CN108398457A - 一种基于检测压降预测卷烟燃烧强度的方法 - Google Patents

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庄亚东
张媛
朱怀远
何红梅
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Abstract

本发明公开了一种基于检测压降预测卷烟燃烧强度的方法，利用压降检测装置测定卷烟样品抽吸时的逐口压降；利用红外热像仪测定卷烟样品相应抽吸口序下的燃烧表面温度，提取出所有温度数据；以卷烟样品抽吸时的逐口压降为自变量x，燃烧强度y为因变量，得到卷烟燃烧强度预测模型的回归方程；再测定卷烟抽吸时的逐口压降，代入上述预测模型，即得到该卷烟的预测燃烧强度。其简化卷烟燃烧特性参数测定实验过程；补充燃烧强度的基础检测方法，减少燃烧温度测定中的不稳定因素；简化传统燃烧温度检测方法中的数据处理量。为进一步指导卷烟材料研究、卷烟燃吸机制分析和卷烟材料设计提供基础数据，具有很强的实用性和广泛的适用性。

Description

一种基于检测压降预测卷烟燃烧强度的方法
技术领域
本发明涉及一种预测卷烟燃烧强度的方法，具体涉及一种基于检测压降预测卷烟燃烧强度的方法。
背景技术
随着烟草行业技术的不断发展，卷烟燃烧过程中的特性参数指标越来越受到普遍关注，如卷烟燃烧时的温度分布。卷烟燃烧时的温度分布不仅影响卷烟主、侧流烟气中化学成分和含量，同时也与卷烟的密度、吸阻、卷烟纸透气度、接装纸通风度等有着紧密的联系。因此，深入研究卷烟燃烧过程中的温度场分布，并将温度场分布于卷烟的吸阻、卷烟纸透气度等联系起来，可为卷烟结构以及辅材设计提供科学依据。
目前研究卷烟燃烧温度最常用两种检测方法。第一种方法是利用红外成像法检测卷烟燃烧锥的表面温度；第二种方法是利用热电偶检测卷烟燃烧锥的内部温度，此方法热电偶与被测烟丝直接接触，会影响被测卷烟样品的环境。此外，这两种方法测试后期的数据提取工作量大，特别是进行大批量测定时，往往需要花费很大的时间成本，并非“立等可取”。
相比较于对卷烟燃烧温度的研究，卷烟燃烧期间的压降变化则鲜有文献报道。国外Colard等人搭建了一种用于测定卷烟燃烧过程中压降变化的实验装置，并对采用模型预测的数值和实验测定值进行了比较分析，也有学者建立数学模型用于预测卷烟点燃和未点燃过程中卷烟压降，然而对于压降和燃烧温度这种复杂变化体系间的关系研究更是少之又少。在卷烟燃烧过程中，由于燃烧区气体的粘度及速度随温度升高而增加，所以燃烧区对气流有相对较高的阻力，进而对卷烟整体压降产生影响。因此，在实际研究中，探索压降和燃烧温度之间的相关性是可行且有意义的。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于检测压降，快速预测卷烟燃烧强度的方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种基于检测压降预测卷烟燃烧强度的方法，包括以下步骤：
S1、利用压降检测装置测定卷烟样品抽吸时的逐口压降；
S2、利用红外热像仪测定卷烟样品相应抽吸口序下的燃烧表面温度，提取出所有温度数据，将温度平均值和数据量的乘积记为燃烧强度y；
S3、回归分析：以卷烟样品抽吸时的逐口压降为自变量x，燃烧强度y为因变量，得到卷烟燃烧强度预测模型的回归方程：y＝b2x2+b1x+c，式中b1、b2、c为模型系数；
S4、卷烟燃烧强度预测：测定卷烟抽吸时的逐口压降，代入上述预测模型，即得到该卷烟的预测燃烧强度。
上述压降的检测方法，为：在卷烟样品的抽吸口中置入压力传感器，采用处理器将测定的压力信号转换为数字信号实时输出。
上述压降检测装置包括三通阀、压力传感器、信号处理器；
所述三通阀的输入端接卷烟样品的抽吸口，两个输出端分别接抽吸机、通过压力传感器接处理器；
所述处理器接控制器，抽吸机通过同步触发装置接控制器。
上述步骤S2中红外热像仪测定温度，包括以下步骤：
