CN214408682U - 用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其包括：空芯波导二维红外光谱检测装置、处理器、预警模块、参数测量模块和控制模块，其中，空芯波导二维红外光谱检测装置和处理器连接，处理器分别与预警模块和控制模块连接，预警模块和参数测量模块连接。本实用新型的用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，通过空芯波导二维红外光谱检测装置得到中红外光谱数据，能够提升待测体系的红外吸收强度，从而降低检出限，提高分析精度和准确性；通过参数测量模块、控制模块、处理器和预警模块，可以快速地得到主流烟气的实时分析结果和报警信息，并实现对各个阀门的开闭状态的自动化控制，同时便于处理异常情况。

Description

用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统

技术领域

本实用新型涉及烟草制品烟气检测技术领域，尤其涉及一种用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统。

背景技术

烟草作为一种商业非食用性作物，人们多是通过吸入烟草制品燃烧过程产生的烟气来满足生理需求。烟草化学组分相当复杂仅以其中某些组分来评价烟草品质难以全面反映烟草及其制品的品质，而是通过燃烧产生的烟气来反映烟草品质。卷烟主流烟气中的香气成分直接影响着卷烟的烟气品质及抽吸时的感官质量。

在各种检测技术中，光谱分析技术因其简便、快速、前处理简单、高通量等优点，在烟草行业有着广泛的应用。由于卷烟主流烟气的复杂性和特殊性，对分析技术提出很高的要求，既需要高灵敏的检测，又需要高通量的快速检测。在相关气体光谱分析技术中，只有红外光谱等少数光谱技术能很好地满足相关要求，可有效覆盖主流烟气全成分的分析。

红外光谱(400-4000cm^-1)法是一种根据分子振动和转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的分析方法，具备快速、高灵敏、高通量等优点，可时空统一地获取烟气的各组分以及各组分之间的协同分布信息。目前该技术已经在石油、化工、食品、酒类等领域的品质分析及评价中广泛应用，报道较多，且取得巨大成功，但在烟草行业中的研究报道较少，其主要原因在于传统气体红外光谱仪器死体积大、检测灵敏度低，且难以与吸烟机进行无缝耦合，严重阻碍气体红外光谱技术在烟草行业中的应用。

因此，亟需一种用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，以解决上述现有技术中的问题，能够更高效地提升待测体系的红外吸收强度，从而降低检出限，提高分析的精密度和准确性，并实现对各个阀门的开闭状态的自动化控制，同时便于工作人员及时对异常情况进行处理。

本实用新型提供了一种用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其中，包括：

空芯波导二维红外光谱检测装置、处理器、预警模块、参数测量模块和控制模块，其中，所述空芯波导二维红外光谱检测装置和所述处理器连接，所述处理器分别与所述预警模块和所述控制模块连接，所述预警模块和所述参数测量模块连接。

如上所述的用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其中，优选的是，所述控制模块包括基于恩智浦的MK60芯片的嵌入式控制系统。

如上所述的用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其中，优选的是，所述参数测量模块包括传感器组件，以对环境参数进行检测。

如上所述的用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其中，优选的是，所述传感器组件包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器和流量传感器中的至少一个。

如上所述的用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其中，优选的是，所述预警模块包括声光报警器。

如上所述的用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其中，优选的是，所述用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统还包括与所述空芯波导二维红外光谱检测装置连接的校正模块，用于对所述空芯波导二维红外光谱检测装置的光谱检测结果进行校正。

如上所述的用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其中，优选的是，所述校正模块利用可提供标准浓度的校正气体的钢瓶进行校正。

如上所述的用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其中，优选的是，所述用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统还包括与所述处理器和所述预警模块连接的存储模块。

如上所述的用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其中，优选的是，所述用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统还包括与所述控制模块连接的电源模块。

如上所述的用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其中，优选的是，所述用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统还包括与所述控制模块连接的人机接口。

本实用新型提供一种用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，通过空芯波导二维红外光谱检测装置对卷烟主流烟气进行检测，得到中红外光谱数据，能够更高效地提升待测体系的红外吸收强度，从而降低检出限，提高分析的精密度和准确性；通过参数测量模块、控制模块、处理器和预警模块，可以快速地得到主流烟气的实时分析结果和报警信息，并实现对各个阀门的开闭状态的自动化控制，同时便于工作人员及时对异常情况进行处理。

附图说明

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步描述，其中：

图1为本实用新型提供的用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统的实施例的结构框图。

附图标记说明：

1-空芯波导二维红外光谱检测装置 2-校正模块

3-处理器 4-预警模块 5-参数测量模块

6-存储模块 7-控制模块 8-电源模块

9-人机接口

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”：以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件，也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其包括：空芯波导二维红外光谱检测装置1、处理器3、预警模块4、参数测量模块5和控制模块7，其中，所述空芯波导二维红外光谱检测装置1和所述处理器3连接，所述处理器3分别与所述预警模块4和所述控制模块7连接，所述预警模块4和所述参数测量模块5连接。

其中，空芯波导二维红外光谱检测装置1用于对卷烟主流烟气进行检测，得到光谱数据，其得到的光谱数据为中红外光谱数据，具体地，空芯波导红外光谱技术作为一种红外增强技术，与常规红外光谱技术相比，空芯光纤技术借助Ag/AgI复合涂层的高反射率，使得入射光源在空芯光纤内形成多次反射而延长光与物质交互作用的光程，能够更高效地提升待测体系的红外吸收强度，从而降低检出限，提高分析的精密度和准确性。

进一步地，所述参数测量模块5包括传感器组件，可以对环境参数进行检测。所述传感器组件包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器和流量传感器中的至少一个。需要说明的是，本实用新型对传感器组件的种类和数量不作具体限定。通过参数测量模块5，可以提供检测环境的温度、湿度、压力和流量信息，以确保检测条件的稳定。

