CN113340767A - 基于质量流量法的吸阻检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于质量流量法的吸阻检测方法及装置，本发明的构思在于，利用气体体积流量与质量流量存在固有的转换关系，通过测试对象处的气压和温度，换算得到质量流量标准值，在测试过程中，经由质量流量控制器使抽吸管路中保持该质量流量标准值，以此条件获取管路中的气体压差值便得到相应于预设恒定体积流量的吸阻测试数据。此外，本发明还提供了由控制部件，以及依次管路连接的设有气压和温度探头的烟支夹持部件、质量流量控制器、气体压差计、质量流量传感器以及负压泵构成的吸阻检测装置，由此为质量流量法提供了全新且可靠的整套测试装置。可见，本发明摒弃了吸阻测试环节中的标准恒流孔件，因而规避了由标准恒流孔件带来的成本负担。

Description

基于质量流量法的吸阻检测方法及装置

技术领域

本发明涉及烟草加工领域，尤其涉及一种基于质量流量法的吸阻检测方法及装置。

背景技术

在卷烟吸阻测定过程中，以往是采用产生预设恒定体积流量(例如17.5±0.3mL/s)的标准恒流孔件(一种喷嘴标准件，本领域称为CFO)。气体从标准恒流孔件的微小喷嘴流入，进入渐缩型管道，在等熵条件下喷嘴背压低于临界值时，气体呈现恒定的流量，不再随喷嘴背压的降低而发生变化。

但是随着长时间使用，灰尘会引起标准恒流孔件孔径逐渐减小，导致恒定体积流量发生改变；再者，由于标准恒流孔件在制造时是一次成型，所以很难精确保证气体体积流量为预设恒定体积流量值(尤其容差较为严苛时)；此外标准恒流孔件受温度等外界环境条件的影响，流量也会发生改变，从而会影响到吸阻值的测量结果。

由于以上种种原因，经常导致CFO不能使用或使用周期较短，往往需要重新采购新的CFO。然而，为保证计量性能的准确性和稳定性，该标准恒流孔件一般选用刚度大、抗摩性好、热传导率低的材料制成，并且需经过精密设计和加工，致使其造价较高，综上情况，为烟企带来了巨大的成本消耗。

发明内容

由此，本发明旨在提供一种基于质量流量法的吸阻检测方法及装置，以规避上述标准恒流孔件的弊端。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种基于质量流量法的吸阻检测方法，其中包括：

在启动负压抽吸后，检测被测烟支处的气压值和温度值；

根据所述气压值和所述温度值，按照气体体积流量与质量流量的转换公式，得到相应于预设恒定体积流量的质量流量标准值；

根据所述质量流量标准值，控制质量流量控制器设定负压抽吸管路中的质量流量；

当负压抽吸管路中的质量流量保持在所述质量流量标准值时，获取位于质量流量控制器出口之后的负压抽吸管路中的气体压差值，将此气体压差值作为被测烟支的吸阻值。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

在质量流量控制器设定完成后，实时监测负压抽吸管路中的质量流量实测值的变化；

根据质量流量实测值的变化以及所述质量流量标准值，控制质量流量控制器进行调节。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

在质量流量控制器设定完成后，实时监测负压抽吸管路中的质量流量实测值的变化，以及被测烟支处的当前气压值与当前温度值；

当负压抽吸管路中的质量流量实测值与所述质量流量标准值不符时，根据质量流量实测值的变化以及所述质量流量标准值，和/或根据当前气压值与当前温度值，控制质量流量控制器进行调节。

第二方面，本发明提供了一种基于质量流量法的吸阻检测装置，其中包括：

控制部件，以及依次通过抽吸管路连接的烟支夹持部件、质量流量控制器、气体压差计、质量流量传感器以及负压泵；

所述烟支夹持部件处设有气压探头和温度探头，所述烟支夹持部件用于夹持被测烟支并形成吸阻检测的气路开口；

所述质量流量控制器用于调节抽吸管路中的质量流量；

所述气体压差计用于检测抽吸管路中的压差；

所述质量流量传感器用于实测抽吸管路中的质量流量值；

所述负压泵用于形成抽吸动力；

其中，所述气压探头、所述温度探头、所述质量流量控制器、所述气体压差计、所述质量流量传感器以及所述负压泵分别与所述控制部件电信号连接。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述烟支夹持部件包括柱状本体，在所述柱状本体的上端设置有第一开口，在所述柱状本体的侧面设置有第二开口；

