专利名称：一种卷烟燃吸温度分布检测的数据采集、控制方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明属于卷烟燃吸指标检测技术领域，具体涉及一种卷烟燃吸温度分布检测的 数据采集、控制方法及其系统。
背景技术：
卷烟燃吸温度分布是影响卷烟烟气化学形成的重要因素，是反映烟草发生何种种 类和程度化学反应和物理过程的重要指标，是反映卷烟品质最重要的参数之一，同时也是 反映卷烟材料、添加剂、吸食环境等对感官质量影响的重要指标之一。测定卷烟燃吸过程中 温度分布对研究卷烟烟气气溶胶的形成、传递以及最终烟气的组成都具有重要意义。国外 此类工作开展较早，英美烟草公司R. R. Baker测绘出燃烧的卷烟在阴燃和抽吸时的温度分 布，国内主要是郑州烟草研究院李斌、江威等、上海烟草公司郑赛晶等利用微细热电偶检测 得到燃烧过程中温度分布。并分析了燃烧温度与气相温度的关系。目前在卷烟燃吸过程温 度场测试方面，尚没有商业化的测试仪器。通过文献调研，用于测定卷烟燃烧温度的方法可 分为两种第一，接触式测温，即通过温度传感器与数据采集系统以及对数据的后处理联合 测试。第二，非接触式测温，通过红外热成像仪对卷烟燃烧锥温度场进行测试。两种方法所 测试的内容是相互补充的，第一种方法是测试卷烟燃吸过程中内部气相温度，而第二种方 法是依据物质自身辐射的红外能量来测量，只能测试卷烟燃烧锥表面温度，不能直接测量 内部温度。由于第一种方法在实施过程中需要用到数支(> 6)较细的温度传感器，即微细 热电偶或是微细的光导纤维，所以在实验中人为或环境的微小波动会引起温度传感器位置 的波动，造成测试数据的偏差。基于这两种检测方法，前人做了大量的研究工作，形成了一些研究用的检测装置 和方法。英美烟草公司R. R. Baker (nature, 1974)利用多支石英管隔离钼铑与钼形成热电 偶与微细的光导纤维(< Φ0.5πιπι)检测了卷烟燃吸中的温度分布，这为卷烟燃吸过程中内 部温度分布的测定确定了基本的方法。其中并未叙述检测时如何将检测得到的数据进行采集。由云南瑞升烟草技术有限公司申请的发明专利(2006100010926.4)和上海烟 草(集团)公司的实用新型(200420114253.3)开发了一种用于卷烟燃吸过程温度的检 测元器件(即微细热电偶)，其制作的技术方案为采用钼丝与钼铑合金丝，其中绝缘材 料采用石英毛细管。优点为耐高温，性能稳定，不易氧化等。此类传感器的发明为检测卷 烟燃吸温度提供的基本元器件，是检测温度时传感器选择时的方案之一。同时发明专利 (2006100010926. 4)中介绍了如何将薄膜绝缘感温探头应用于测定卷烟燃吸中内部动态温 度，即燃烧温度的测量，其主要描述为感温探头的信号端输入到温度捕集器的模数转换电 路的输入端组，输出信号进入数字信号处理器进行信号处理，再经模数转换电路传输到控 制计算器。该发明的优点为能够动态的将燃烧温度动态采集。但该专利并未详细说明数据采集的频率，采集时间如何确定，采集方法能否与吸烟机的吸烟过程联用等等，这些均会造 成在采集数据时人为误差的影响。综上所述，由于卷烟燃吸中温度分布的检测是在吸烟机上进行，测温装置与各种 形式的吸烟机如何匹配的问题，在相关文献与专利说明方面未见报道。所以需要解决数据 采集系统准确、快速、稳定、无衰减，同时数采设置的工艺参数不能与吸烟机联用等问题。这 些问题的解决有助于整个检测过程实现自动化、标准化、最小的人为影响等关键技术。本发 明针对以上分析得到的需要解决的关键技术问题，提供一种与吸烟机运行程序联用的卷烟 燃吸温度分布检测仪的数据采集及控制方法。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术状况而提供一种与吸烟机运行程序联用的卷 烟燃吸温度分布检测的数据采集、控制方法及其系统，以满足研究者和质量检测人员检测 卷烟燃吸过程中温度分布的需要。