一種可視化煙氣抽吸實驗裝置及其應用方法與流程

2023-05-03 04:14:46 3

本發明涉及抽吸套筒夾具的技術領域，更具體地，涉及一種可視化煙氣抽吸實驗裝置及應用方法。

背景技術：

實驗裝置在實驗數據的準確度方面起著重要作用，現今為了達到準確的實驗數據，很多研究人員都對產品進行反覆的實驗，可是研究人員發現有些數據經常由於放置位置或固定裝置的原因，實驗數據產生很大的浮動，因此可靠的固定裝置在實驗裝置的應用過程中起到不可低估的作用。

如何利用裝置模擬人們在抽菸過程中的抽吸以及釋放的動作，以及模擬煙氣在口腔中的運動狀態是現今人們研究的重點，從而更好地提高煙支的質量以及銷售的收益，提高煙廠的收益。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種可視化煙氣抽吸實驗裝置，通過所述抽吸套筒包括用於煙氣流通的透明管；所述抽吸實驗裝置還包括順序電連接的用於產生雷射粒子的雷射器、拍攝煙氣粒子運動狀態的拍攝機構、第一控制器以及處理器，所述抽吸實驗裝置還包括用於實現煙氣的抽吸和釋放的控制閥的設置，提供了模擬煙氣在口腔中的運動狀態的有效裝置，使得煙氣的觀測具有可觀察以及可量化，便於更好地提高煙支的質量以及銷售的收益，提高煙廠的收益。

為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：

提供一種可視化煙氣抽吸實驗裝置，所述抽吸實驗裝置包括用於抽吸菸氣的抽吸套筒、用於固定抽吸套筒的第一固定裝置、活塞芯杆以及用於固定活塞芯杆的可調節第二固定裝置；所述抽吸套筒包括用於煙氣流通的透明管；所述抽吸實驗裝置還包括順序電連接的用於產生雷射粒子的雷射器、拍攝煙氣粒子運動狀態的拍攝機構、第一控制器以及處理器，所述抽吸實驗裝置還包括用於實現煙氣的抽吸和釋放的控制閥，所述抽吸實驗裝置還包括用於控制第二固定裝置的第二控制器。

本發明通過所述抽吸套筒包括用於煙氣流通的透明管；所述抽吸實驗裝置還包括順序電連接的用於產生雷射粒子的雷射器、拍攝煙氣粒子運動狀態的拍攝機構、第一控制器以及處理器，所述抽吸實驗裝置還包括用於實現煙氣的抽吸和釋放的控制閥的設置，提供了模擬煙氣在口腔中的運動狀態的有效裝置，使得煙氣的觀測具有可觀測性以及可量化性，便於更好地提高煙支的質量以及銷售的收益，提高煙廠的收益。

優選地，所述雷射器為ndyag雷射器，所述雷射器的頻率為12hz~17hz。

優選地，所述第二控制器為設有plc控制程序的控制箱，所述控制箱設有用於啟動第二固定裝置的步進電機。

本發明還提供一種可視化煙氣抽吸實驗裝置的應用方法，所述應用方法的步驟如下：

（1）首先，將煙支放置在抽吸套筒的透明管的管口處，並且第一固定裝置將煙支進行固定；具體地，將煙支放置在金屬菸嘴上，金屬菸嘴固定在單向閥41進口端，單向閥41出口端固定在抽吸套筒管口處，同時做好密封；

（2）其次，將煙支點燃，待煙氣流通穩定一段時間，通過控制箱的plc程序啟動步進電機，第二固定裝置運動帶動活塞芯杆運動，活塞芯杆在抽吸套筒內運動，抽吸套筒上有對煙氣只進不出和只出不進的兩個單向閥，從而實現煙氣的抽吸和釋放；具體地，步進電機運動帶動第二固定裝置運動，第二固定裝置運動帶動活塞芯杆在抽吸套筒內運動；

