CN114563290A - 一种烟支硬度检测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种烟支硬度检测方法及系统，该方法包括：设置烟支送烟装置，将待测烟支沿第一方向送入检测位置。在所述检测位置处于垂直于所述第一方向上径向设置有多个喷嘴，以对进入所述检测位置的待测烟支进行周向气流喷吹，使待测烟支表面产生变形。设置测微传感器，以检测待测烟支在所述喷嘴喷射气流形成的各个方向上的变形量。根据所述变形量与时间的变化曲线建立待测烟支的密度变化函数，并根据所述密度变化函数判别烟支硬度及分布状态。本方法能提高烟支硬度检测的准确度，增加判别烟支硬度分布状态的效率。

Description

一种烟支硬度检测方法及系统
技术领域
本发明涉及烟支硬度检测的技术领域，尤其涉及一种烟支硬度检测方法及系统。
背景技术
卷烟硬度是一项重要的卷烟物理指标，卷烟硬度过低会造成卷烟外观在输送过程中受损及在消费者抽吸时发生燃烧锥掉落等问题，卷烟硬度过高会造成卷烟吸阻增大、烟气含量以及烟丝消耗增加等问题。同时，卷烟硬度还直接反映了烟支的烟丝含量，是制定卷烟重量标准的重要参考指标。因此，合适的卷烟硬度对卷烟外观和感官体验都十分重要。对不同生产批次的烟支硬度分布检测，可以在线生产提供实时质量调整，可以有效避免竹节烟、空松烟的产生。且烟支硬度分布与吸阻、密度等其他卷烟质量指标及焦油量、烟碱量、CO量等烟气质量指标存在显著的相关关系。当前对烟支硬度测量的方法主要是采用点压法进行测量，但该测量长期以来只能选取一个固定点，不能全面测量烟支轴向的硬度分布情况。因此，如何对不同烟支进行硬度分布检测，具有重要的意义。
发明内容
本发明提供一种烟支硬度检测方法及系统，解决现有烟支硬度检测不能实现硬度分布的全面检测问题，能提高烟支硬度检测的准确度，增加判别烟支硬度分布状态的效率。
为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：
一种烟支硬度检测方法，包括：
设置烟支送烟装置，将待测烟支沿第一方向送入检测位置；
在所述检测位置处于垂直于所述第一方向上径向设置有多个喷嘴，以对进入所述检测位置的待测烟支进行周向气流喷吹，使待测烟支表面产生变形；
设置测微传感器，以检测待测烟支在所述喷嘴喷射气流形成的各个方向上的变形量；
根据所述变形量与时间的变化曲线建立待测烟支的密度变化函数，并根据所述密度变化函数判别烟支硬度及分布状态。
优选的，还包括：
在所述喷嘴对待测烟支进行周向气流喷吹时，同时利用测微传感器检测待测烟支在被喷气前后的烟支直径变化；
根据待测烟支的烟支直径变化得到待测烟支的硬度。
优选的，所述根据所述变形量与时间的变化曲线建立待测烟支的密度变化函数，包括：
根据水平方向的所述变形量与时间的变化曲线获取烟支水平方向密度变化函数f1(t)；
根据垂直方向的所述变形量与时间的变化曲线获取烟支垂直方向密度变化函数f2(t)。
优选的，所述根据所述密度变化函数判别烟支硬度及分布规律，包括：
根据烟支水平方向密度变化函数f1(t)获取烟支水平方向硬度变化函数
Figure BDA0003524383680000021
根据烟支垂直方向密度变化函数f2(t)获取烟支垂直方向硬度变化函数
Figure BDA0003524383680000022
利用公式G(t)＝W1(t)+W2(t)得到待测烟支的硬度及分布规律。
优选的，所述在所述检测位置处于垂直于所述第一方向上径向设置有多个喷嘴，包括：
在待测烟周边径向设置两组相互垂直的所述喷嘴，对待测烟支进行水平方向和垂直方向的气流喷吹，每组由两个相对应设置的所述喷嘴组成；
