CN112781749B - 一种微波密度检测仪烟丝温度检测装置及补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波密度检测仪烟丝温度检测装置及补偿方法，属于微波检测技术领域，包括检测头、信号转换器和改造备件；本发明检测头与信号转换器采用分体式设计，实现了检测头小型化设计，信号转换器安装位置灵活，很好地满足了工业现场安装空间限制需求；感温块采用黄铜材质加工，其表面与烟丝接触既可以满足对材质无毒无害的要求又具有良好的导热性；信号转换器采用主控芯片+接口芯片设计，简化了电路设计，外置的拨码开关，可灵活方便地实现各种工业数字总线类型的切换；通过判断烟丝温度范围，实现了对异常情况的检测及处理，简化了数学模型，解决了因烟丝温度差异导致湿密度测量不够精确的问题。
Description
技术领域
本发明属于微波检测技术领域，具体涉及一种微波密度检测仪烟丝温度检测装置及补偿方法。
背景技术
微波可以通过空间辐射的方式穿透非金属材料，使得利用微波法能够全面了解物料的内部特性，因此可实现物料密度和湿度的快速、准确、实时、无损测量；微波是一种高频电磁波,当其在介电材料内部传播时,介质材料将发生极化现象.研究介质的电磁特性,也就是研究受微波作用的介电材料的两个电磁参数介电常数和介电损耗产生的相对变化。
在烟草行业中，利用微波密度检测仪在卷烟机条烟成型通道上连续不断地检测烟条的密度和湿度，并将测量结果传送给机组重量控制系统(SRM)，经重量控制系统计算后通过重量调节装置去调整平整盘或吸丝带，从而实现对烟条的重量控制。基于微波法测量物料密度和湿度的特性，烟丝温度会对烟条物料湿密度检测带来一定的影响，而烟条物料密度的检测是首先检测其湿度，进而实现密度的检测；湿度检测不准，会造成密度检测波动过大，从而影响卷接机组的重量控制效果。
检测烟丝温度的方法可以采用铂电阻测温检测方式、红外测温检测方式等。铂电阻测温检测方式需要进行接触测量，为实现精确测量安装位置需要认真考量，同时与烟丝的接触面要做到密封、其材质要无毒无害，整体的结构要做到安装牢固、密封、抗震；红外测温检测方式可实现非接触式测量，安装位置灵活，但红外测温法受烟丝颜色、表面结构、粉尘等影响较大，对测量精度有较严重的影响。
同时，考虑到在工业现场使用，烟丝温度检测装置还需要满足输出接口灵活多样的特点，模拟输出、各种工业总线输出等。因此，急需一种满足检测精度与使用要求的烟丝温度检测装置及软件补偿算法来解决这些问题。
发明内容
针对上述技术对比及需求分析，本发明提供一种微波密度检测仪烟丝温度检测装置及补偿方法，解决因烟丝温度差异导致湿密度测量不够精确的问题，可有效提升卷接机组的重量控制效果，提质降耗；本检测装置及修正补偿方法具有安装后免维护、检测精度高等优点，适用于烟草企业卷包车间产线微波密度检测仪升级改造。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种微波密度检测仪烟丝温度检测装置，包括检测头、信号转换器和改造备件；
其中，检测头，被配置为获取烟丝温度并通过电路转换为模拟信号输出，包括底壳、尼龙盖、感温元件、感温块、电路板和电缆接头；
底壳，呈圆形，其内部空间用于固定电路板，其侧部安装电缆接头，电缆接头伸入底壳的内部，其尾部的插针通过电缆连接到电路板上；
尼龙盖，呈圆形，其下部通过底壳的背面上三个呈120°间隔分布的螺钉与底壳锁紧安装，其上部固定感温块和感温元件；感温块，置入尼龙盖的上部预留空间，感温块外部与周边尼龙盖外部边缘齐平；感温元件，粘贴在感温块的下部腔体内，密闭在尼龙盖与底壳组成的内部空间，其尾部输出通过电缆连接到电路板上；电路板，与感温元件一起完成将检测到的温度变化转换为模拟信号并经过电缆接头输出；
信号转换器，被配置为接收检测头的模拟信号输出并将其转换成常用的工业总线数字信号输出，主要由壳体、转换处理板、输入电缆接头以及输出电缆接头组成；输入电缆接头与检测头的底壳电缆接头相连；输出电缆接头与微波密度检测仪相连；
