CN112557270B - 针对多口烟排烟量同步检测的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种针对多口烟排烟量同步检测的装置，包括旋转支架、辊筒、光发射单元、光接收单元和信号处理单元，若干辊筒呈环状分布于旋转支架上，光发射单元和光接收单元分置于旋转支架的两侧；辊筒内安装测量腔，测量腔上设置进烟口和排烟口，测量腔的一端安装扩束镜，另一端安装集束镜；光发射单元和光接收单元处于一条测量光路上，随着旋转支架的旋转辊筒中的测量腔依次经过测量光路。该装置可以一次性测量单支烟整个抽吸过程中所产生烟雾的分布状态，也可同时检测多只烟支的排烟量，降低了使用成本，增加了检测烟雾的精度。

Description

针对多口烟排烟量同步检测的装置

技术领域

本发明涉及烟支排烟量测量技术，具体的说，涉及了一种针对多口烟排烟量同步检测的装置。

背景技术

烟支在抽吸过程中的排烟量大小，是评价烟支质量的一个重要参数。

烟支的排烟量检测有几种形式，其中一种是需要检测同一支烟从抽吸的第一口到最后一口（通常为10-12口）的排烟量分布情况，在这种检测过程中，排烟量的检测需要是连续、快速的，使用单台烟雾检测器会显得力不从心，多台设备同时使用，又会因为设备的精度和参数不统一的问题导致测量失准，且成本过高。

还有一种形式，是对成组烟支的抽检测量，通常选取多支烟进行统一测量，若采用同一台烟雾检测器对多支烟支进行测量，效率较低，采用多台设备分别对烟支进行测量，又会因为设备的精度不统一的问题导致测量失准，且成本较高。

另外，烟支排烟量大小的检测，依赖于市面上较为常见的烟雾检测器，其原理是让一束光穿过抽吸的烟雾，然后获取穿过烟雾前后的光照强度，根据光照强度的减弱程度与烟雾浓度之间的关系，计算出烟雾的排烟量大小。

市面上较为流行的是激光光源的烟雾检测器，其存在的主要问题集中在两方面，一个是激光作为点光源，具有定位准确地优势，但是在经过烟雾时，覆盖面过小，不能表现出烟雾的整体状况；第二是烟雾在空气中的分布呈现出不均匀性，点光源很容易通过一条少烟或多烟的路径，且随着烟雾的不断飘移，检测结果会发生变化。这两个问题相互作用，导致烟雾量的检测只能通过多次测量求平均值的方式进行推算，而不能直接的获得一个较为准确的数值。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种能够体现单支烟抽吸过程排烟量变化以及多支烟同步测量、测量效率更高、放大烟雾探测范围、更能反映烟雾总量、实现自动化测量的针对多口烟排烟量同步检测的装置。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种针对多口烟排烟量同步检测的装置，包括旋转支架、若干辊筒、光发射单元、光接收单元和信号处理单元，若干所述辊筒以旋转支架的轴心为中心呈环状分布于旋转支架上，所述光发射单元和光接收单元分置于所述旋转支架的两侧；

各辊筒内均安装有测量腔，所述测量腔的侧部设置进烟口和排烟口，所述测量腔对应所述光发射单元的一端安装扩束镜，以便将光发射单元发射的光线扩束至平行光；所述测量腔对应所述光接收单元的一端安装集束镜，以便将所述平行光集束至光接收单元的感光元件上；

所述光发射单元和光接收单元处于一条测量光路上，随着旋转支架的旋转，各个辊筒中的测量腔依次经过所述测量光路，所述信号处理单元连接光接收单元以获取光照强度。

将同一烟支的多口烟或一组烟支的不同烟雾分别送入各个测量腔中，然后启动光发射单元、光接收单元和信号处理单元，对不同测量腔内的烟雾进行测量，极大的缩短了测量间隔，且基准统一，进而获得一支烟从第一口至最后一口所释放的烟雾量，或者一组烟支所释放的烟雾量，用于评价单支烟或一组烟的质量，具有效率更高，成本更低，更容易操作的优点。

基上所述，所述旋转支架由步进电机驱动转动。各个辊筒上设置光电开关，所述光电开关关联所述步进电机以实现间歇式转动，以便控制测量腔停留在测量光路上的时间，代替人工转动，自动化程度更高。

