一种用于雪茄烟连续抽吸过程温度分布的检测方法与流程

本发明涉及雪茄烟燃烧温度的检测方法，特别是一种用于雪茄烟连续抽吸过程温度分布的检测方法。

背景技术：

1、雪茄烟作为一种特殊的烟制品，凭借其吃味浓、劲头大、香气馥郁和焦油量少的特点，在国内逐渐成为一种流行的消费。但是与国外雪茄烟相比，国产雪茄烟在雪茄市场仍然缺乏竞争力，未来发展空间潜力巨大。目前，为了改善雪茄烟的品质，国产雪茄的研究主要集中在对雪茄烟的种植和发酵工艺方面，对雪茄烟原料燃烧特性的研究较为薄弱。然而，雪茄烟抽吸过程中的原料燃烧特性，例如雪茄烟连续抽吸时燃烧锥内部温度场的分布，与燃烧时所发生的的一系列化学反应和物理变化密切相关，是影响雪茄烟烟气品质、提升国产雪茄市场竞争力的重要因素。因此，深入研究雪茄烟燃烧过程的温度分布对明确雪茄烟叶原料的燃烧特性、指导雪茄烟配方设计、生产能满足消费者日益增长的个性化、多元化消费需求的国产雪茄意义重大。

2、对于温度分布的检测，前人的大量工作集中在对卷烟燃吸温度分布的检测与表征方法的探究，主要用红外热成像技术和热电偶两种方法采集温度数据。由于红外线对烟支的穿透能力差，红外热成像技术只能获得烟支燃烧锥表面温度，不适用于烟支内部温度分布的检测。因此，热电偶测温技术是获得烟支内部温度数据的主要方法。

3、由郑州烟草研究院李斌等申请的发明专利（201210060868.1）提出了一种卷烟燃吸过程温度分布的检测方法，该方法利用若干热电偶温度检测的网格节点中某一轴向位置和不同深度、某时刻、烟支静燃时的检测温度数据为基准，在特定深度检测时，达到该温度启动抽烟机抽吸，使抽吸前燃烧状态保持良好的一致性获得卷烟燃吸过程温度分布图。由于雪茄烟与卷烟大不相同，雪茄烟不含助燃剂，超过2～3min不抽吸就会自动熄灭，无法持续静燃至达到启动温度开始抽吸。因此，该卷烟燃吸过程温度分布的检测方法并不适用于雪茄烟。

4、综上所述，雪茄烟因其与卷烟燃烧特性的差异需要开发一种全新的雪茄烟抽吸过程烟温度分布检测方法，以保证抽吸时刻的一致性。主要存在的关键问题：1、温度分布检测点的确定，包括轴向位置和径向深度；2、原始数据无法直接用来插值计算，需要进行预处理确保抽吸时刻的一致性；3、卷烟燃吸过程温度分布的检测方法中利用启动温度确定抽吸基准的方法不适用于雪茄烟，雪茄烟需要探索新的确保抽吸基准的方法；4、只得到雪茄烟温度场信息对研究雪茄烟燃烧机制和烟气生成机制还稍显不足。本发明针对以上关键技术问题，结合雪茄烟的燃烧特点和卷烟燃吸过程温度分布检测方法，发明了一种用于雪茄烟连续抽吸过程温度分布的检测方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述分析所需要解决的关键问题，结合雪茄烟的燃烧特点和卷烟燃烧的温度分布检测方法，开发一种适用于雪茄烟连续抽吸过程温度分布的检测方法。

2、本发明目的通过以下技术措施实现:本发明用于雪茄烟连续抽吸过程温度分布的检测方法，包括以下步骤：

3、（1）温度分布检测点的确定

4、将雪茄烟支沿半径方向等分为若干个深度（可分为5个深度），每个深度的轴向设置不低于14个检测点，间隔不低于2mm，检测轴向位置选择在烟支密度较为均匀的距雪茄烟燃烧端30～60mm之间，如此，在雪茄烟纵剖面上均匀分布形成若干个网格节点；

5、（2）抽吸基准的确定

6、选取烟支密度较为均匀的距雪茄烟燃烧端30～60mm之间的任意一点打孔并插入一支热电偶作为基准热电偶，每个深度轴向位置检测点需要插入的热电偶为检测热电偶，所有检测热电偶集成在一个热电偶模块上。在对雪茄烟支特定深度的抽吸温度进行检测时，基准热电偶的插入位置始终固定不变，检测热电偶模块的插入位置随检测深度的不同而改变。因此，每个径向深度所获得的温度曲线包括所有轴向检测点的温度曲线及基准热电偶的温度曲线。为保证抽吸时刻的一致性，选取某一深度检测时基准热电偶测定的温度曲线为基准曲线，将其他深度下基准热电偶测定的温度曲线通过最大相关系数法沿抽吸时间坐标轴平移相应位移至其与基准曲线相关系数最大，记录该深度下基准热电偶的温度曲线平移的位移，再将该深度下轴向位置每个检测点的温度曲线都沿抽吸时间坐标轴平移与该深度下基准热电偶的温度曲线平移距离相同的位移。在对每一深度下轴向位置每个检测点的温度曲线进行平移处理后得到每一深度下所有检测点的新温度曲线图。每个深度下所有检测点的新温度曲线图的抽吸0点时刻对应的雪茄烟的燃烧状态是一致的，新温度曲线的抽吸0点可以视作雪茄烟的抽吸基准。