在待测烟支沿所述第一方向进入所述检测位置时，两组相互垂直的所述喷嘴对待测烟支从尾端到头部进行喷嘴。
优选的，还包括：
设置压力变送器控制所述喷嘴的喷吹流量，并获取所述喷嘴与待检测烟支的位移；
建立压力变送器的压差与所述位移的函数关系，以通过控制所述压差对所述喷吹流量进行控制。
优选的，所述建立压力变送器的压差与所述位移的函数关系，包括：
根据公式：
Figure BDA0003524383680000031
计算得到所述喷嘴的进气流量；
根据公式：
Figure BDA0003524383680000032
计算得到所述喷嘴的输出流量；
其中，c1和c2为流量系数；d1为喷嘴的进气直径、d2为喷嘴的喷气直径、pc为喷嘴的进气压力、px为喷嘴的喷气压力、g为重力加速度、γ为一定压强下的气体重度、s为测量喷嘴距烟支的位移；k为定熵指数。
优选的，所述建立压力变送器的压差与所述位移的函数关系，还包括：
根据公式：
Figure BDA0003524383680000033
建立压差Δp与喷嘴距烟支的位移s的函数关系；其中，
Figure BDA0003524383680000034
本发明还提供一种烟支硬度检测系统，包括：烟支送烟装置、测微传感器、喷嘴和控制器；
所述控制器分别与所述烟支送烟装置、测微传感器和喷嘴信号连接，所述烟支送烟装置将待测烟支沿第一方向送入检测位置，并在检测完成后送回烟支回收装置中；
多个所述喷嘴在所述检测位置处于垂直于所述第一方向上径向设置，以对进入所述检测位置的待测烟支进行周向气流喷吹，使待测烟支表面产生变形；
所述控制器控制所述测微传感器对待测烟支在所述喷嘴喷射气流形成的各个方向上的变形量进行检测；
所述控制器还根据所述变形量与时间的变化曲线建立待测烟支的密度变化函数，并根据所述密度变化函数判别烟支硬度及分布规律。
优选的，还包括：压力变送器和供气装置；
所述喷嘴上设有压力变送器，以控制所述喷嘴的喷吹流量，所述供气装置用于对所述喷嘴进行供气；
所述供气装置包括：空压机、粗过滤器、一级缓冲气罐、精过滤器、一级稳压阀、二级缓冲气罐、二级稳压阀；
所述空压机压缩的空气依序经过所述精过滤器、所述一级缓冲气罐、所述精过滤器、所述一级稳压阀、所述二级缓冲气罐和所述二级稳压阀对所述喷嘴进行供气。
本发明提供一种烟支硬度检测方法及系统，通过烟支送烟装置将待测烟支送入检测位置，并由多个喷嘴对烟支进行周向气流喷吹，使烟支表面产生变形，根据烟支各个方向上的变形量建立烟支的密度变化函数，以判别烟支硬度及分布规律。解决现有烟支硬度检测不能实现硬度分布的全面检测问题，能提高烟支硬度检测的准确度，增加判别烟支硬度分布状态的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明提供的一种烟支硬度检测方法示意图。
图2是本发明提供的喷嘴设置示意图。
图3是本发明提供的气动测量原理示意图。
图4是本发明提供的一种烟支硬度检测系统示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
针对当前烟支硬度检测只能选取一个固定点，不能全面测量烟支轴向的硬度分布情况的问题。本发明提供一种烟支硬度检测方法及系统，解决现有烟支硬度检测不能实现硬度分布的全面检测问题，能提高烟支硬度检测的准确度，增加判别烟支硬度分布状态的效率。
如图1所示，一种烟支硬度检测方法，包括：
S1：设置烟支送烟装置，将待测烟支沿第一方向送入检测位置。
S2：在所述检测位置处于垂直于所述第一方向上径向设置有多个喷嘴，以对进入所述检测位置的待测烟支进行周向气流喷吹，使待测烟支表面产生变形。
