一種捲菸煙氣自動檢測裝置的製作方法

2023-05-05 04:03:36

本發明屬於捲菸測試設備技術領域，具體涉及一種捲菸煙氣自動檢測裝置。

背景技術：

捲菸煙氣是由捲菸在抽吸過程中通過燃燒、熱解、合成、蒸餾、乾餾等反應形成的氣體，其所導致的健康問題以及公共環境的汙染受到廣泛關注。捲菸煙氣成分十分複雜，目前已發現超過4000種物質，菸草行業對捲菸成品的質量控制要求也越來越嚴格，尤其對焦油、一氧化碳、甲烷以及菸鹼等煙氣參數指標更為嚴格。目前，傳統的捲菸煙氣的檢測大多採用離線的方式，如：氣相色譜儀、離子色譜儀等。這些檢測方法能夠實現捲菸煙氣中的有害物質的定量分析，但是需要將煙氣進行捕集、萃取、分離，前處理步驟複雜，分析過程複雜且耗時較長，難以實現捲菸煙氣的實時、在線、逐口分析，分析結果也僅僅反映的是陳化煙氣的特徵，這給煙氣成分形成機理的相關研究帶來了困難。並且我國的煙支檢測、嘴棒檢測均需人工取樣，並在質檢室進行檢測，因為設備體積較大、適應能力差，對檢測結果的準確性有較大影響，因此難以在生產現場進行實時檢測。基於此情況。

技術實現要素：

針對上述技術問題，本發明提供一種結構簡單、運行穩定可靠、檢測速度快、檢測精度高的捲菸煙氣自動檢測裝置，該裝置能夠實時對捲菸煙氣中目標氣體濃度的逐口在線檢測。

本發明的技術方案如下：一種捲菸煙氣自動檢測裝置，包括捲菸夾持器、抽吸模塊以及煙氣檢測模塊；所述捲菸夾持器與所述抽吸模塊連接，所述抽吸模塊與所述煙氣檢測模塊連接；所述捲菸夾持器內設有過濾片；所述抽吸模塊包括進煙管、出煙管、第一電磁閥、第二電磁閥、活塞、氣體吸收池、第一電機和筒體；所述筒體的前端設有進煙口和出煙口，所述捲菸夾持器通過所述進煙管與所述進煙口連接；所述氣體吸收池通過所述出煙管與所述出煙口連接；所述第一電磁閥設置在所述進煙管上；所述第二電磁閥設置在所述出煙管上；所述筒體內設有活塞和推桿；所述推桿的一端與所述活塞連接，所述推桿的另一端與所述第一電機連接；所述煙氣檢測模塊包括雷射器、光電探測器、光電轉換器、鎖相放大器、a/d轉換電路、單片機控制器和真空泵；所述雷射器設置在所述氣體吸收池內，所述真空泵與所述氣體吸收池連接；所述單片機控制器分別與所述第一電機、雷射器、光電探測器、光電轉換器、鎖相放大器、a/d轉換電路以及真空泵電性連接。

作為優選地，所述煙氣檢測模塊還包括a/d參考電路、lcd液晶顯示單元、鍵盤單元和rs-232單元，所述a/d參考電路與所述a/d轉換電路電性連接；所述lcd液晶顯示單元、鍵盤單元和rs-232單元分別與所述單片機控制器電性連接。

作為優選地，所述捲菸夾持器內設有第一夾緊件、第二夾緊件、連接件和第二電機，所述捲菸夾持器內表面的下部設有滑軌；所述捲菸夾持器的中間設有第一夾緊件和第二夾緊件，且所述第一夾緊件固定在所述捲菸夾持器的內壁，所述第二夾緊件通過連接件與所述第二電機連接，並通過所述第二電機控制所述第二夾緊件沿著所述滑軌移動進而實現夾緊件的鎖緊；所述第二電機與所述單片機控制器電性連接。