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的本发明的烟燃吸温度分布检测的数 据采集、控制方法，通过η组温度传感器组、补偿导线、信号调理模块、高速采集卡、计算机 及测试控制软件、吸烟机、感应元件组合实现，其工作步骤具体如下首先对打开计算机中的检测过程控制软件，进入系统操作界面，对本次测试中所 采用的工艺参数设置进行人工输入，然后，在吸烟机中装载测试样品，启动吸烟机，开始工 作，感应元件将吸烟机相关信息采集至高速采集卡内，通过高速采集卡I/O通道，将此信息 传输至计算机中的控制程序，与工艺参数的设定相比，若满足条件后，开始数据记录，若不 满足，则继续等待；其数据信息的来源是通过多组温度传感器组经补偿导线传输至信号调 理模块，对信号调理后，将信号传输至高速采集卡中模拟量采集端口，由高速采集卡传输至 计算机测试控制软件中，将满足工艺参数设置要求的数据记录保存，当达到工艺参数设置 要求的停止条件时，中止数据采集，测试控制程序将按要求保存结果，保存的多组结果可以 方便进行后处理分析。在本发明中，所述温度传感器组数量根据用户需要设置；所述工艺参数包括开 始采集口数或时间、中止采集口数或时间、数采频率等信息；所述计算机相关信息主要包括 吸烟过程进行到了何种程度。本发明的卷烟燃吸温度分布检测的数据采集、控制系统，包括依次连接的η组温 度传感器、信号调理模块、高速采集卡、感应元件和计算机测试控制软件，温度传感器与信 号调理模块通过补偿导线连接，高速采集卡的模拟量采集端口与信号调理模块连接，高速 采集卡I/O通道通过感应元件采集吸烟机相关信息，当感应元件收到的吸烟机相关信息由 计算机控制软件与预先所设定的工艺参数相比满足条件后，计算机软件将通过温度传感 器、信号调理模块、高速采集卡的模拟量采集端口记录数据并保存。所述温度传感器为热电偶。本发明具有如下优点数据采集与控制系统的设计实现了准确、快速、稳定、无衰减数据采集，同时能够 根据用户需要设定采集的工艺参数，实现了该检测仪与吸烟机的工作条件的有效联用，克 服了人为操作中对检测结果的影响。
图1为多组温度传感器组检测中的数据采集及控制系统装置图。图2为多组温度传感器组检测中的数据采集及控制原理图。图3为多组温度传感器组检测中的数据采集控制软件主界面。图4为多组温度传感器检测数据表截图。图5为针对卷烟燃吸检测后的得到的温度分布后图像处理分析图。图6为温度分布检测部件示意图。图1中1.吸烟机；2. η组(用户根据检测要求设置或安装连接)温度传感器； 3.补偿导线；4.信号调理模块；5.高速采集卡(> 100MHz) ；5_1.高速采集卡中模拟量采 集端口 ；5_2.高速采集卡I/O通道；6计算机及测试控制软件；7.感应元件；17.连接电缆。图3中8.工艺参数设置；9.程序运行开始停止开关；10.数据记录。图6中11.被测卷烟；12.联用式配合插件；13.吸烟机配合插件与温度传感器连 接部件；14.温度传感器组压板；15.固定螺母；16.多针快插接头。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步详细说明。如图所示卷烟燃吸温度分布检测中的数据采集及控制方法通过η组(用户根据 检测要求设置或安装连接)温度传感器2、补偿导线3、信号调理模块4、高速采集卡(> 100MHz) 5、计算机及测试控制软件6、吸烟机1、感应元件7组合实现。结合图1，2，3，其间各 部件的连接与传输是通过连接电缆连接。其工作过程可描述为首先将制作好的温度分布 检测部件(图6)，安装至吸烟机1 ；打开计算机中的测试控制软件6，进入系统操作界面(图 3)，对本次测试中所采用的工艺参数设置8进行人工输入(工艺参数设置8如开始采集口 数或时间、中止采集口数或时间、数采频率等信息)(图3)，然后，启动吸烟机1，开始工作， 感应元件7将吸烟机1相关信息采集至高速采集卡5内，通过高速采集卡I/O通道5_2，将 此信息传输至计算机中的控制程序6，与工艺参数8的设定相比，若满足条件后，开始数据 记录10，若不满足，则继续等待。