A1、按一定的频率拍摄卷烟样品抽吸时的红外热图；
A2、将上述红外热图转换成温度序列文件；
A3、使用数据分析软件处理上述温度序列文件中的数据，得到整个卷烟样品燃烧过程的温度分布信息；
A4、分析上述温度分布信息，提取所有温度数据、平均温度和数据量。
上述卷烟样品单次抽吸的持续时长为1-3s。
上述红外热像仪的拍摄频率为0.1-0.2s，测定距离为20-40cm，探头的测温范围位200-1500℃，精确度为±2℃，环境和大气温度为(20±2)℃；相对湿度为(60±5)％。
上述卷烟样品包括压降范围在0-12kPa的混合型、烤烟型。
上述卷烟样品包括任意的圆周长、长度、滤嘴通风度和卷烟纸段通风度。
上述模型系数b1、b2、c的取值计算，包括使用PASW Statistics软件。
进一步的，上述数据分析软件包括MikroSpecRT 7500；温度分布信息的格式包括Excel表。
本发明的有益之处在于：
本发明的一种基于检测压降预测卷烟燃烧强度的方法，通过在多种规格卷烟抽吸过程中，将测量的卷烟逐口压降与燃烧锥表面燃烧强度进行回归分析，得到卷烟燃烧锥表面燃烧强度的预测模型。对于未知卷烟样品，只需通过测定卷烟抽吸时逐口压降，利用上述预测模型即可得到其燃烧锥表面燃烧强度。
本发明的一种基于检测压降预测卷烟燃烧强度的方法，简化卷烟燃烧特性参数测定实验过程，通过测定压降即可得到燃烧强度，即一组压降实验可获得压降和燃烧强度两组数据；补充燃烧强度的基础检测方法，且该方法能减少燃烧温度测定中的不稳定因素；简化传统燃烧温度检测方法中的数据处理过程中的工作量，提高检测效率。其为进一步指导卷烟材料研究、卷烟燃吸机制分析和卷烟材料设计提供基础数据，具有很强的实用性和广泛的适用性。
附图说明
图1为本发明的压降检测装置的结构示意图。
附图中标记的含义如下：1、卷烟，2、卷烟夹持器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
本发明中的卷烟压降是指不同抽吸模式下卷烟每口抽吸持续时间内的烟支系统压降均值。
选样：采用GB/T 16447-2004《烟草及烟草制品调节和测试的大气环境》规定的条件平衡选定50支卷烟样品，用于采集不同抽吸口序下的逐口压降和燃烧强度。
样品由于抽吸燃烧第1口受点烟器影响较大，因此，研究各卷烟第2口～第5口的两参数数据。即50支卷烟共有250组逐口压降和相应口序下表面温度数据。
卷烟样品包括任意圆周、任意长度、任意滤嘴通风度和任意卷烟纸段通风度的，压降范围在0-12kPa的混合型卷烟样品或烤烟型卷烟样品。
一种基于检测压降预测卷烟燃烧强度的方法，包括以下步骤：
S1、利用压降检测装置测定卷烟样品抽吸时的逐口压降。
压降的检测方法为：在卷烟样品的抽吸口中置入压力传感器，采用处理器将测定的压力信号转换为数字信号实时输出。
本发明的压降检测装置包括三通阀、压力传感器、信号处理器；三通阀的输入端接卷烟样品的抽吸口，两个输出端分别接抽吸机、通过压力传感器接处理器；且处理器接控制器，抽吸机通过同步触发装置接控制器。
抽吸时，按照GB/T 16450-2004《常规分析用吸烟机定义和标准条件》规定。
S2、利用红外热像仪测定卷烟样品相应抽吸口序下的燃烧表面温度，提取出所有温度数据，将温度平均值和数据量的乘积记为燃烧强度y。
温度数据的采集及信息提取：用红外测温系统对抽吸后燃烧锥温度进行测量，此系统包括AGEMASC 3000红外热像仪、1个近摄镜头和1台附有内置抓图板的电脑(WindowsXP)，整个红外测温系统的记录速度可以达到50Hz(0.02s记录一幅图)，热像仪和目标物的距离为30cm，红外探头的测温范围选择在200℃～1500℃，精确度为±2℃；环境和大气温度为(22±2)℃；相对湿度(60±5)％。
本实施例按照0.12s记录一幅图，一幅图即为一帧数据，16幅图(抽吸持续时间2s)即可构成一抽吸口数下的温度数据。
