测温元件靠近设置在雾化加热装置附近。基于陶瓷发热的智能温控型电子烟雾化装置及电子烟(CN201510457574.6)，公开了所述温控芯片通过改变自身的电阻值来控制金属发热膜的发热温度。电子烟的功率控制电路与功率控制方法(CN201510749401.1)，公开其步骤中含检测发热丝的感测温度，但并未说明采用何种测温方式。一种带有温度计功能的电子烟(CN201521058163.1)，公开了一种带温度计的电子烟装置，但未说明采用何种测温方式。一种健康监测预警智能电子烟系统(CN201620005381.7)，公开所述电子烟主体上设有窗口，位于窗口内的红外测温单元接收人体发出的红外线得到人体温度信号，用于监测人体温度是否正常，用于人体健康评估。陶瓷发热体及应用该陶瓷发热体的电子烟(CN201620409066.0，CN201610298045.0)，公开了其本体包括加热电路和测温部，采用的是接触式测温方法。一种电子烟加热电路及该电子烟(CN201621208327.9)，公开了包括用于对烟草制品测温的测温单元，测温单元的输出端与控制单元的第二输入端相连，测温单元还与供电单元的供电端口相连，但并未说明采用何种测温方式。
综上所述电子烟雾化区温度测量在一些电子烟设计中已经有所采用，但通常测温方式采用接触式单点测量加热器件温度，由于加热器件有一定的表面积，且温度分布不均，该测量方式无法获取详细的雾化区温度特征，对于产品的精细化设计以及研究者对于电子烟雾化特征的深入研究带来了困难。
发明内容
本发明目的正是针对电子烟雾化区温度的检测困难，提供了一种电子烟温度检测方法及其检测装置。本发明的方法针对电子烟雾化区温度信息的获取提出了一种采用红外和微细热电偶相结合的测量方式，能够同时获取加热丝表面温度和雾化区形成的烟气温度特征，可用于电子烟雾化特征研究，进行感官评价以及相关产品开发。
本方法的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种电子烟温度检测方法，是采用红外探头和微细热电偶相结合的测量方式，对电子烟的加热丝表面温度、雾化区径向温度分布、雾化区轴向温度分布进行检测，并通过与红外探头、微细热电偶电连接的数据采集系统采集储存，进而获取加热丝表面温度和雾化区形成的烟气温度分布。
所述雾化区径向温度分布检测是通过微细热电偶由电子烟下部一侧径向插入电子烟雾化区、并调节插入深度而获得雾化区径向温度分布数据；所述雾化区轴向温度分布检测是通过微细热电偶由电子烟顶端轴向插入电子烟雾化区、并调节插入深度而获得雾化区轴向温度分布数据；所述加热丝表面温度检测是通过设置在电子烟下方的红外探头聚焦在加热丝表面而获得的。
为实施上述检测方法，本发明专门设计了电子烟专用检测装置，具体包括工作台8、径向位移台1、升降台9、径向热电偶座2、径向热电偶3、轴向热电偶4、轴向热电偶座5、探头座10、红外探头11、电子烟6、数据采集系统12组成；电子烟6通过限位块7固定在工作台8上，轴向热电偶座5直接坐放在电子烟6顶端，轴向热电偶4安装在轴向热电偶座5中并可通过电子烟6顶部预先开设的检测孔插入电子烟雾化腔中进行轴向温度检测；径向位移台1设置在工作台8一侧，径向热电偶座2固定在径向位移台1上，径向热电偶3安装在径向热电偶座2中并可通过电子烟6底部侧面预先开设的检测孔插入电子烟雾化腔中进行径向温度检测；升降台9设置在工作台8下方，探头座10固定升降台9上，红外探头11安装在探头座10上并通过工作台8面上预留的红外线检测口对电子烟加热丝表面聚焦测温，且红外探头11与电子烟6同轴心设置；数据采集系统12设置在工作台8一侧，并通过数据线分别与轴向热电偶4、径向热电偶3、红外探头11相连接。
电子烟6的抽吸嘴通过软管与吸烟机连通，并通过设定一定的抽吸模式对电子烟进行抽吸。
轴向热电偶4通过手动控制插入电子烟雾化腔的轴向深度，径向热电偶3通过径向位移台1的水平移动控制插入电子烟雾化腔的径向深度。红外探头11通过升降台9的上下位移对电子烟加热丝进行聚焦。可多方位对电子烟温度进行测定。