（3）再次，將雷射器開啟，雷射透過抽吸套筒照射在煙氣上，煙氣中的粒子相作為拍攝的示蹤粒子，第一控制器控制拍攝機構進行連拍，並且拍攝機構將拍攝圖片信號發送至第一控制器，第一控制器將圖片信號發送至處理器進行處理，實現煙氣流速的檢測。

優選地，所述步驟（2）中的抽吸頻率為59.5s～60.5s，所述抽吸套筒的容量為120ml~125ml。

優選地，所述可視化煙氣抽吸實驗裝置設有溫度控制器，所述溫度控制器控制的溫度為21℃~23℃，相對溼度為55%~65%，風速達到0.17m/s~0.23m/s。

優選地，所述控制閥為三通換向閥。這樣設置是為了更加形象的模擬人體吸菸的過程，提高了檢測的真實性和有效性。

優選地，所述三通換向閥分別接有隻進不出的第一單向閥和只出不進的第二單向閥；所述第一單向閥為用於煙氣在抽吸狀態下進入抽吸套筒內的水平單向閥和第二單向閥為用於煙氣排出的豎直單向閥。

優選地，所述步驟（2）中的煙支點燃穩定一段時間後，抽吸套筒對煙氣的抽吸與拍攝機構的拍攝同時進行。

優選地，所述煙支的點燃採用輻射均勻點火。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明通過所述抽吸套筒採用可觀測煙氣流通的透明玻璃管；所述抽吸實驗裝置還包括順序電連接的用於產生雷射片光的雷射器、拍攝煙氣粒子運動狀態的拍攝機構、第一控制器以及處理器，所述抽吸實驗裝置還包括用於實現煙氣的抽吸和釋放的控制閥的設置，提供了模擬煙氣在口腔中的運動狀態的有效裝置，使得煙氣的觀測具有可觀察以及可量化，便於更好地提高煙支的質量以及銷售的收益，提高煙廠的收益。

同時本發明還提供一種可視化煙氣抽吸實驗裝置的應用方法，通過設置使得煙支燃燒過程產生的煙氣得以拍攝模擬，從而便於進行數據處理，使得煙氣的觀測具有可觀測性以及可量化性，便於更好地提高煙支的質量以及銷售的收益，提高煙廠的收益。

附圖說明

圖1為實施例可視化煙氣抽吸實驗裝置的結構示意圖。

圖2為可視化煙氣抽吸實驗裝置的應用方法的流程圖。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明作進一步的說明。其中，附圖僅用於示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實物圖，不能理解為對本專利的限制；為了更好地說明本發明的實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，並不代表實際產品的尺寸；對本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。

本發明實施例的附圖中相同或相似的標號對應相同或相似的部件；在本發明的描述中，需要理解的是，若有術語「上」、「下」、「左」、「右」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此附圖中描述位置關係的用語僅用於示例性說明，不能理解為對本專利的限制，對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。

實施例

如圖1至2所示為可視化煙氣抽吸實驗裝置及應用方法的實施例，所述抽吸實驗裝置包括用於抽吸菸氣的抽吸套筒、用於固定抽吸套筒的第一固定裝置、活塞芯杆以及用於固定活塞芯杆的可調節第二固定裝置；所述抽吸套筒包括用於煙氣流通的透明管；所述抽吸實驗裝置還包括順序電連接的用於產生雷射粒子的雷射器、拍攝煙氣粒子運動狀態的拍攝機構、第一控制器以及處理器，所述抽吸實驗裝置還包括用於實現煙氣的抽吸和釋放的控制閥，所述抽吸實驗裝置還包括用於控制第二固定裝置的第二控制器。