S3：设置测微传感器，以检测待测烟支在所述喷嘴喷射气流形成的各个方向上的变形量。
S4：根据所述变形量与时间的变化曲线建立待测烟支的密度变化函数，并根据所述密度变化函数判别烟支硬度及分布状态。
具体地，对检测位置的待测烟支的周边设有多个喷嘴，以进行周向气流喷吹，使待测烟支表面产生变形。测微传感器是将烟支几何量的变化转换为压力的变化，再通过压力传感器将其转化为电量的变化，以便实现数字信号的采集。根据采集到的烟支变形量对烟支硬度进行分析，进而得到烟支硬度的分布状态。该方法解决现有烟支硬度检测不能实现硬度分布的全面检测问题，能提高烟支硬度检测的准确度，增加判别烟支硬度分布规律的效率。
该方法还包括：
S5：在所述喷嘴对待测烟支进行周向气流喷吹时，同时利用测微传感器检测待测烟支在被喷气前后的烟支直径变化。
S6：根据待测烟支的烟支直径变化得到待测烟支的硬度。
在实际应用中，还可以通过待测烟支被喷气前后的烟支直径变化，进行烟支的硬度计算，进而实现烟支硬度的检测。
进一步，所述根据所述变形量与时间的变化曲线建立待测烟支的密度变化函数，包括：
根据水平方向的所述变形量与时间的变化曲线获取烟支水平方向密度变化函数f1(t)。
根据垂直方向的所述变形量与时间的变化曲线获取烟支垂直方向密度变化函数f2(t)。
进一步，所述根据所述密度变化函数判别烟支硬度及分布规律，包括：
根据烟支水平方向密度变化函数f1(t)获取烟支水平方向硬度变化函数
Figure BDA0003524383680000061
根据烟支垂直方向密度变化函数f2(t)获取烟支垂直方向硬度变化函数
Figure BDA0003524383680000062
利用公式G(t)＝W1(t)+W2(t)得到待测烟支的硬度及分布规律。
进一步，所述在所述检测位置处于垂直于所述第一方向上径向设置有多个喷嘴，包括：
在待测烟周边径向设置两组相互垂直的所述喷嘴，对待测烟支进行水平方向和垂直方向的气流喷吹，每组由两个相对应设置的所述喷嘴组成。
在待测烟支沿所述第一方向进入所述检测位置时，两组相互垂直的所述喷嘴对待测烟支从尾端到头部进行喷嘴。
在实际应用中，如图2所示，在检测位置处设置水平方向和垂直方向的喷嘴，对待测烟支进行喷吹。即采用4个喷嘴对待测烟支进行周向喷吹，使烟支表面产生变形，此变形会随烟支硬度变化而变化。
该方法还包括：
设置压力变送器控制所述喷嘴的喷吹流量，并获取所述喷嘴与待检测烟支的位移。
建立压力变送器的压差与所述位移的函数关系，以通过控制所述压差对所述喷吹流量进行控制。
进一步，所述建立压力变送器的压差与所述位移的函数关系，包括：
根据公式：
Figure BDA0003524383680000063
计算得到所述喷嘴的进气流量。
根据公式：
Figure BDA0003524383680000064
计算得到所述喷嘴的输出流量。其中，c1和c2为流量系数；d1为喷嘴的进气直径、d2为喷嘴的喷气直径、pc为喷嘴的进气压力、px为喷嘴的喷气压力、g为重力加速度、γ为一定压强下的气体重度、s为测量喷嘴距烟支的位移；k为定熵指数。
进一步，所述建立压力变送器的压差与所述位移的函数关系，还包括：
根据公式：
Figure BDA0003524383680000071
建立压差Δp与喷嘴距烟支的位移s的函数关系；其中，
Figure BDA0003524383680000072