具体检测步骤如下：
(1)调节径向位移台1通过径向热电偶3检测电子烟雾化区内沿径向不同位置的温度；
(2)调节轴向热电偶4插入雾化区的深度检测雾化区沿轴向不同位置的温度；
(3)调节升降台9，使红外探头11聚焦于电子烟6加热丝表面；
(4)启动外部吸烟机使电子烟进入工作状态；
(5)由数据采集系统采集数据并记录；
本发明的测试原理是：通过调节升降台9，使红外探头11聚焦于电子烟加热丝表面，通过调节径向位移台1使热电偶检测雾化区内沿径向不同位置的温度，同时调节轴向热电偶4插入雾化区的深度检测雾化区沿轴向不同位置的温度；利用外部吸烟机抽吸电子烟，由数据采集系统采集并记录数据。
本发明的优点在于：
(1)通过轴向热电偶、径向热电偶及红外探头分别对电子烟雾化腔的轴向、径向温度分布及电子烟加热丝表面温度进行测量，可以建立加热丝温度与主流烟气温度之间的关系，为电子烟加热系统合理设计提供支持。
(2)利用本发明的温度检测装置解决了电子烟主流烟气温度检测方面的难题，数据采集频率高，能够客观真实地还原温度变化过程。
(3)使用外部吸烟机为抽吸模块，可以模拟不同力度、不同速度抽吸状态，并可准确确定抽吸开始时间，由此准确检测主流烟温度变化。
(4)该装置结构合理，组装方便，操作快捷，并可有效控制检测成本。
附图说明
图1为本发明检测方法采集控制原理图。
图2为本发明专用检测装置一种状态的结构示意图(两热电偶均位于较浅位置)。
图3为本发明专用检测装置另一种状态的结构示意图(两热电偶均位于较深位置)。
图4为0.5w功率条件下抽吸3秒时的雾化区温度分布信息，其中横坐标为径向方向，纵坐标为轴向方向，颜色深浅表示温度大小。
图5为0.5w功率条件下抽吸9秒时的雾化区温度分布信息，其中横坐标为径向方向，纵坐标为轴向方向，颜色深浅表示温度大小。
图6为2.0w功率条件下抽吸3秒时的雾化区温度分布信息，其中横坐标为径向方向，纵坐标为轴向方向，颜色深浅表示温度大小。
图7为2.0w功率条件下抽吸9秒时的雾化区温度分布信息，其中横坐标为径向方向，纵坐标为轴向方向，颜色深浅表示温度大小。
具体实施方式
本发明的方法结合附图作进一步说明：
如图1所示：一种电子烟温度检测方法，是采用红外探头和微细热电偶相结合的测量方式，对电子烟的加热丝表面温度、雾化区径向温度分布、雾化区轴向温度分布进行检测，并通过与红外探头、微细热电偶电连接的数据采集系统采集储存，进而获取加热丝表面温度和雾化区形成的烟气温度分布。所述雾化区径向温度分布检测是通过微细热电偶由电子烟下部一侧径向插入电子烟雾化区、并调节插入深度而获得雾化区径向温度分布数据；所述雾化区轴向温度分布检测是通过微细热电偶由电子烟顶端轴向插入电子烟雾化区、并调节插入深度而获得雾化区轴向温度分布数据；所述加热丝表面温度检测是通过设置在电子烟下方的红外探头聚焦在加热丝表面而获得的。
本发明的专用检测装置结合附图做进一步详细说明：
如图1、2、3所示：该检测装置包括工作台8、径向位移台1、升降台9、径向热电偶座2、径向热电偶3、轴向热电偶4、轴向热电偶座5、探头座10、红外探头11、电子烟6、数据采集系统12组成；电子烟6通过限位块7(限位块的作用是固定电子烟的位置并卡住防止其移动转动)固定在工作台8上，轴向热电偶座5直接坐放在电子烟6顶面，轴向热电偶4安装在轴向热电偶座5中并可通过电子烟顶部预先开设的检测孔插入电子烟雾化腔中进行轴向温度检测；径向移动台1设置在工作台8一侧，径向热电偶座2固定在径向移动台1上，径向热电偶3安装在径向热电偶座2中并可通过电子烟底部侧面预先开设的检测孔插入电子烟雾化腔中进行径向温度检测；升降台9设置在工作台8下方，探头座10固定升降台9上，红外探头11安装在探头座10上并通过工作台面上预留的红外线检测口对电子烟加热丝表面聚焦测温，且红外探头11与电子烟6同轴心设置；数据采集系统12设置在工作台一侧，并通过数据线分别与轴向热电偶4、径向热电偶3、红外探头11相连接。