随着抽吸的进行，对卷烟燃烧过程拍摄的红外热图也会迅速地产生变化。将从卷烟燃烧开始到结束拍摄的红外热图，每一帧都转成温度序列文件，再用MikroSpecRT 7500数据分析软件对温度序列文件进行数据处理，可得到整个卷烟燃烧过程的温度分布信息(Excel)，最后对所得温度分布Excel文件进行分析，提取出所有温度数据、平均温度和数据量，将平均温度乘以数据量，即得到燃烧锥表面燃烧强度。
S3、回归分析：以卷烟样品抽吸时的逐口压降为自变量x，燃烧强度y为因变量，得到卷烟燃烧强度预测模型的回归方程：y＝b2x2+b1x+c，式中b1、b2、c为模型系数；
运用PASW Statistics软件取值计算，得到下表1：
表1烟支逐口压降与燃烧锥表面燃烧强度的回归方程R2和模型系数
由表1可知，二元多项式回归分析，其R2＝0.916，说明燃烧锥端空气流量与燃烧强度具有较明显的相关性，得到两者的回归方程：
y＝-156856.7x2+82356.8x+375470.7(R2＝0.916)。
方差分析结果表明，回归方程达极显著水平(p<0.0001)，即可以预测该回归方程作为比较理想的预测模型来使用。
S4、卷烟燃烧强度预测：测定卷烟抽吸时的逐口压降，代入上述预测模型，即得到该卷烟的预测燃烧强度。
为进一步阐述本发明所达成的预定效果，采用未参与建模的4个牌号卷烟样品，一方面检测各样品第2口到第5口的逐口抽吸系统压降，通过预测方程计算出相应抽吸口序下的燃烧锥表面燃烧强度；另一方面采集相应抽吸口序下的表面温度，提取出所有温度数据，计算其燃烧强度。
比较两种方法下得到的燃烧强度的差异性。结果见表2。
表2卷烟样品燃烧锥表面燃烧强度预测值与实测值对比
试验结果表明，卷烟燃烧锥表面燃烧强度预测值与实测值差异较小，20组数据仅1组数据相对误差略大于10％，其他19组数据相对误差均小于10％，预测模型的预测结果较准确。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于检测压降预测卷烟燃烧强度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、利用压降检测装置测定卷烟样品抽吸时的逐口压降；
S2、利用红外热像仪测定卷烟样品相应抽吸口序下的燃烧表面温度，提取出所有温度数据，将温度平均值和数据量的乘积记为燃烧强度y；
S3、回归分析：以卷烟样品抽吸时的逐口压降为自变量x，燃烧强度y为因变量，得到卷烟燃烧强度预测模型的回归方程：y＝b2x2+b1x+c，式中b1、b2、c为模型系数；
S4、卷烟燃烧强度预测：测定卷烟抽吸时的逐口压降，代入上述预测模型，即得到该卷烟的预测燃烧强度。
2.根据权利要求1所述的一种基于检测压降预测卷烟燃烧强度的方法，其特征在于，所述压降的检测方法，为：在卷烟样品的抽吸口中置入压力传感器，采用处理器将测定的压力信号转换为数字信号实时输出。
3.根据权利要求1所述的一种基于检测压降预测卷烟燃烧强度的方法，其特征在于，所述压降检测装置包括三通阀、压力传感器、信号处理器；
所述三通阀的输入端接卷烟样品的抽吸口，两个输出端分别接抽吸机、通过压力传感器接处理器；
所述处理器接控制器，抽吸机通过同步触发装置接控制器。
4.根据权利要求1所述的一种基于检测压降预测卷烟燃烧强度的方法，其特征在于，所述步骤S2中红外热像仪测定温度，包括以下步骤：
A1、按一定的频率拍摄卷烟样品抽吸时的红外热图；
A2、将上述红外热图转换成温度序列文件；
A3、使用数据分析软件处理上述温度序列文件中的数据，得到整个卷烟样品燃烧过程的温度分布信息；
A4、分析上述温度分布信息，提取所有温度数据、平均温度和数据量。
5.根据权利要求1所述的一种基于检测压降预测卷烟燃烧强度的方法，其特征在于，所述卷烟样品单次抽吸的持续时长为1-3s。
6.根据权利要求1所述的一种基于检测压降预测卷烟燃烧强度的方法，其特征在于，所述红外热像仪的拍摄频率为0.1-0.2S，测定距离为20-40cm，探头的测温范围位200-1500℃，精确度为±2℃。
7.根据权利要求1所述的一种基于检测压降预测卷烟燃烧强度的方法，其特征在于，所述卷烟样品包括压降范围在0-12kPa的混合型、烤烟型。