具体地，如图3所示，压力变送器需设置气动传感器，较稳定的高压空气进入压力为PC的气动传感器的气室，后分两路进行流动。一路直接进入差压式压力变送器的高压输入端H，另一路通过直径为d1的进气喷嘴进入压力为Px的气室，然后从直径为d2的测量喷嘴与烟支间隙流入压力P0的大气。由流体力学知识知，差压式压力变送器测得的差压△P与喷嘴烟支间位移的函数关系为△P＝PC-Px。根据进气喷嘴与测量喷嘴是否超音速，气动传感器有不同的工作状态，由于进气喷嘴处于亚临界状态，测量喷嘴处于临界状态，则流经进气喷嘴的流量G1和测量喷嘴处的流量G2可根据公式计算得到。
因G1＝G2，可推导得到px与s的函数关系如下：
Figure BDA0003524383680000073
进而得到
Figure BDA0003524383680000074
可见，本发明提供一种烟支硬度检测方法，通过烟支送烟装置将待测烟支送入检测位置，并由多个喷嘴对烟支进行周向气流喷吹，使烟支表面产生变形，根据烟支各个方向上的变形量建立烟支的密度变化函数，以判别烟支硬度及分布规律。解决现有烟支硬度检测不能实现硬度分布的全面检测问题，能提高烟支硬度检测的准确度，增加判别烟支硬度分布状态的效率。
如图4所示，本发明还提供一种烟支硬度检测系统，包括：烟支送烟装置、测微传感器、喷嘴和控制器。所述控制器分别与所述烟支送烟装置、测微传感器和喷嘴信号连接，所述烟支送烟装置将待测烟支沿第一方向送入检测位置，并在检测完成后送回烟支回收装置中。多个所述喷嘴在所述检测位置处于垂直于所述第一方向上径向设置，以对进入所述检测位置的待测烟支进行周向气流喷吹，使待测烟支表面产生变形。所述控制器控制所述测微传感器对待测烟支在所述喷嘴喷射气流形成的各个方向上的变形量进行检测。所述控制器还根据所述变形量与时间的变化曲线建立待测烟支的密度变化函数，并根据所述密度变化函数判别烟支硬度及分布规律。
该系统还包括：压力变送器和供气装置。所述喷嘴上设有压力变送器，以控制所述喷嘴的喷吹流量，所述供气装置用于对所述喷嘴进行供气。所述供气装置包括：空压机、粗过滤器、一级缓冲气罐、精过滤器、一级稳压阀、二级缓冲气罐、二级稳压阀。所述空压机压缩的空气依序经过所述精过滤器、所述一级缓冲气罐、所述精过滤器、所述一级稳压阀、所述二级缓冲气罐和所述二级稳压阀对所述喷嘴进行供气。
在实际应用中，如图4所示，该系统还可包括计算机系统、数据分析系统和烟支回收系统，以对采集到的烟支变形量进行数据分析。
可见，本发明提供一种烟支硬度检测系统，通过烟支送烟装置将待测烟支送入检测位置，并由多个喷嘴对烟支进行周向气流喷吹，使烟支表面产生变形，根据烟支各个方向上的变形量建立烟支的密度变化函数，以判别烟支硬度及分布规律。解决现有烟支硬度检测不能实现硬度分布的全面检测问题，能提高烟支硬度检测的准确度，增加判别烟支硬度分布状态的效率。
以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但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)

1.一种烟支硬度检测方法，其特征在于，包括：
设置烟支送烟装置，将待测烟支沿第一方向送入检测位置；
在所述检测位置处于垂直于所述第一方向上径向设置有多个喷嘴，以对进入所述检测位置的待测烟支进行周向气流喷吹，使待测烟支表面产生变形；
设置测微传感器，以检测待测烟支在所述喷嘴喷射气流形成的各个方向上的变形量；
根据所述变形量与时间的变化曲线建立待测烟支的密度变化函数，并根据所述密度变化函数判别烟支硬度及分布状态。
2.根据权利要求1所述的烟支硬度检测方法，其特征在于，还包括：
在所述喷嘴对待测烟支进行周向气流喷吹时，同时利用测微传感器检测待测烟支在被喷气前后的烟支直径变化；
根据待测烟支的烟支直径变化得到待测烟支的硬度。
3.根据权利要求2所述的烟支硬度检测方法，其特征在于，所述根据所述变形量与时间的变化曲线建立待测烟支的密度变化函数，包括：