在本发明中，电子烟的抽吸嘴通过软管与吸烟机连通，并通过设定一定的抽吸模式对电子烟进行抽吸。
轴向热电偶4通过手动控制插入电子烟雾化腔的轴向深度，径向热电偶3通过径向移动台1的水平移动控制插入电子烟雾化腔的径向深度。红外探头11通过升降台9的上下位移对电子烟加热丝进行聚焦。可实现多方位对电子烟温度进行测定。
实施例1电子烟雾化区温度测量步骤
1.将电子烟6固定于工作台8上，将径向位移台1固定在工作台上电子烟的一侧，将升降9台固定在工作台8的下方，与电子烟6的位置保持竖直方向。
2.将径热电偶座2固定在径向位移台1，将径向热电偶3固定在热电偶座2上，形成雾化区烟气温度径向检测系统。通过该位移台调节径向热电偶的位置，使热电偶端部位于雾化区轴心处。并且可通过该位移台将径向热电偶端部精确定位在从电子烟雾化区边壁至轴心处不同的位置，具体位置信息可有操作者自由设定。
3.将探头座10固定在升降台9上，将红外探头11固定在探头座10上，形成加热丝表面温度测量系统。通过升降台调节红外探头的位置，使红外探头聚焦于电子烟加热丝表面。
4.将轴向热电偶座5固定在电子烟6上部，将轴向热电偶4固定在轴向热电偶座5上，形成雾化区烟气温度轴向测量系统。调节轴向热电偶的插入深度，使其端部处于雾化区核心区的上部，并可通过人口插拔来调节其插入深度，检测不同位置。
5.将径向热电偶3、红外探头11、轴向热电偶4的数据线与数据采集系统12相连接。通过数据采集系统实时记录不同测量元件测量的温度数据。
6.通过软管将电子烟与吸烟机连接。并设定一定的抽吸模式，为方便期间以下结果均在恒速抽吸下获得。
7.开启数据采集系统，开启电子烟，同时开启吸烟机进行抽吸。实时记录不同位置测温元件测得的温度信息。
8.径向热电偶测量数据，待稳定后调节径向热电偶至X1处，待测信息稳定后可继续调节其位置至X2、X3、X4等位置，获得不同位置的温度信息。
9.通过测量获取的温度信息，可对雾化区温度进行二维绘图，得到雾化区温度分布(参见图4、5、6、7)。

Claims (12)

1.一种电子烟温度检测方法，其特征在于，所述检测方法采用红外探头和微细热电偶相结合的测量方式，对电子烟的加热丝表面温度、雾化区径向温度分布、雾化区轴向温度分布进行检测，并通过与红外探头、微细热电偶电连接的数据采集系统采集储存，进而获取加热丝表面温度和雾化区形成的烟气温度分布。
2.根据权利要求1所述的电子烟温度检测方法，其特征在于，所述雾化区径向温度分布检测的方法是通过微细热电偶由电子烟下部一侧径向插入电子烟雾化区、并调节插入深度而获得雾化区径向温度分布数据；所述雾化区轴向温度分布检测方法是通过微细热电偶由电子烟顶端轴向插入电子烟雾化区、并调节插入深度而获得雾化区轴向温度分布数据；所述加热丝表面温度检测方法是通过设置在电子烟下方的红外探头聚焦在加热丝表面而获得的。
3.一种用于权利要求1或2所述方法的电子烟专用检测装置，其特征在于，包括径向热电偶(3)、轴向热电偶(4)、红外探头(11)、数据采集系统(12)组成。
4.根据权利要求3所述的电子烟专用检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括工作台(8)、径向位移台(1)、升降台(9)、径向热电偶座(2)、轴向热电偶座(5)、探头座(10)、限位块(7)。
5.根据权利要求4所述的电子烟专用检测装置，其特征在于，电子烟(6)通过所述限位块(7)固定在工作台(8)上，轴向热电偶座(5)直接坐放在电子烟顶端，轴向热电偶(4)安装在轴向热电偶座(5)中，并可通过电子烟(6)顶部预先开设的检测孔插入电子烟雾化腔中进行轴向温度检测；径向位移台(1)设置在工作台一侧，径向热电偶座(2)固定在径向移动台上，径向热电偶(3)安装在径向热电偶座(2)中并可通过电子烟(6)底部侧面预先开设的检测孔插入电子烟雾化腔中进行径向温度检测；升降台(9)设置在工作台(8)下方，探头座(10)固定升降台(9)上，红外探头(11)安装在探头座(10)上并通过工作台(9)面上预留的红外线检测口对电子烟加热丝表面聚焦测温，且红外探头(11)与电子烟(6)同轴心设置；数据采集系统(12)设置在工作台(8)一侧，并通过数据线分别与轴向热电偶(4)、径向热电偶(3)、红外探头(11)相连接。
