微波检测爆珠滤棒质量缺陷的方法及其装置与流程

本发明涉及一种利用微波检测产品内部结构的技术。

背景技术：

目前，随着卷烟产品的创新与发展，爆珠滤棒的市场占比越来越大。爆珠滤棒产品质量不断提升，爆珠作为一种特殊填充物在爆珠滤棒生产中有填充遗漏、挤压破损等风险，造成爆珠滤棒放置一段时间后出现爆珠干瘪等不合格品。由于用肉眼及其常见的光电技术难以精准的观察到爆珠滤棒中爆珠的存在及其质量状况，如何检测成品爆珠滤棒的质量情况，比如爆珠缺失、干瘪、相位漂移等缺陷，成为爆珠滤棒生产的一道难题。

专利申请号为2017100752609的发明公开了一种金属板件表面腐蚀缺陷检测和评估的微波检测探头及方法，属于无损检测技术领域；微波检测探头由无底面的长方体金属盒型金属罩和固定在金属罩一个窄边侧面上的两只射频同轴连接器组成；检测时，微波在微波检测探头和待测金属板件组成的波导管中传播，当金属板件表面存在腐蚀缺陷时，波导体积变化，影响波导管内电场和磁场的分布，导致检测到的共振频率携带有与腐蚀缺陷腐蚀量有关的信息。

专利公布号为cn101363805的发明公开了一种铝箔包装缺件微波检测方法及其检测仪。该方法是利用特定频率的微波信号对不同物件的反射和透射特性，通过检测回波信号的幅相特性判别整箱整包内物品的缺件现象，以适当的电信号输出来判断是否缺件。

上述两发明给予本发明的技术方案一些借鉴，当然上述方法不适用于介质中含有液体的物件以及物件具有多种类型缺陷的检测判定。

技术实现要素：

发明目的：提供一种采用无损检测就能快速准确检测出预埋的爆珠状况的微波检测爆珠滤棒质量缺陷的方法。

本发明采用以下技术解决方案：利用微波技术来检测判断爆珠滤棒中爆珠（或称胶囊，由囊壁密封包裹液体构成）的存在状态，爆珠是否存在、爆珠排列位置是否正确、爆珠有多少数量，以及每一个爆珠自身是否破损等等。

原理：由于爆珠内部液体和滤芯丝束的介电常数差异很大，当含有爆珠的滤棒进入微波发生器的谐振腔内时，爆珠所在位置与无爆珠位置的滤棒在微波腔体内的微波波形（波幅、波长、相位或及其衰减、偏移）的不同，据此可以识别爆珠在滤棒中的存在形态（有无、位置、大小、变形）。

其装置为具有滤棒轴向移动轨道、微波发生器（其中部具有圆柱形谐振腔）、控制器、示波器等波形采集部件。轴向移动轨道与圆柱形谐振腔的轴向具有基本相同的方向，并穿越圆柱形谐振腔，不与圆柱形谐振腔的腔壁接触（避免滤棒被摩擦或挤压变形），圆柱形谐振腔的两端最好设置有阻挡光线或者外来波干扰的帘布，既不妨碍滤棒沿着轴向移动轨道进出，又避免对测量使用的微波发生干扰。控制器通过信号线路连接微波发生器，并能采集其微波扫描信号；控制器通过显示线路连接示波器等波形采集部件，能够处理并输出波形。

具体采用如下工艺步骤：

1）用无爆珠滤棒、含正常数量正常位置爆珠的滤棒、爆珠位置偏移的滤棒、爆珠局部缺失的滤棒、爆珠过于密集的滤棒、爆珠破损的滤棒，等等用微波发生器进行断层扫描，分别获取扫描波形，制作标准图表；