壳体，分为上下两部分，壳体的下部空间用于固定转换处理板，其两侧安装输入电缆接头以及输出电缆接头，输入电缆接头以及输出电缆接头伸入壳体的内部尾部插针，通过电缆连接到转换处理板相应位置；壳体的上部为盖板，与下部一起组成密闭空间；
转换处理板，被配置为用于将检测头的模拟信号输出转换成常用的工业总线数字信号输出；并通过固定在转换处理板上裸露在壳体的侧面外部的拨位开关进行选择切换；
改造备件，包括为盖板、垫板及检测头、信号转换器与微波密度检测仪之间的连接电缆；
垫板，被配置为用于作为固定检测头在盖板相应位置的连接件；垫板安装在盖板的背面，检测头安装在垫板上；
盖板，被配置为用于安装垫板和检测头，盖板安装在卷接机组计量料槽上。
优选地，该装置的检测头与信号转换器采用分体式设计。
优选地，该装置的检测头的底壳、尼龙盖、电路板、感温块及感温元件采用一体化设计，检测头的上部采用尼龙盖设计。
优选地，该装置的检测头的感温元件为铂电阻，感温元件通过双组份导热胶与感温块粘贴在一起，感温块采用黄铜材质加工。
优选地，该装置的信号转换器采用主控芯片+接口芯片设计，主控芯片内置包括模数转换模块和各种数字总线协议模块，信号转换器的侧面外置拨码开关。
此外，本发明还提到一种微波密度检测仪烟丝温度检测的补偿方法，该方法采用如上所述的一种微波密度检测仪烟丝温度检测装置，具体方法如下：
通过微波密度检测仪采集安装在卷接机组计量料槽盖板上的烟丝温度传感器的数值，首先对采集到的烟丝温度检测数值进行判断，判断烟丝温度检测数值是否在合理的范围内，如果烟丝温度检测数值异常或超限，则判断为烟丝温度传感器未连接或烟丝温度超限并点亮告警指示灯；如果烟丝温度检测数值在合理范围内，将检测数值代入通过实测拟合的不同烟丝温度对湿密度影响数学模型中，计算出湿密度修正值，最终再将湿密度修正值代入湿密度的计算中。
优选地，烟丝温度检测在卷接机组的计量料槽上进行。
优选地，烟丝温度检测数值在代入计算前需先进行合理范围的判断。
优选地，烟丝温度检测数值异常值是255度，微波密度检测仪运行指示灯亮红灯，故障信息记录“烟丝温度传感器未连接”。
优选地，烟丝温度检测数值合理范围是0-45度。
优选地，烟丝温度检测数值超限是46-50度，微波密度检测仪运行指示灯亮红灯，故障信息记录“烟丝温度过高”。
优选地，烟丝温度检测数值有效范围为0-50度。
本发明所带来的有益技术效果：
1、本发明的一种微波密度检测仪烟丝温度检测装置，检测头与信号转换器采用分体式设计，实现了检测头小型化设计，信号转换器安装位置灵活，很好地满足了工业现场安装空间限制需求。
2、本发明的一种微波密度检测仪烟丝温度检测装置，检测头采用一体化设计，结构紧凑，很好得满足抗振密封的要求；同时，检测头上部采用尼龙盖设计，既保证了结构强度又避免对感温块温度测量的影响。
3、本发明的一种微波密度检测仪烟丝温度检测装置，感温元件通过双组份导热胶与感温块粘贴在一起，既可以满足粘接强度又可以满足导热的要求；感温块采用黄铜材质加工，其表面与烟丝接触既可以满足对材质无毒无害的要求又具有良好的导热性。
4、本发明的一种微波密度检测仪烟丝温度检测装置，信号转换器采用主控芯片+接口芯片设计，简化了电路设计，外置的拨码开关，可灵活方便地实现各种工业数字总线类型的切换，避免针对不同数字总线类型单独设计信号转换器，兼容性大大提高。
5、本发明的一种微波密度检测仪烟丝温度检测的补偿方法，通过判断烟丝温度范围，既实现了对异常情况的检测及处理，又简化了数学模型，可有效解决因烟丝温度差异导致湿密度测量不够精确的问题，提升卷接机组的重量控制效果，提质降耗。
附图说明
图1为本发明实施例一种微波密度检测仪烟丝温度检测装置检测头示意图。
图2为本发明实施例一种微波密度检测仪烟丝温度检测装置转换器示意图。
图3为本发明实施例一种微波密度检测仪烟丝温度检测装置检测头安装示意图。