其数据信息的来源是通过多组温度传感器2经补偿导线 3传输至信号调理模块4，对信号调理后，将信号传输至高速采集卡中模拟量采集端口 5_1， 由高速采集卡5传输至计算机测试控制软件6中，将满足工艺参数设置8要求的数据记录 10保存，当达到工艺参数设置8要求的停止条件时，中止数据采集，测试控制程序将按要求 保存结果(图4)，保存的多组结果可以方便进行后处理分析(图5)，数据分析的条件为8 支不同卷烟纸透气度的卷烟第三口抽吸过程中Is时刻的温度分布对比图)。
权利要求
1.一种卷烟燃吸温度分布检测的数据采集、控制方法，其特征在于通过η组温度传感 器组、补偿导线、信号调理模块、高速采集卡、计算机及测试控制软件、吸烟机、感应元件组 合实现，其工作步骤具体如下首先对打开计算机中的检测过程控制软件，进入系统操作界面，对本次测试中所采用 的工艺参数设置进行人工输入，然后，在吸烟机中装载测试样品，启动吸烟机，开始工作，感 应元件将吸烟机相关信息采集至高速采集卡内，通过高速采集卡I/O通道，将此信息传输 至计算机中的控制程序，与工艺参数的设定相比，若满足条件后，开始数据记录，若不满足， 则继续等待；其数据信息的来源是通过多组温度传感器组经补偿导线传输至信号调理模 块，对信号调理后，将信号传输至高速采集卡中模拟量采集端口，由高速采集卡传输至计算 机测试控制软件中，将满足工艺参数设置要求的数据记录保存，当达到工艺参数设置要求 的停止条件时，中止数据采集，测试控制程序将按要求保存结果，保存的多组结果可以方便 进行后处理分析。
2.根据权利要求1所述的卷烟燃吸温度分布检测的数据采集、控制方法，其特征在于 所述温度传感器组数量根据用户需要设置。
3.根据权利要求1所述的卷烟燃吸温度分布检测的数据采集、控制方法，其特征在于 所述工艺参数包括开始采集口数或时间、中止采集口数或时间、数采频率等信息
4.根据权利要求1所述的卷烟燃吸温度分布检测的数据采集、控制方法，其特征在于 所述计算机相关信息主要包括吸烟过程进行到了何种程度。
5.一种权利要求1所述的卷烟燃吸温度分布检测的数据采集、控制系统，其特征在于 包括依次连接的η组温度传感器、信号调理模块、高速采集卡、感应元件和计算机测试控制 软件，温度传感器与信号调理模块通过补偿导线连接，高速采集卡的模拟量采集端口与信 号调理模块连接，高速采集卡I/O通道通过感应元件采集吸烟机相关信息，当感应元件收 到的吸烟机相关信息由计算机控制软件与预先所设定的工艺参数相比满足条件后，计算机 软件将通过温度传感器、信号调理模块、高速采集卡的模拟量采集端口记录数据并保存。
6.根据权利要求5所述的数据采集、控制系统，其特征在于温度传感器为热电偶。
全文摘要
一种卷烟燃吸温度分布检测的数据采集、控制方法及其系统，其特征在于通过n组温度传感器组、补偿导线、信号调理模块、高速采集卡、计算机及测试控制软件、吸烟机、感应元件组合实现。本发明的优点是提供了一种与吸烟机运行程序联用的卷烟燃吸温度分布检测的数据采集、控制方法，可满足研究者和质量检测人员检测卷烟燃吸过程中温度分布的需要，数据采集与控制系统的设计实现了准确、快速、稳定、无衰减数据采集，同时能够根据用户需要设定采集的工艺参数，实现了该检测仪与吸烟机的工作条件的有效联用，克服了人为操作中对检测结果的影响。
文档编号G01K13/02GK102103025SQ20101056471
公开日2011年6月22日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者张彩云, 徐大勇, 李斌, 王兵, 罗登山, 袁东伟 申请人:中国烟草总公司郑州烟草研究院