所述第一开口与所述第二开口连通，且所述第二开口与抽吸管路连通，其中，所述第一开口用于放置被测烟支；

所述柱状本体内部设有夹持机构，所述夹持机构用于夹持由所述第一开口插入的被测烟支。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述气压探头和所述温度探头均设置所述柱状本体的外侧壁上。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述夹持机构包括气囊式胶管，以及与所述气囊式胶管气路连接的电控气动部件，所述电控气动部件用于为所述气囊式胶管充气或排气。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述装置还包括底板，所述烟支夹持部件、所述质量流量控制器、所述气体压差计、所述质量流量传感器以及所述负压泵，均设置在所述底板上。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述控制部件设置在所述底板上。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述控制部件包括便携式的测试专用机箱。

本发明的构思在于，利用气体体积流量与质量流量存在固有的转换关系的特点，结合行业标准的气体体积流量恒定值，通过测试对象周边的气压和温度，换算得到质量流量标准值，以此替代气体体积流量，并在实际抽吸测试过程中，经由质量流量控制器使抽吸管路中保持该质量流量标准值，在此条件获取管路中的气体压差值便可以得到相应于预设恒定体积流量的吸阻测试数据。此外，本发明还提供了由控制部件，以及依次经抽吸管路连接的烟支夹持部件、质量流量控制器、气体压差计、质量流量传感器以及负压泵构成的吸阻检测装置，其中烟支夹持部件还设有气压和温度探头，由此为质量流量法提供了全新且可靠的整套测试装置。可见，本发明在进行吸阻测试时摒弃了标准恒流孔件，因而可以规避由标准恒流孔件带来的成本负担。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：

图1为本发明实施例提供的基于质量流量法的吸阻检测方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的基于质量流量法的吸阻检测装置的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明提出了一种基于质量流量法的吸阻检测方法的实施例，如图1所示，包括：

步骤S1、在启动负压抽吸后，检测被测烟支处的气压值和温度值；

步骤S2、根据所述气压值和所述温度值，按照气体体积流量与质量流量的转换公式，得到相应于预设恒定体积流量的质量流量标准值；

步骤S3、根据所述质量流量标准值，控制质量流量控制器设定负压抽吸管路中的质量流量；

步骤S4、当负压抽吸管路中的质量流量保持在所述质量流量标准值时，获取位于质量流量控制器出口之后的负压抽吸管路中的气体压差值，将此气体压差值作为被测烟支的吸阻值。

在步骤S4中隐含了获取负压抽吸管路中的质量流量实测结果，因而进一步地，在质量流量控制器设定完成后，可以实时监测负压抽吸管路中的质量流量实测值的变化，并根据质量流量实测值的变化以及所述质量流量标准值，控制质量流量控制器进行调节，即形成控制闭环。当然，由被测对象处的气压、温度可以用本领域公知的换算公式得到相应于预设恒定体积流量(例如但不限于17.5ml/s)的质量流量值(单位为g/s或mg/s等)，那么，除了实时监测负压抽吸管路中的质量流量实测值，还可以实时监测被测烟支处的当前气压值与当前温度值，这样，可将由当前气压值与当前温度值换算得到的质量流量值辅佐调节质量流量控制器，也即是当负压抽吸管路中的质量流量实测值与所述质量流量标准值不符时，一方面根据质量流量实测值的变化以及所述质量流量标准值，和/或也可以根据当前气压值与当前温度值，控制质量流量控制器进行调节。