2）将待检测的爆珠滤棒在微波发生器的谐振腔内做轴向移动；

3）采用微波对移动的爆珠滤棒进行断层扫描，用示波器或其它波形采集装置采集微波扫描获得的波形；

4）将采集到的微波图形，与标准图表进行比对分析，确定滤棒中爆珠分布的形态（位置、数量、形态等）是否异常。

本发明中，工艺步骤2）采用匀速直线移动，以便根据波距准确判定步骤4）中的位置偏移量。

本发明中，如果爆珠内是采用与标准爆珠相同的液体介质，通过波幅的大小对比，可以判断爆珠的粒径（或者其中的液体含量）与标准爆珠粒径的差距。

如果爆珠内是采用不同的液体介质（如添加了特殊香料添加剂），通过波幅的大小对比，可以判断爆珠内液体的介电常数与标准液体介电常数的差距，由此计算判断特殊添加剂的介电常数，并以此可以分析判断添加剂的材质（比如香料添加剂的成份）。当然，这需要事先获知不同香料添加剂的介电常数。

本发明方法，为后续大生产中利用微波技术来检测爆珠滤棒质量缺陷成为可能。它采用无接触、响应快的检测方式，具有对爆珠滤棒检测的破坏率低、识别率高的先天优势。利用此技术分拣成品的爆珠滤棒，自动完成爆珠滤棒的质量缺陷检测，剔除掉爆珠缺失、爆珠干瘪、爆珠偏移等废品滤棒。

本发明具有以下有益效果：

1、该方法利用微波技术能快速、无接触的检测爆珠滤棒中的爆珠数目、爆珠分布状态（位置）、爆珠滤棒中爆珠液体含量的多少。

2、无需剥开或者剖切滤棒，无损检测，尤其适用于爆珠预埋在醋纤滤

芯中时的情形，节约原材料，降低检测成本。

3、设备简单，操作便利，检测效率高。微波检测装置可替代人工挑选爆珠滤棒耗时耗力的现象，降低劳动强度，提高检测效率。

附图说明

图1：爆珠滤棒通过微波谐振器检测时的演示图；

图2：正常爆珠滤棒与常见缺陷滤棒的微波信号对比图（标准图表）

图中，1-爆珠滤棒，2-爆珠，3-微波谐振器，4-谐振腔，5-示波器，6-微波扫描图形，7-轴向移动轨道，8-控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

图2为正常爆珠滤棒与常见缺陷滤棒的微波信号对比图，其中，

（1）正常爆珠滤棒与某个爆珠缺失的爆珠滤棒比较，可以得出有爆珠缺失的爆珠滤棒的波形有明显幅度变化。因为爆珠缺失，丝束与爆珠的介电常数差异明显，在微波谐振器中爆珠所含水份能大量吸收微波能量，就可以得出缺失处几乎不振荡的波形。

同理，某一个或者某几个爆珠缺失，均可通过微波谐振器的微波信号检测出明显差异。

（2）正常爆珠滤棒与某个爆珠破损的爆珠滤棒比较，有爆珠破损的微波信号幅度（波幅）与正常爆珠有一定差异。

（3）正常爆珠滤棒与某个爆珠位置偏移的爆珠滤棒比较。缺陷爆珠滤棒匀速通过微波谐振器，得出与正常爆珠滤棒不一致的波形（波长或波峰间距不一致），分辨出正常爆珠滤棒与某个爆珠位置偏移的爆珠滤棒。

同理，某个或者某几个爆珠位置发生偏移，均可通过微波谐振器的微波信号检测出明显差异。

（4）正常爆珠滤棒与爆珠多于正常的爆珠滤棒比较。缺陷爆珠滤棒匀速通过微波谐振器，每个单位长度的滤棒中有多于正常爆珠数目的波峰。当爆珠数目多于正常的爆珠滤棒与正常滤棒在经过微波谐振器后，其微波信号能检测出明显差异。

当爆珠滤棒进入如图1所示的微波谐振器中，微波谐振器发射标准频率的微波波形，接收端（如示波器）会根据放入微波谐振器中爆珠滤棒的不同断层位置得出不同的扫描图形，连续进行扫描获得整段滤棒的连续波形。

由此，常见爆珠滤棒的缺陷问题，都可通过微波谐振器后的波形得以辨别。

以上所述仅是本发明方法的直接优选方式，对于本技术领域的微波检测技术，在不脱离本发明技术方法的前提下，还可以做出若干改进和变形，例如：所述方法可以用来检测爆珠的直径的大小，爆珠内液体成分或者添加剂的差异等等，这些功能或后续改进也应可为本发明保护的技术范围。