图4为本发明实施例一种微波密度检测仪烟丝温度检测的补偿方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图1、图2所示，本发明一种微波密度检测仪烟丝温度检测装置，检测头和信号转换器采用分体式设计，其中，检测头，被配置为获取烟丝温度并通过电路转换为模拟信号输出；信号转换器，被配置为接收检测头模拟量输出并转换成常用的工业总线数字信号输出。
如图1所示，本发明一种微波密度检测仪烟丝温度检测装置的检测头，其主要包括底壳、尼龙盖、感温元件、感温块、电路板和电缆接头，采用一体化设计。底壳，呈圆形，内部空间用于固定电路板，侧部安装电缆接头，电缆接头伸入底壳内部，其尾部插针通过电缆连接到电路板上；尼龙盖，呈圆形，下部通过底壳背面三个呈120°间隔分布的螺钉与底壳锁紧安装，上部固定感温块和感温元件，检测头上部采用尼龙盖设计既可以满足结构强度要求又可以避免对感温块温度测量的影响；感温块采用黄铜材质加工，压入尼龙盖上部预留空间，感温块外部与周边尼龙盖外部边缘齐平；感温元件为铂电阻，通过双组份导热胶粘贴在感温块下部腔体内，密闭在尼龙盖与底壳组成的内部空间，其尾部输出通过电缆连接到电路板上；电路板，与感温元件一起完成将检测到的温度变化转换为模拟信号并经过电缆接头输出。
图2为本发明一种微波密度检测仪烟丝温度检测装置的信号转换器示意图，其主要包括由壳体、转换处理板以及输入输出电缆接头，输入电缆接头与检测头底壳电缆接头相连；输出电缆接头与微波密度检测仪相连；壳体，分为上下两部分，壳体下部空间用于固定转换处理板，两侧安装输入输出电缆接头，电缆接头伸入壳体内部的尾部插针通过电缆连接到转换处理板相应位置；壳体上部为盖板，与下部一起组成密闭空间。信号转换器采用主控芯片+接口芯片设计，简化了电路设计，外置的拨码开关，可灵活方便地实现各种工业数字总线类型的切换，避免针对不同数字总线类型单独设计信号转换器，兼容性大大提高。
图3为本发明一种微波密度检测仪烟丝温度检测装置检测头安装示意图，垫板安装在盖板背面上，检测头通过长螺钉锁紧安装在垫板上，检测头感温块从盖板预留圆孔中伸出，与盖板正面平齐，烟丝就像一块编织松弛的布一样从盖板正面经过，盖板安装在卷接机组计量料槽上；感温元件通过双组份导热胶与感温块粘贴在一起，既可以满足粘接强度又可以满足导热的要求；感温块采用黄铜材质加工，其表面与烟丝接触既可以满足对材质无毒无害的要求又具有良好的导热性。
如图4所示，一种微波密度检测仪烟丝温度检测的补偿方法，通过微波密度检测仪采集安装在卷接机组计量料槽盖板上烟丝温度传感器数值，首先对采集到的烟丝温度数值进行判断，如检测数值异常(255℃)，则判断烟丝温度传感器未连接并点亮告警指示灯,同时将故障信息记录写入微波密度检测仪中；如检测数值超限(大于45℃而小于等于50℃)，则判断为烟丝温度超限并点亮告警指示灯，同时将故障信息记录写入微波密度检测仪中；判断如检测数值是否在合理的范围(0～45℃)内，将检测数值代入通过实测拟合的不同烟丝温度对湿密度影响数学模型中，计算出湿密度修正值，最终再将湿密度的修正值代入湿密度的计算中。通过判断烟丝温度范围，既实现了对异常情况的检测及处理，又简化了数学模型，可有效解决因烟丝温度差异导致湿密度测量不够精确的问题，提升卷接机组的重量控制效果，提质降耗。
综上，本发明提供一种微波密度检测仪烟丝温度检测装置及补偿方法，解决因烟丝温度差异导致湿密度测量不够精确的问题，可有效提升卷接机组的重量控制效果，提质降耗；本检测装置及修正补偿方法具有安装后免维护、检测精度高等优点，适用于烟草企业卷包车间产线微波密度检测仪升级改造。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种微波密度检测仪烟丝温度检测装置，其特征在于：包括检测头、信号转换器和改造备件；
其中，检测头，被配置为获取烟丝温度并通过电路转换为模拟信号输出，包括底壳、尼龙盖、感温元件、感温块、电路板和电缆接头；
底壳，呈圆形，其内部空间用于固定电路板，其侧部安装电缆接头，电缆接头伸入底壳的内部，其尾部的插针通过电缆连接到电路板上；