作為優選地，所述連接件通過套筒與所述第二電機連接。

作為優選地，所述進煙管和出煙管的兩端均設有密封圈。

作為優選地，所述單片機控制器採用atmega8型號的單片機。

本發明的有益效果：

1、本發明的一種捲菸煙氣自動檢測裝置有操作方便、檢測精度高、能夠對捲菸煙氣中的目標氣體濃度的進行實時、逐口在線檢測。本發明通過所述第一電機驅動活塞完成捲菸的抽吸後，接著所述第一電磁閥關閉，所述第二電磁閥開啟，所述第一電機反轉，煙氣在所述活塞的作用下通過所述第二電磁閥進入處於負壓狀態的氣體吸收池；最後所述第一電磁閥打開，待所述氣體吸收池恢復到預設的大氣壓值後等待檢測。檢測完成後先對所述氣體吸收池進行氮氣吹掃，再通過所述單片機控制器控制所述真空泵開啟，將所述氣體吸收池抽成真空狀態，為下一口煙氣的檢測做好準備。煙氣檢測時，所述雷射器根據煙氣吸收光譜，確定目標氣體吸收峰的中心位置，產生與目標氣體吸收峰的中心位置對應的入射雷射，所述入射雷射通過氣體吸收池，經過多次反射後被聚焦到光電探測器上形成透射雷射，所述光電探測器將捕捉到的透射雷射經過光電轉換器、鎖相放大器和a/d轉換電路後，將轉換得到的雷射數字電信號輸入至所述單片機控制器進行快速、精確地測量和分析。如此反覆即可完成捲菸煙氣中目標氣體濃度的逐口在線檢測。

2、本發明的捲菸煙氣自動檢測裝置作為一種對捲菸或其他菸草製品煙氣的抽吸容量以及煙氣的成分和濃度進行分析所必須的實驗儀器，結構簡單，易於實現。所述捲菸夾持器通過所述第二電機控制所述第二夾緊件移動與第一夾緊件配合，實現夾緊件的鎖緊，能自動夾緊捲菸，效率大大提升。

3、本發明的一種捲菸煙氣自動檢測裝置具有操作方便、檢測精度高、通用性強、運行穩定可靠、人為誤差小的優點，可應用於對捲菸煙氣中的目標氣體進行記錄和分析。

附圖說明

圖1是本發明一種捲菸煙氣自動檢測裝置的結構示意圖；

圖2是本發明一種捲菸煙氣自動檢測裝置的電路框圖；

圖3是本發明捲菸夾持器的結構示意圖；

其中，附圖標記為：1-捲菸夾持器；2-煙氣檢測模塊；3-過濾片；4-筒體；5-進煙管；6-出煙管；7-第一電磁閥；8-第二電磁閥；9-氣體吸收池；10-活塞；11-推桿；12-第一電機；13-進煙口；14-出煙口；15-真空泵；16-第一夾緊件；17-第二夾緊件；18-連接件；19-第二電機；20-滑軌；21-套筒；22-密封圈。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。

請參閱圖1和圖2。一種捲菸煙氣自動檢測裝置，包括捲菸夾持器1、抽吸模塊以及煙氣檢測模塊2；所述捲菸夾持器1與所述抽吸模塊連接，所述抽吸模塊與所述煙氣檢測模塊2連接；所述捲菸夾持器1內設有過濾片3；所述抽吸模塊包括進煙管5、出煙管6、第一電磁閥7、第二電磁閥8、活塞10、氣體吸收池9、第一電機12和筒體43；所述筒體43的前端設有進煙口13和出煙口14，所述捲菸夾持器1通過所述進煙管5與所述進煙口13連接；所述氣體吸收池9通過所述出煙管6與所述出煙口14連接；所述第一電磁閥7設置在所述進煙管5上；所述第二電磁閥8設置在所述出煙管6上；所述筒體43內設有活塞10和推桿11；所述推桿11的一端與所述活塞10連接，所述推桿11的另一端與所述第一電機12連接；所述煙氣檢測模塊2包括雷射器、光電探測器、光電轉換器、鎖相放大器、a/d轉換電路、單片機控制器和真空泵15；所述雷射器設置在所述氣體吸收池9內，所述真空泵15與所述氣體吸收池9連接；所述單片機控制器分別與所述第一電機12、雷射器、光電探測器、光電轉換器、鎖相放大器、a/d轉換電路以及真空泵15電性連接。

本發明捲菸的抽吸由所述第一電機12驅動活塞10完成，抽吸的煙氣首先通過所述過濾片3過濾掉顆粒物。接著所述第一電磁閥7關閉，所述第二電磁閥8開啟，所述第一電機12反轉，煙氣在所述活塞10的作用下通過所述第二電磁閥8進入處於負壓狀態的氣體吸收池9。最後所述第一電磁閥7打開，待所述氣體吸收池9恢復到預設的大氣壓值後等待檢測。檢測完成後先對所述氣體吸收池9進行氮氣吹掃，再通過所述單片機控制器控制所述真空泵15開啟，將所述氣體吸收池9抽成真空狀態，為下一口煙氣的檢測做好準備。如此反覆即可完成捲菸煙氣中目標氣體含量、濃度的逐口在線檢測。所述雷射器根據煙氣吸收光譜，確定目標氣體吸收峰的中心位置，產生與目標氣體吸收峰的中心位置對應的入射雷射，所述入射雷射通過氣體吸收池9，經過多次反射後被聚焦到光電探測器上形成透射雷射，所述光電探測器將捕捉到的微弱的透射雷射經過光電轉換器轉換成電信號後，輸入鎖相放大器進行放大和二倍頻譜波解調得到二次諧波吸收信號，並經所述a/d轉換電路後，將轉換得到的雷射數字電信號輸入至所述單片機控制器進行測量和分析。所述單片機控制器接收所述雷射數字電信號，獲得透射雷射的光功率-電流實際曲線，從而獲得所述目標氣體的吸收曲線，根據吸收曲線得到吸收峰的中心位置對應的電流點，分別獲得所述電流點上對應的入射光強和透射光強，反演獲得所述氣體吸收池9中目標氣體的濃度值。