8.根据权利要求1所述的一种基于检测压降预测卷烟燃烧强度的方法，其特征在于，所述卷烟样品包括任意的圆周长、长度、滤嘴通风度和卷烟纸段通风度。
9.根据权利要求1所述的一种基于检测压降预测卷烟燃烧强度的方法，其特征在于，所述模型系数b1、b2、c的取值计算，包括使用PASW Statistics软件。
10.根据权利要求4所述的一种基于检测压降预测卷烟燃烧强度的方法，其特征在于，所述数据分析软件包括MikroSpecRT 7500；温度分布信息的格式包括Excel表。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110196266A (zh) * 2019-06-19 2019-09-03 江苏中烟工业有限责任公司 基于信息熵评价批内卷烟烟支内烟丝分布稳定性的方法
CN110196265A (zh) * 2019-06-19 2019-09-03 江苏中烟工业有限责任公司 基于分布概率评价批内卷烟烟支内烟丝分布稳定性的方法
CN111047101A (zh) * 2019-12-18 2020-04-21 陕西中烟工业有限责任公司 基于烟支轴向密度预测燃烧锥落头的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105527371A (zh) * 2015-12-17 2016-04-27 江苏中烟工业有限责任公司 同时测定卷烟燃烧时压降变化与燃烧速率的系统与方法
CN105608334A (zh) * 2016-01-29 2016-05-25 广西中烟工业有限责任公司 一种评价烟用辅材参数影响程度的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105527371A (zh) * 2015-12-17 2016-04-27 江苏中烟工业有限责任公司 同时测定卷烟燃烧时压降变化与燃烧速率的系统与方法
CN105608334A (zh) * 2016-01-29 2016-05-25 广西中烟工业有限责任公司 一种评价烟用辅材参数影响程度的方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙东亮等: "卷烟物理指标与吸阻统计关系研究", 《中国烟草科学》 *
朱怀远等: "卷烟抽吸期间区带压降与温度的关系及对烟气常规成分的影响", 《烟草科技》 *
郑赛晶等: "利用红外测温技术测定卷烟的燃烧温度", 《烟草科技》 *
陈霞等: "梗丝填充值与烟支吸阻关系的建模及应用", 《烟草科技》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110196266A (zh) * 2019-06-19 2019-09-03 江苏中烟工业有限责任公司 基于信息熵评价批内卷烟烟支内烟丝分布稳定性的方法
CN110196265A (zh) * 2019-06-19 2019-09-03 江苏中烟工业有限责任公司 基于分布概率评价批内卷烟烟支内烟丝分布稳定性的方法
CN110196265B (zh) * 2019-06-19 2023-01-24 江苏中烟工业有限责任公司 基于分布概率评价批内卷烟烟支内烟丝分布稳定性的方法
CN110196266B (zh) * 2019-06-19 2023-01-24 江苏中烟工业有限责任公司 基于信息熵评价批内卷烟烟支内烟丝分布稳定性的方法
CN111047101A (zh) * 2019-12-18 2020-04-21 陕西中烟工业有限责任公司 基于烟支轴向密度预测燃烧锥落头的方法
CN111047101B (zh) * 2019-12-18 2023-04-28 陕西中烟工业有限责任公司 基于烟支轴向密度预测燃烧锥落头的方法

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