尼龙盖，呈圆形，其下部通过底壳的背面上三个呈120°间隔分布的螺钉与底壳锁紧安装，其上部固定感温块和感温元件；感温块，置入尼龙盖的上部预留空间，感温块外部与周边尼龙盖外部边缘齐平；感温元件，粘贴在感温块的下部腔体内，密闭在尼龙盖与底壳组成的内部空间，其尾部输出通过电缆连接到电路板上；电路板，与感温元件一起完成将检测到的温度变化转换为模拟信号并经过电缆接头输出；
信号转换器，被配置为接收检测头的模拟信号输出并将其转换成常用的工业总线数字信号输出，由壳体、转换处理板、输入电缆接头以及输出电缆接头组成；输入电缆接头与检测头的底壳电缆接头相连；输出电缆接头与微波密度检测仪相连；
壳体，分为上下两部分，壳体的下部空间用于固定转换处理板，其两侧安装输入电缆接头以及输出电缆接头，输入电缆接头以及输出电缆接头伸入壳体的内部尾部插针，通过电缆连接到转换处理板相应位置；壳体的上部为盖板，与下部一起组成密闭空间；
转换处理板，被配置为用于将检测头的模拟信号输出转换成常用的工业总线数字信号输出；并通过固定在转换处理板上裸露在壳体的侧面外部的拨位开关进行选择切换；
改造备件，包括为盖板、垫板及检测头、信号转换器与微波密度检测仪之间的连接电缆；
垫板，被配置为用于作为固定检测头在盖板相应位置的连接件；垫板安装在盖板的背面，检测头安装在垫板上；
盖板，被配置为用于安装垫板和检测头，盖板安装在卷接机组计量料槽上。
2.根据权利要求1所述的微波密度检测仪烟丝温度检测装置，其特征在于：该装置的检测头与信号转换器采用分体式设计。
3.根据权利要求1所述的微波密度检测仪烟丝温度检测装置，其特征在于：该装置的检测头的底壳、尼龙盖、电路板、感温块及感温元件采用一体化设计，检测头的上部采用尼龙盖设计。
4.根据权利要求1所述的微波密度检测仪烟丝温度检测装置，其特征在于：该装置的检测头的感温元件为铂电阻，感温元件通过双组份导热胶与感温块粘贴在一起，感温块采用黄铜材质加工。
5.根据权利要求1所述的微波密度检测仪烟丝温度检测装置，其特征在于：该装置的信号转换器采用主控芯片+接口芯片设计，主控芯片内置包括模数转换模块和各种数字总线协议模块，信号转换器的侧面外置拨码开关。
6.一种微波密度检测仪烟丝温度检测的补偿方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的一种微波密度检测仪烟丝温度检测装置，具体方法如下：
通过微波密度检测仪采集安装在卷接机组计量料槽盖板上的烟丝温度传感器的数值，首先对采集到的烟丝温度检测数值进行判断，判断烟丝温度检测数值是否在合理的范围内，如果烟丝温度检测数值异常或超限，则判断为烟丝温度传感器未连接或烟丝温度超限并点亮告警指示灯；如果烟丝温度检测数值在合理范围内，将检测数值代入通过实测拟合的不同烟丝温度对湿密度影响数学模型中，计算出湿密度修正值，最终再将湿密度修正值代入湿密度的计算中。
7.根据权利要求6所述的微波密度检测仪烟丝温度检测的补偿方法，其特征在于：烟丝温度检测数值异常值是255度，微波密度检测仪运行指示灯亮红灯，故障信息记录“烟丝温度传感器未连接”。
8.根据权利要求6所述的微波密度检测仪烟丝温度检测的补偿方法，其特征在于：烟丝温度检测数值合理范围是0-45度。
9.根据权利要求6所述的微波密度检测仪烟丝温度检测的补偿方法，其特征在于：烟丝温度检测数值超限是46-50度，微波密度检测仪运行指示灯亮红灯，故障信息记录“烟丝温度过高”。
10.根据权利要求6所述的微波密度检测仪烟丝温度检测的补偿方法，其特征在于：烟丝温度检测数值有效范围为0-50度。
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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 | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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