基上所述，所述光电开关还关联所述信号处理单元，以便区别和标记各个测量腔的数据，代替人工记录，进一步的提高了工作效率和自动化程度。

基上所述，所述测量腔的外侧为不透光结构，所述测量腔的内侧壁为反光材料，避免外部环境光线对测量腔的影响。

基上所述，所述光发射单元内置光线发射强度检测元件，避免光发射单元额定功率与实际不匹配的问题。

基上所述，所述测量腔为圆柱形腔体，所述扩束镜和集束镜均为圆柱形结构，经扩束镜扩束的光线直径等于或略小于所述测量腔的直径。以使光线能够充分的穿透烟雾。

基上所述，所述扩束镜的后端设置准直透镜，所述准直透镜的有效直径等于或略小于测量腔的直径，将平行光尽量校直，避免光线的混乱。

基上所述，所述扩束镜和集束镜分别固定于测量腔的两端并与所述测量腔的两端密封设置，避免烟雾和光线逃逸。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明采用一个旋转支架配合若干辊筒，构建成动态的、成组的待测单元，然后共用光发射单元和光接收单元，构建成可以实时轮动切换的检测光路，在单支烟的烟雾排放测试工作中，每口烟都可以连续的存放在不同的测量腔内，然后进行短间隔的同步测量，有效避免了单个设备无法测量一支烟整个抽吸过程排烟量的问题，以及解决一组烟排烟量检测费时费力的效率问题。

进一步的， 每个测量腔的两端设置扩束镜和集束镜，通过扩束镜将光线扩束至于测量腔的尺寸相当，然后将烟雾充满测量腔，测量腔作为测量腔使用，使光线能够充分的、全方位的穿过烟雾，放大探测烟雾的范围，即便烟雾存在不稳定、分布不够均匀的情况，由于覆盖的面积足够大，不均匀的地方也会被检测到，然后通过集束镜聚焦在光接收单元上，体现在最终的检测结果中，准确的反映出烟雾总量的数据。

进一步的，设计步进电机驱动，辅以光电开关进行触发，结合信号处理单元还能够代替人工进行数据的对照记录，使自动化程度大大提高，效率进一步提升。

附图说明

图1是本发明中实施例1针对多口烟排烟量同步检测的装置的整体结构示意图。

图2是本发明中旋转支架与辊筒结构的整体结构示意图。

图3是本发明的检测原理图。

图4是本发明实施例2中针对多口烟排烟量同步检测的装置的整体结构示意图。

图5是本发明实施例4中针对多口烟排烟量同步检测的装置的整体结构示意图。

图中：1.旋转支架；2.辊筒；3.光发射单元；4.光接收单元；5.信号处理单元；6.测量腔；7.进烟口；8.排烟口；9.扩束镜；10.集束镜；11.步进电机；12.光电开关。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

如图1-图3所示，一种针对多口烟排烟量同步检测的装置用于测量一只烟从第一口至最后一口，共计10口烟的排烟量变化的检测。

该装置包括旋转支架1、若干辊筒2、光发射单元3、光接收单元4和信号处理单元5，若干所述辊筒2以旋转支架1的轴心为中心呈环状分布于旋转支架1上，所述光发射单元3和光接收单元4分置于所述旋转支架1的两侧；

本实施例中，光发射单元采用激光光源。

各辊筒2内均安装有测量腔6，所述测量腔的侧部设置进烟口7和排烟口8，所述测量腔6对应所述光发射单元3的一端安装扩束镜9，以便将光发射单元发射的激光扩束至平行光；所述测量腔6对应所述光接收单元4的一端安装集束镜10，以便将所述平行光集束至光接收单元的感光元件上，所述测量腔为圆柱形腔体，所述扩束镜和集束镜均为圆柱形结构，经扩束镜扩束的光线直径等于或略小于所述测量腔的直径，以使光线能够充分的穿透烟雾，所述扩束镜和集束镜分别固定于测量腔的两端并与所述测量腔的两端密封设置，避免烟雾和光线逃逸。