进一步地，本实用新型通过处理器3对利用空芯波导二维红外光谱检测装置1所采集的光谱数据进行处理，以对主流烟气的特征气体浓度和卷烟品质分类等进行实时分析。

进一步地，所述控制模块7包括基于恩智浦的MK60芯片的嵌入式控制系统。这种芯片具有多路可任意配置工作方式的引脚，便于根据各模块在电路板上分布来配置工作模式，同时，芯片主频及可配置的中断向量表也可以满足空芯波导二维红外光谱检测装置1的数据分析及控制需求。在本实用新型中，控制模块7的作用，一方面是对本实用新型的空芯波导二维红外光谱检测系统中各个阀门的开启和关闭进行控制，另一方面是采集参数测量模块5中各个传感器所测量的检测数据，并将检测结果发送给处理器3，以使处理器3进行统一处理，得到分析结果，这样可以使控制模块7根据处理器3返回的分析结果，调节各个阀门的开闭和各个气泵的启停等。

更进一步地，所述预警模块4可以根据控制模块7采集的数据情况和处理器3的分析结果进行综合预警分析，并在有异常情况(例如为光谱异常、卷烟品质分类异常等)时发出警报。其中，所述预警模块4例如可以为声光报警器。

在工作中，通过空芯波导二维红外光谱检测装置1对卷烟主流烟气进行检测，得到光谱数据，通过控制模块7采集参数测量模块5所测量的参数检测数据，并将参数检测数据发送给处理器3，以使处理器3进行统一处理，得到分析结果，处理器3将分析结果发送回控制模块7，这样可以使控制模块 7根据处理器3返回的分析结果，调节各个阀门的开闭和各个气泵的启停，通过预警模块4根据控制模块7采集的数据情况和处理器3的分析结果进行综合预警分析，并在有异常情况时发出警报。

由此，相对于现有技术而言，通过空芯波导二维红外光谱检测装置对卷烟主流烟气进行检测，得到中红外光谱数据，能够更高效地提升待测体系的红外吸收强度，从而降低检出限，提高分析的精密度和准确性；通过参数测量模块、控制模块、处理器和预警模块，可以快速地得到主流烟气的实时分析结果和报警信息，并实现对各个阀门的开闭状态的自动化控制，同时便于工作人员及时对异常情况进行处理。

进一步地，所述用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统还包括与所述空芯波导二维红外光谱检测装置1连接的校正模块2，用于对所述空芯波导二维红外光谱检测装置1的光谱检测结果进行校正。其中，本实用新型在一些实施方式中，校正模块2利用可提供标准浓度的校正气体的钢瓶进行校正，作为一个示例而非限定，所述校正气体为CO，其标准浓度例如为1％-4％。在利用空芯波导二维红外光谱检测装置1对主流烟气进行检测前，先通过校正模块2对空芯波导二维红外光谱检测装置1的光谱检测结果进行校正。

进一步地，所述用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统还包括与所述处理器3和所述预警模块4连接的存储模块6。具体地，所述存储模块6可以为大容量的硬盘，用于在本地存储光谱数据。

进一步地，所述用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统还包括与所述控制模块7连接的电源模块8，通过电源模块8，可以提供本实用新型的空芯波导二维红外光谱检测系统所需的所有供电。

更进一步地，所述用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统还包括与所述控制模块连接的人机接口9。其中，所述人机接口9为触控屏，通过触控屏实现可触摸的在线操作，将操作人员的操作指令传输到控制模块7进行运算处理。在预警模块4发出警报时，可以通过人机接口显示对应警报内容和对应的调整措施，调整措施例如为调节阀门开度等。

本实用新型实施例提供的用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，通过空芯波导二维红外光谱检测装置对卷烟主流烟气进行检测，得到中红外光谱数据，能够更高效地提升待测体系的红外吸收强度，从而降低检出限，提高分析的精密度和准确性；通过参数测量模块、控制模块、处理器和预警模块，可以快速地得到主流烟气的实时分析结果和报警信息，并实现对各个阀门的开闭状态的自动化控制，同时便于工作人员及时对异常情况进行处理。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其特征在于，包括：

空芯波导二维红外光谱检测装置、处理器、预警模块、参数测量模块和控制模块，其中，所述空芯波导二维红外光谱检测装置和所述处理器连接，所述处理器分别与所述预警模块和所述控制模块连接，所述预警模块和所述参数测量模块连接。

2.根据权利要求1所述的用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其特征在于，所述控制模块包括基于恩智浦的MK60芯片的嵌入式控制系统。

3.根据权利要求1所述的用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其特征在于，所述参数测量模块包括传感器组件，以对环境参数进行检测。

4.根据权利要求3所述的用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其特征在于，所述传感器组件包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器和流量传感器中的至少一个。

5.根据权利要求1所述的用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其特征在于，所述预警模块包括声光报警器。

6.根据权利要求1所述的用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其特征在于，所述用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统还包括与所述空芯波导二维红外光谱检测装置连接的校正模块，用于对所述空芯波导二维红外光谱检测装置的光谱检测结果进行校正。

7.根据权利要求6所述的用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其特征在于，所述校正模块利用可提供标准浓度的校正气体的钢瓶进行校正。

8.根据权利要求1所述的用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其特征在于，所述用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统还包括与所述处理器和所述预警模块连接的存储模块。

9.根据权利要求1所述的用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其特征在于，所述用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统还包括与所述控制模块连接的电源模块。

10.根据权利要求1所述的用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统，其特征在于，所述用于卷烟主流烟气的空芯波导二维红外光谱检测系统还包括与所述控制模块连接的人机接口。

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