7、（3）多次重复试验的原始温度数据的平移平均

8、对于同一深度进行多次重复试验，为保证抽吸时刻的一致性，对多次重复试验的原始数据进行平移平均处理。同一深度多次重复试验的温度曲线平移的方法可以用费马点平移法处理，也可以用最大相关系数法平移处理。

9、①、费马点平移法的具体实施过程为，每条温度曲线有且仅有一个距离该曲线距离和最小的点，称为费马点。对于同一深度多次重复试验的数据，先确定每次试验温度曲线的费马点，其横坐标记为xi，求多个横坐标的平均值x0，平移温度曲线使其费马点的横坐标xi至x0处，对于同一时刻多个温度数据通过二倍标准差剔除异常值后取平均，得到一条新的温度曲线，对数据进行保存时可以根据需求设置抽吸前后一定温度范围的温度数据。

10、②、最大相关系数平移法的具体实施过程为，对于同一深度多次重复试验，以其中某次重复试验的温度曲线为基准温度曲线（一般选取第一次重复试验的温度曲线），沿横坐标平移其余重复试验温度曲线至与基准温度曲线相关系数最大，对于同一时刻多个温度数据通过二倍标准差剔除异常值后取平均，得到一条新的温度曲线，对数据进行保存时可以根据需求设置抽吸前后一定温度范围的温度数据。

11、本发明的优点在于：1、提供了一种可标准化的雪茄烟连续抽吸过程温度分布检测的方法；2、对于雪茄烟抽吸过程中不同深度的温度检测试验如何确保抽吸时刻一致性的问题创新性的提出了利用固定基准热电偶，并对其温度曲线进行最大相关系数平移的解决方法，解决了雪茄烟无法采用传统卷烟以启动温度为抽吸基准进行温度分布检测的技术难题；3.标准化的检测与数据预处理方法能够给检测者的后续分析提供更丰富的信息，为研究雪茄烟的燃烧机理及烟气生成等提供基础数据支持。

技术特征：

1.一种用于雪茄烟连续抽吸过程温度分布的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于雪茄烟连续抽吸过程温度分布的检测方法，其特征在于：所述基准热电偶一般选取烟支中心轴向位置靠近燃烧端的第一个节点。

3.根据权利要求1所述的用于雪茄烟连续抽吸过程温度分布的检测方法，其特征在于：所述费马点平移法的具体实施过程为，每条温度曲线有且仅有一个距离该曲线距离和最小的点，称为费马点；对于同一深度多次重复试验的数据，先确定每次试验温度曲线的费马点，其横坐标记为xi，求多个横坐标的平均值x0，平移温度曲线使其费马点的横坐标xi至x0处，对于同一时刻多个温度数据通过二倍标准差剔除异常值后取平均，得到一条新的温度曲线。

4.根据权利要求1所述的用于雪茄烟连续抽吸过程温度分布的检测方法，其特征在于：所述最大相关系数法平移的具体实施过程为，对于同一深度多次重复试验，以其中某次重复试验的温度曲线为基准温度曲线，一般选取第一次重复试验的温度曲线为基准温度曲线，沿横坐标平移其余重复试验温度曲线至与基准温度曲线相关系数最大，对于同一时刻多个温度数据通过二倍标准差剔除异常值后取平均，得到一条新的温度曲线。

技术总结
一种用于雪茄烟连续抽吸过程温度分布的检测方法，包括以下步骤：1）温度分布检测点的确定；2）抽吸基准的确定；3）多次重复试验的原始温度数据的平移平均；本发明的优点是：1、提供了一种可标准化的雪茄烟连续抽吸过程温度分布检测的方法；2、对于雪茄烟抽吸过程中不同深度的温度检测试验如何确保抽吸基准的问题创新性的提出了利用固定基准热电偶，并对其温度曲线进行最大相关系数平移的解决方法，解决了雪茄烟无法采用传统卷烟以启动温度为抽吸基准进行温度分布检测的技术难题；3.标准化的检测与数据预处理方法能够给检测者的后续分析提供更丰富的信息，为研究雪茄烟的燃烧机理及烟气生成等提供基础数据支持。

技术研发人员：王乐,刘雪萍,张齐,鲁端峰,乔学义,朱文魁,徐波,张大波,李斌,王兵
受保护的技术使用者：中国烟草总公司郑州烟草研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22