所述光发射单元3和光接收单元4处于一条测量光路上，随着旋转支架1的旋转，各个辊筒2中的测量腔依次经过所述测量光路，所述信号处理单元连接光接收单元以获取光照强度。

其中，所述测量腔6的外侧为不透光结构，所述测量腔6的内侧壁为反光材料，避免外部环境光线对测量腔的影响。

所述光发射单元3内置激光发射强度检测元件，避免光发射单元额定功率与实际不匹配的问题。

工作过程：

将同一烟支的第一口至第十口烟依次送入各个测量腔6中，并做好标记，然后启动光发射单元3、光接收单元4和信号处理单元5，手动控制各个测量腔6依次经过光发射单元3和光接收单元4所共同构建的检测光路中，对各个测量腔内的烟雾量进行检测，从信号处理单元5中获得准确的排烟量数据，绘制单支烟整个抽吸过程的排烟量变化图，对烟支的质量进行评价。

该装置成功解决了单支烟整个抽吸过程共计10口烟无法采用原有烟雾测量装置检测的问题，极大的缩短了测量间隔，且共用同一台光发射单元和光接收单元，检测基准统一，检测精度更高，有效率更高。

实施例2

如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于：所述旋转支架1由步进电机11驱动转动，各个辊筒2上设置光电开关12，所述光电开关12关联所述步进电机11以实现间歇式转动，以便控制测量腔停留在测量光路上的时间，代替人工转动，提高自动化程度。

同时，所述光电开关12还关联所述信号处理单元5，将光电开关12作为各个辊筒的标签使用，以便区别和标记各个测量腔的数据，代替人工记录，进一步的提高了工作效率和自动化程度。

实施例3

本实施例与实施例1和2的区别在于，所述扩束镜的后端设置准直透镜，所述准直透镜的有效直径等于或略小于测量腔的直径，将平行光尽量校直，避免光线的混乱。

实施例4

如图5所示，本实施例与实施例1的区别在于，若干辊筒2的轴线与旋转支架1的轴线垂直设置。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种针对多口烟排烟量同步检测的装置，其特征在于：包括旋转支架、若干辊筒、光发射单元、光接收单元和信号处理单元，若干所述辊筒以旋转支架的轴心为中心呈环状分布于旋转支架上，所述光发射单元和光接收单元分置于所述旋转支架的两侧；

各辊筒内均安装有测量腔，所述测量腔的侧部设置进烟口和排烟口，所述测量腔对应所述光发射单元的一端安装扩束镜，以便将光发射单元发射的光线扩束至平行光；所述测量腔对应所述光接收单元的一端安装集束镜，以便将所述平行光集束至光接收单元的感光元件上；

所述光发射单元和光接收单元处于一条测量光路上，随着旋转支架的旋转，各个辊筒中的测量腔依次经过所述测量光路，所述信号处理单元连接光接收单元以获取光照强度；所述测量腔为圆柱形腔体，所述扩束镜和集束镜均为圆柱形结构；经扩束镜扩束的光线直径等于或略小于所述测量腔的直径；所述扩束镜的后端设置准直透镜，所述准直透镜的有效直径等于或略小于测量腔的直径；所述扩束镜和集束镜分别固定于测量腔的两端并与所述测量腔的两端密封设置；

将同一烟支的第一口至第十口烟依次送入各个测量腔中，并做好标记，然后启动光发射单元、光接收单元和信号处理单元，控制各个测量腔依次经过光发射单元和光接收单元所共同构建的检测光路中，对各个测量腔内的烟雾量进行检测，从信号处理单元中获得准确的排烟量数据，绘制单支烟整个抽吸过程的排烟量变化图，对烟支的质量进行评价。

2.根据权利要求1所述的针对多口烟排烟量同步检测的装置，其特征在于：所述旋转支架由步进电机驱动转动。

3.根据权利要求2所述的针对多口烟排烟量同步检测的装置，其特征在于：各个辊筒上设置光电开关，所述光电开关关联所述步进电机以实现间歇式转动，以便控制测量腔停留在测量光路上的时间。

4.根据权利要求3所述的针对多口烟排烟量同步检测的装置，其特征在于：所述光电开关还关联所述信号处理单元，以便区别和标记各个测量腔的数据。

5.根据权利要求1或2或4所述的针对多口烟排烟量同步检测的装置，其特征在于：所述测量腔的外侧为不透光结构，所述测量腔的内侧壁为反光材料。

6.根据权利要求5所述的针对多口烟排烟量同步检测的装置，其特征在于：所述光发射单元内置光线发射强度检测元件，所述光发射单元发射的光源为激光。