具體地，所述雷射器為ndyag雷射器，所述雷射器的頻率為12hz~17hz。

其中，所述第二控制器為設有plc控制程序的控制箱，所述控制箱設有用於啟動第二固定裝置的步進電機。

本發明還提供一種可視化煙氣抽吸實驗裝置的應用方法，所述應用方法的步驟如下：

（1）首先，將煙支放置在抽吸套筒的透明管的管口處，並且用第一固定裝置將煙支進行固定；具體地，將煙支放置在金屬菸嘴上，金屬菸嘴固定在單向閥41進口端，單向閥41出口端固定在抽吸套筒管口處，同時做好密封；

（2）其次，將煙支點燃，待煙氣流通穩定一段時間，通過控制箱1的plc程序啟動步進電機，第二固定裝置2運動帶動活塞芯杆3運動，活塞芯杆在抽吸套筒內運動，抽吸套筒上有對煙氣只進不出單向閥41和只出不進的單向閥42，從而實現煙氣的抽吸和釋放；具體地，步進電機運動帶動第二固定裝置運動，第二固定裝置運動帶動活塞芯杆在抽吸套筒內運動；

（3）再次，將雷射器5開啟，雷射透過抽吸套筒照射在煙氣上，煙氣中的粒子相作為拍攝的示蹤粒子，第一控制器6控制拍攝機構7進行連拍，並且拍攝機構7將拍攝圖片信號發送至第一控制器6，第一控制器6將圖片信號發送至處理器8進行處理，實現煙氣流速的檢測。

優選地，所述步驟（2）中的抽吸頻率為59.5s～60.5s，所述抽吸套筒的容量為120ml~125ml。

其中，所述可視化煙氣抽吸實驗裝置設有溫度控制器，所述溫度控制器控制的溫度為21℃~23℃，相對溼度為55%~65%，風速達到0.17m/s~0.23m/s。

另外，所述控制閥為三通換向閥。其中，所述三通換向閥分別接有隻進不出的第一單向閥和只出不進的第二單向閥；所述第一單向閥為用於煙氣在抽吸狀態下進入抽吸套筒內的水平單向閥和第二單向閥為用於煙氣排出的豎直單向閥。

另外，所述步驟（2）中的煙支點燃穩定一段時間後，抽吸套筒對煙氣的抽吸與拍攝機構的拍攝同時進行。其中，所述煙支的點燃採用輻射均勻點火。

需要說明的是，具體的實驗步驟為：

（1）開機，檢查設備連接是否正確；調整可視化煙氣抽吸實驗裝置的位置，以方便拍攝機構對抽吸套筒內的煙氣進行拍攝；

（2）蓋上鏡頭蓋，將雷射器強度調低（具體地，將鏡頭蓋上濾光片，調低雷射器強度），使用內觸發使雷射器laser1發出雷射，提高雷射強度至肉眼可見，調節至水平，並使雷射水平片光照射到抽吸套筒的中部位置。此時，水平片光照射到套筒內形成的平面即為測量平面；

（3）將尺子置於水平片光面（即讓雷射穿過尺子平面），對測量平面進行標定；

（4）關閉雷射器，打開拍攝機構的鏡頭，具體地，取下拍攝機構的濾光片運行軟體切換到採集模式，調節光圈和焦距拍攝步驟（3）中的標定靶尺。選擇單幀拍攝模式，採集一張圖片；

（5）將步驟（4）中得到的圖片進行標定；

（6）將鏡頭蓋上濾光片，使用電腦控制雷射器做好發射雷射準備，調節雷射的強度，使具有較好的拍攝效果；

（7）設置plc控制箱上步進電機的頻率，將電機的運動設置為自動控制，電機運動時間設置為2s；

（8）點燃煙支；待煙支燃燒穩定一段時間後，通過plc控制箱啟動電機抽吸菸氣，在啟動電機的同時通過電腦啟動雷射發射和第一控制器控制拍攝機構進行連拍，通過第一控制器採集一定數量的圖片（一般30~100張），並保存；

（9）處理器對煙氣圖片進行處理，得到煙氣的流動速度。

顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護範圍之內。