6.根据权利要求5所述的电子烟专用检测装置，其特征在于，所述电子烟(6)的抽吸嘴通过软管与吸烟机连通。
7.根据权利要求5所述的电子烟专用检测装置，其特征在于，所述轴向热电偶(4)通过手动控制插入电子烟(6)雾化腔的轴向深度。
8.根据权利要求5所述的电子烟专用检测装置，其特征在于，所述径向热电偶(3)通过径向位移台(1)的水平移动控制插入电子烟雾化腔的径向深度。
9.根据权利要求5所述的电子烟专用检测装置，其特征在于，所述红外探头(11)通过升降台(9)的上下位移对电子烟加热丝进行聚焦。
10.一种根据权利要求3-9所述的电子烟专用检测装置检测电子烟温度的方法，其特征在于，包括如下步骤：通过调节升降台(9)，使红外探头(11)聚焦于电子烟加热丝表面，通过调节径向位移台(1)使热电偶检测雾化区内沿径向不同位置的温度，同时调节轴向热电偶(4)插入雾化区的深度检测雾化区沿轴向不同位置的温度；利用外部吸烟机抽吸电子烟，由数据采集系统采集并记录数据。
11.一种根据权利要求3-9所述的电子烟专用检测装置检测电子烟温度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)调节径向位移台(1)通过径向热电偶3检测电子烟雾化区内沿径向不同位置的温度；
(2)调节轴向热电偶(4)插入雾化区的深度检测雾化区沿轴向不同位置的温度；
(3)调节升降台(9)，使红外探头(11)聚焦于电子烟6加热丝表面；
(4)启动外部吸烟机使电子烟进入工作状态；
(5)由数据采集系统采集数据并记录。
12.一种根据权利要求3-9所述的电子烟专用检测装置检测电子烟温度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将电子烟(6)固定于工作台(8)上，将径向位移台1固定在工作台上电子烟的一侧，将升降台(9)固定在工作台(8)的下方，与电子烟(6)的位置保持竖直方向；
(2)将径热电偶座(2)固定在径向位移台(1)，将径向热电偶(3)固定在热电偶座(2)上，形成雾化区烟气温度径向检测系统；通过该位移台(1)调节径向热电偶(3)的位置，使热电偶端部位于雾化区轴心处；并且可通过该位移台(1)将径向热电偶端部精确定位在从电子烟雾化区边壁至轴心处不同的位置，具体位置信息可有操作者自由设定；
(3)将探头座(10)固定在升降台(9)上，将红外探头(11)固定在探头座(10)上，形成加热丝表面温度测量系统；通过升降台(9)调节红外探头(11)的位置，使红外探头(11)聚焦于电子烟加热丝表面；
(4)将轴向热电偶座(5)固定在电子烟(6)上部，将轴向热电偶(4)固定在轴向热电偶座(5)上，形成雾化区烟气温度轴向测量系统；调节轴向热电偶(4)的插入深度，使其端部处于雾化区核心区的上部，并可通过人口插拔来调节其插入深度，检测不同位置；
(5)将径向热电偶(3)、红外探头(11)、轴向热电偶(4)的数据线与数据采集系统(12)相连接，通过数据采集系统(12)实时记录不同测量元件测量的温度数据；
(6)通过软管将电子烟(6)与吸烟机连接，并设定一定的抽吸模式，为方便期间以下结果均在恒速抽吸下获得；
(7)开启数据采集系统，开启电子烟，同时开启吸烟机进行抽吸，实时记录不同位置测温元件测得的温度信息；
(8)径向热电偶测量数据，待稳定后调节径向热电偶至X1处，待测信息稳定后可继续调节其位置至X2、X3、X4等位置，获得不同位置的温度信息；
(9)通过测量获取的温度信息，可对雾化区温度进行二维绘图，得到雾化区温度分布。
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