相应地，本发明还进一步提出了一种基于质量流量法的吸阻检测装置的实施例，具体来说，如图2所示，可以包括：控制部件1，以及依次通过抽吸管路连接的烟支夹持部件2、质量流量控制器3、气体压差计4、质量流量传感器5以及负压泵6，所述烟支夹持部件2处设有气压探头21和温度探头22(图示为基于一体的结构，但并非实施限定)，所述烟支夹持部件2用于夹持被测烟支并形成吸阻检测的气路开口；所述质量流量控制器3(MFC)用于调控抽吸管路中的质量流量；所述气体压差计4用于检测抽吸管路中的压差；所述质量流量传感器5用于实测抽吸管路中的质量流量值；所述负压泵6用于形成抽吸动力。其中，所述气压探头21、所述温度探头22、所述质量流量控制器3、所述气体压差计4、所述质量流量传感器5以及所述负压泵6分别与所述控制部件1电信号连接。如图所示，为了便于使用，在本发明的一些较佳实施例中，所述装置还可以包括底板10，这样，前述烟支夹持部件2、所述质量流量控制器3、所述气体压差计4、所述质量流量传感器5以及所述负压泵6，均可以设置在所述底板10上。这里需指出的是，本发明不限定所述控制部件的选型，通常用于吸阻测试的控制设备均可以使用，例如PC、工控机、乃至智能终端等，并且本领域技术人员可以理解的是，测试平台一般均涉及专用的软件系统(例如LABVIEW等)，通过已有的软件便可以实现传感监测、数据计算、输出控制，因而可以不限定所述控制部件的选项，但为了实施方便，本发明在一些较佳实施例中，提出可以采用本领域专用的便携式的测试平台，例如NI公司的compactdaq机箱(可参考地，具体型号如compactdaq-cDAQ-9174)，这样，除了上述部件外，所述控制部件1也可以如图所示设置在所述底板10上，在此基础上，可以为控制部件1设置线缆套管用于与上述部件穿线连接。

结合图示，本发明还可以进一步指出的是，前述烟支夹持部件2具体包括有柱状本体，前述气压探头21和所述温度探头22可以均设置所述柱状本体的外侧壁上。当然，二者可以独立设置也可以集于一体，并且在其他实施例中，气压探头21和温度探头22也可以考虑设置在柱状本体的内部，对此本发明不作限定和赘述。

接续前文，在所述柱状本体的上端设置有第一开口，在所述柱状本体的侧面设置有第二开口，其中，所述第一开口与所述第二开口在所述柱状本体的内部连通，且所述第二开口与抽吸管路连通，所述第一开口的主要作用是竖直放置被测烟支，并且，所述柱状本体内部还设有夹持机构，所述夹持机构的主要作用是夹持由所述第一开口插入的被测烟支。这里提及的夹持机构可以有多种实施选择，本发明仅提供一种可参考的示意性说明：所述夹持机构具体包括气囊式胶管，以及与所述气囊式胶管气路连接的电控气动部件，所述电控气动部件用于为所述气囊式胶管充气或排气，也即是可以实现电控自动充气(夹持烟支时)及排气(释放烟支时)。

结合上述装置实施例及其优选方案，本方案以下述工作方式作为示例说明(并非对上述硬件装置的限定)：可将整套装置放置于恒温恒湿的室内，然后开机(启动控制部件)待机90分钟，接着启动负压泵和质量流量控制器，并检测烟支夹持部件处的温度和压力，装有LABVIEW的控制部件利用体积流量与质量流量转换公式，利用温度值和压力值换算得到预设恒定体积流量17.5mL/s对应的质量流量Q值。而质量流量控制器在接收到该设定值Q之后，可以调节管路中的质量流量，待质量流量传感器反馈回的实测质量流量为Q时(对应的体积流量为17.5mL/s，具体可以通过控制部件的显示屏观察，或有配套的测试软件监控)，即可以将被测对象(如吸阻测试标准棒、卷烟、加热卷烟或雪茄烟等)放置在烟支夹持部件的第一开口中，并由内部的夹持机构夹住该被测对象，然后可以在管路中的实测质量流量为Q值时读取气体压差计的读数(可由控制部件的显示屏读取，也可以由附带显示屏的气体压差计直接读取)，该读数即为被测对象在17.5mL/s体积流量下的吸阻值。如果在此过程管路中的实测质量流量发生变化，或者被测对象处温度、气压发生明显变化，则可以通过闭环控制机制，通过质量流量控制器及时调节管道内的质量流量值。