根据水平方向的所述变形量与时间的变化曲线获取烟支水平方向密度变化函数f1(t)；
根据垂直方向的所述变形量与时间的变化曲线获取烟支垂直方向密度变化函数f2(t)。
4.根据权利要求3所述的烟支硬度检测方法，其特征在于，所述根据所述密度变化函数判别烟支硬度及分布规律，包括：
根据烟支水平方向密度变化函数f1(t)获取烟支水平方向硬度变化函数
Figure FDA0003524383670000011
根据烟支垂直方向密度变化函数f2(t)获取烟支垂直方向硬度变化函数
Figure FDA0003524383670000012
利用公式G(t)＝W1(t)+W2(t)得到待测烟支的硬度及分布规律。
5.根据权利要求4所述的烟支硬度检测方法，其特征在于，所述在所述检测位置处于垂直于所述第一方向上径向设置有多个喷嘴，包括：
在待测烟周边径向设置两组相互垂直的所述喷嘴，对待测烟支进行水平方向和垂直方向的气流喷吹，每组由两个相对应设置的所述喷嘴组成；
在待测烟支沿所述第一方向进入所述检测位置时，两组相互垂直的所述喷嘴对待测烟支从尾端到头部进行喷嘴。
6.根据权利要求5所述的烟支硬度检测方法，其特征在于，还包括：
设置压力变送器控制所述喷嘴的喷吹流量，并获取所述喷嘴与待检测烟支的位移；
建立压力变送器的压差与所述位移的函数关系，以通过控制所述压差对所述喷吹流量进行控制。
7.根据权利要求6所述的烟支硬度检测方法，其特征在于，所述建立压力变送器的压差与所述位移的函数关系，包括：
根据公式：
Figure FDA0003524383670000021
计算得到所述喷嘴的进气流量；
根据公式：
Figure FDA0003524383670000022
计算得到所述喷嘴的输出流量；
其中，c1和c2为流量系数；d1为喷嘴的进气直径、d2为喷嘴的喷气直径、pc为喷嘴的进气压力、px为喷嘴的喷气压力、g为重力加速度、γ为一定压强下的气体重度、s为测量喷嘴距烟支的位移；k为定熵指数。
8.根据权利要求7所述的烟支硬度检测方法，其特征在于，所述建立压力变送器的压差与所述位移的函数关系，还包括：
根据公式：
Figure FDA0003524383670000023
建立压差Δp与喷嘴距烟支的位移s的函数关系；其中，
Figure FDA0003524383670000024
9.一种烟支硬度检测系统，其特征在于，包括：烟支送烟装置、测微传感器、喷嘴和控制器；
所述控制器分别与所述烟支送烟装置、测微传感器和喷嘴信号连接，所述烟支送烟装置将待测烟支沿第一方向送入检测位置，并在检测完成后送回烟支回收装置中；
多个所述喷嘴在所述检测位置处于垂直于所述第一方向上径向设置，以对进入所述检测位置的待测烟支进行周向气流喷吹，使待测烟支表面产生变形；
所述控制器控制所述测微传感器对待测烟支在所述喷嘴喷射气流形成的各个方向上的变形量进行检测；
所述控制器还根据所述变形量与时间的变化曲线建立待测烟支的密度变化函数，并根据所述密度变化函数判别烟支硬度及分布规律。
10.根据权利要求9所述的烟支硬度检测系统，其特征在于，还包括：压力变送器和供气装置；
所述喷嘴上设有压力变送器，以控制所述喷嘴的喷吹流量，所述供气装置用于对所述喷嘴进行供气；
所述供气装置包括：空压机、粗过滤器、一级缓冲气罐、精过滤器、一级稳压阀、二级缓冲气罐、二级稳压阀；
所述空压机压缩的空气依序经过所述精过滤器、所述一级缓冲气罐、所述精过滤器、所述一级稳压阀、所述二级缓冲气罐和所述二级稳压阀对所述喷嘴进行供气。
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