其中，所述煙氣檢測模塊2還包括a/d參考電路、lcd液晶顯示單元、鍵盤單元和rs-232單元，所述a/d參考電路與所述a/d轉換電路電性連接；將所述雷射數字電信號與所述a/d參考電路的進行比較，所述單片機控制器將檢測之後的數據進行處理，與所述a/d參考電路比較，對檢測數據進行補償和修訂，所述單片機控制器可將採集到的數據通過rs-232接口電路單元送到pc機進行數據處理，操作人員可以通過與所述單片機控制器連接的鍵盤單元來動態設定裝置的每口抽吸時間、抽吸間隔時間、抽吸體積、抽吸次數等參數。

請參閱圖3，所述捲菸夾持器1內設有第一夾緊件16、第二夾緊件17、連接件18和第二電機19，所述捲菸夾持器1內表面的下部設有滑軌20；所述捲菸夾持器1的中間設有第一夾緊件16和第二夾緊件17，且所述第一夾緊件16固定在所述捲菸夾持器1的內壁，所述第二夾緊件17通過連接件18與所述第二電機19連接，並通過所述第二電機19控制所述第二夾緊件17沿著所述滑軌20移動進而實現夾緊件對捲菸的鎖緊；所述連接件18通過套筒21與所述第二電機19連接；所述第二電機19與所述單片機控制器電性連接。按動單片機控制器捲菸鎖緊按鈕，啟動所述第二電機19，電機軸通過所述套筒21帶動所述連接件18轉動，所述連接件18的轉動引起所述第二夾緊件17向所述第一夾緊件16移動，實現捲菸的夾緊，夾緊到位後由電磁閥開關反饋到位信號給所述單片機控制器，動作停止；鬆開捲菸的操作按動單片機控制器捲菸鎖緊按鈕即可。

其中，所述進煙管5和出煙管6的兩端均設有密封圈22，以使所述捲菸煙氣自動檢測裝置具有良好的密封作用，保證測量的準確性。

其中，所述單片機控制器採用atmega8型號的單片機，所述atmega8型號的單片機片內集成可擦寫1萬次以上的flash存儲器，具有多重密碼保護鎖寫功能；所述atmega8型號的單片機指令精簡，程序寫入可以並行寫入也可以使用串行在線編程方法下載寫入，且其內部集成了模擬比較器，i/o口也可作a/d轉換用。

本發明一種捲菸煙氣自動檢測裝置的控制方法如下：

(1)啟動所述第一電機12驅動活塞10，抽吸的煙氣通過所述過濾片3過濾掉顆粒物後進入所述筒體43；接著關閉所述第一電磁閥7，並將所述第二電磁閥8開啟，控制所述第一電機12反轉，煙氣在所述活塞10的作用下通過所述第二電磁閥8進入處於負壓狀態的氣體吸收池9，然後打開所述第一電磁閥7，待所述氣體吸收池9恢復到預設的大氣壓值後等待檢測；

(2)所述雷射器發射出與目標氣體吸收峰的中心位置對應的入射雷射，所述入射雷射通過氣體吸收池9，經過多次反射後被聚焦到光電探測器上形成透射雷射，所述光電探測器將所述透射雷射經過光電轉換器、鎖相放大器、a/d轉換電路後，將轉換得到的雷射數字電信號輸入至所述單片機控制器進行測量和分析；

(3)檢測完成後先對所述氣體吸收池9進行氮氣吹掃，再通過所述單片機控制器控制所述真空泵15開啟，將所述氣體吸收池9抽成真空狀態。

本發明一種捲菸煙氣自動檢測裝置具有操作方便、檢測精度高、通用性強、運行穩定可靠、人為誤差小的優點，能夠對捲菸煙氣中的目標氣體濃度的進行實時、逐口在線檢測。

上述說明是針對本發明較佳可行實施例的詳細說明，但實施例並非用以限定本發明的專利申請範圍，凡本發明所提示的技術精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應屬於本發明所涵蓋專利範圍。