综上所述，本发明的构思在于，利用气体体积流量与质量流量存在固有的转换关系，通过测试对象处的气压和温度，换算得到质量流量标准值，在测试过程中，经由质量流量控制器使抽吸管路中保持该质量流量标准值，以此条件获取管路中的气体压差值便得到相应于预设恒定体积流量的吸阻测试数据。此外，本发明还提供了由控制部件，以及依次管路连接的设有气压和温度探头的烟支夹持部件、质量流量控制器、气体压差计、质量流量传感器以及负压泵构成的吸阻检测装置，由此为质量流量法提供了全新且可靠的整套测试装置。可见，本发明摒弃了吸阻测试环节中的标准恒流孔件，因而规避了由标准恒流孔件带来的成本负担。

本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于质量流量法的吸阻检测方法，其特征在于，包括：

在启动负压抽吸后，检测被测烟支处的气压值和温度值；

根据所述气压值和所述温度值，按照气体体积流量与质量流量的转换公式，得到相应于预设恒定体积流量的质量流量标准值；

根据所述质量流量标准值，控制质量流量控制器设定负压抽吸管路中的质量流量；

当负压抽吸管路中的质量流量保持在所述质量流量标准值时，获取位于质量流量控制器出口之后的负压抽吸管路中的气体压差值，将此气体压差值作为被测烟支的吸阻值。

2.根据权利要求1所述的基于质量流量法的吸阻检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

在质量流量控制器设定完成后，实时监测负压抽吸管路中的质量流量实测值的变化；

根据质量流量实测值的变化以及所述质量流量标准值，控制质量流量控制器进行调节。

3.根据权利要求1所述的基于质量流量法的吸阻检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

在质量流量控制器设定完成后，实时监测负压抽吸管路中的质量流量实测值的变化，以及被测烟支处的当前气压值与当前温度值；

当负压抽吸管路中的质量流量实测值与所述质量流量标准值不符时，根据质量流量实测值的变化以及所述质量流量标准值，和/或根据当前气压值与当前温度值，控制质量流量控制器进行调节。

4.一种基于质量流量法的吸阻检测装置，其特征在于，包括：控制部件，以及依次通过抽吸管路连接的烟支夹持部件、质量流量控制器、气体压差计、质量流量传感器以及负压泵；

所述烟支夹持部件处设有气压探头和温度探头，所述烟支夹持部件用于夹持被测烟支并形成吸阻检测的气路开口；

所述质量流量控制器用于调节抽吸管路中的质量流量；

所述气体压差计用于检测抽吸管路中的压差；

所述质量流量传感器用于实测抽吸管路中的质量流量值；

所述负压泵用于形成抽吸动力；

其中，所述气压探头、所述温度探头、所述质量流量控制器、所述气体压差计、所述质量流量传感器以及所述负压泵分别与所述控制部件电信号连接。

5.根据权利要求4所述的基于质量流量法的吸阻检测装置，其特征在于，所述烟支夹持部件包括柱状本体，在所述柱状本体的上端设置有第一开口，在所述柱状本体的侧面设置有第二开口；

所述第一开口与所述第二开口连通，且所述第二开口与抽吸管路连通，其中，所述第一开口用于放置被测烟支；

所述柱状本体内部设有夹持机构，所述夹持机构用于夹持由所述第一开口插入的被测烟支。

6.根据权利要求5所述的基于质量流量法的吸阻检测装置，其特征在于，所述气压探头和所述温度探头均设置所述柱状本体的外侧壁上。

7.根据权利要求5所述的基于质量流量法的吸阻检测装置，其特征在于，所述夹持机构包括气囊式胶管，以及与所述气囊式胶管气路连接的电控气动部件，所述电控气动部件用于为所述气囊式胶管充气或排气。

8.根据权利要求4～7任一项所述的基于质量流量法的吸阻检测装置，其特征在于，所述装置还包括底板，所述烟支夹持部件、所述质量流量控制器、所述气体压差计、所述质量流量传感器以及所述负压泵，均设置在所述底板上。

9.根据权利要求8所述的基于质量流量法的吸阻检测装置，其特征在于，所述控制部件设置在所述底板上。

10.根据权利要求9所述的基于质量流量法的吸阻检测装置，其特征在于，所述控制部件包括便携式的测试专用机箱。

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