煙草行業(yè)傳感器應(yīng)用2

1、煙草行業(yè)傳感器檢測技術(shù)若干創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)例山東大學(xué)控制學(xué)院李現(xiàn)明n例11長城卷煙機(jī)組煙支檢測系統(tǒng)n傳感器電路故障診斷n吳益昆；昆明卷煙廠n1問題的提出n近幾年來，我國卷煙事業(yè)發(fā)展較快，引進(jìn)設(shè)備較為先進(jìn)、且數(shù)量較多，僅英國MOLINS公司制造的MK95Super9卷接機(jī)組在我國卷煙生產(chǎn)已近百臺(tái)，而對(duì)大量引進(jìn)的高速卷煙接咀機(jī)組，在生產(chǎn)實(shí)際中，單獨(dú)系統(tǒng)規(guī)模的煙支檢測器在設(shè)計(jì)上的先天缺陷，使得國內(nèi)絕大部分的煙支檢測器(CID6)在檢測煙支漏氣、畸形濾咀煙、短煙、煙支破裂、缺濾咀或?yàn)V咀損壞、空松等，導(dǎo)致稀釋度調(diào)整處于基本不能使用的狀態(tài)。只有極少數(shù)廠家在投入大量人力不間斷地調(diào)試以維持作業(yè)，仍存在著停臺(tái)較多、且

2、處于不穩(wěn)定之中的情況下使用，很難可靠的取到質(zhì)量檢測的功效，這種被動(dòng)的進(jìn)行一些質(zhì)量控制的方法，給企業(yè)帶來較多的不便。n由煙支生產(chǎn)所決定的工藝指標(biāo)和要求，對(duì)各種指標(biāo)的檢測，對(duì)比計(jì)量，剔除(即用煙支稀釋度決定)。在中、高速卷接機(jī)組上靠人工是無法徹底完成的，煙支稀釋度的參數(shù)調(diào)整決定煙支檢測系統(tǒng)的工作好壞，它主要完成對(duì)掉頭、漏氣、拼接變形、空松等不符合質(zhì)量要求的煙支且必須在1108s內(nèi)進(jìn)行檢測，剔除、對(duì)比計(jì)量。為此，要保證檢支檢測系統(tǒng)即CID6的穩(wěn)定正常工作狀態(tài)，傳感電路的檢測主要是煙支稀釋度參數(shù)穩(wěn)定是關(guān)鍵。然而在生產(chǎn)過程中，機(jī)器鼓輪的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)、工藝過程產(chǎn)生的灰塵、紙屑阻塞和系統(tǒng)吸風(fēng)、氣壓的饋

3、源干擾是無法克服的，造成此系統(tǒng)的信息處理裝置(CPU、存儲(chǔ)器等)在處理時(shí)間范圍內(nèi)不能夠準(zhǔn)確無誤的有效工作，導(dǎo)致出現(xiàn)不穩(wěn)定的工作狀態(tài)，同時(shí)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)和質(zhì)量影響較大。n2傳感電路的檢測原理n圖1示出了煙支檢測系統(tǒng)的流程(電氣原理參照MOLINSSuper9電氣原理圖冊(cè))。粗線條為正常流程，細(xì)線條為檢測到有缺陷煙支時(shí)的流程，虛線條為禁止指示，P1、P2分別是第一和第二檢測站的測量數(shù)據(jù)。如果傳煙輥上出現(xiàn)空槽，傳感器就在禁止指令發(fā)生器輸出脈沖之前，發(fā)出一個(gè)脈沖延時(shí)三支煙的周期，以防止系統(tǒng)把缺煙記錄為故障。n卷煙進(jìn)入第一檢測站，傳感器T1測得壓力P1，在傳感器T2測量壓力P2時(shí)，這個(gè)壓力信號(hào)P1儲(chǔ)存了兩支

4、煙的時(shí)間(因T1、T2間隔兩槽)求出P1P2，比率就是卷煙稀釋的程度，這個(gè)比率與預(yù)訂的限度作比較，如超出這些限度，這支特殊的卷煙就被剔除。nP2還加到兩個(gè)差動(dòng)比較器上，其一是用于將吸力P2與系統(tǒng)吸力P0作比較來檢測端部缺陷，如P2小于P0的一半，就自動(dòng)記錄“端部缺陷”，這支煙就被剔除；第二個(gè)比較是使P2與P2的平均值比較，如個(gè)別的P2小于P2平均值的一半，而且這種情況在48支卷煙間隔期內(nèi)出現(xiàn)三次(傳煙輥轉(zhuǎn)動(dòng)一圈為一個(gè)周期)，就被認(rèn)為是與輥筒有關(guān)的缺陷，是密封圈損壞，“密封不良”的報(bào)警燈就發(fā)亮。nSuper9卷接機(jī)組的煙支檢測系統(tǒng)的主要檢測原理，即直接測量煙支的稀釋度，并根據(jù)人為給定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不符

5、合格煙支進(jìn)行檢測剔除來控制成品煙支的質(zhì)量。稀釋度即指從卷煙紙吸出的空氣量占從濾咀吸入的總氣體時(shí)的百分比，這個(gè)流量比是由兩個(gè)吸阻即卷煙紙的一個(gè)吸阻和煙絲的一個(gè)吸阻值確定的，如圖2所示。n它直接體現(xiàn)吸煙者對(duì)煙支的松緊感受最佳程度，帶傳感器采用負(fù)壓吸阻變化頻率轉(zhuǎn)換為電壓值來進(jìn)行的，如圖3所示：3故障診斷n此電路工作誤差決定因素與T周期的測量有關(guān)。因此。為了減小誤差，主要提高fN2的頻率穩(wěn)定性。然而在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，機(jī)械振動(dòng)、灰塵、紙屑阻塞和水E負(fù)氣壓的饋源干擾是無法克服的，雖然電路本身設(shè)計(jì)35煙支、鼓輪運(yùn)轉(zhuǎn)的同步校正脈沖傳感器G0G2，但補(bǔ)償不了改變頻率的移相轉(zhuǎn)換，造成“死點(diǎn)”使之不能穩(wěn)定正常的進(jìn)行

6、質(zhì)量檢測功效。n4改進(jìn)意見n要使煙支檢測器CID6在卷煙生產(chǎn)上穩(wěn)定的正常工作，必須對(duì)稀釋度檢測傳感器進(jìn)行徹底的改進(jìn)。從上面的分析可以看出，Super9卷接機(jī)組的煙支檢測的內(nèi)部控制系統(tǒng)是取決于檢測器的靈敏穩(wěn)定和抗干擾能力，則將檢測器的吸氣轉(zhuǎn)換為吹氣，氣源轉(zhuǎn)換，這需要在機(jī)組的機(jī)械檢測鼓輪進(jìn)行改造，相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)作位置調(diào)整，不易被塵灰和雜物阻塞于測量通道，可使檢測器穩(wěn)定的工作，目前改進(jìn)型的CIDE在日益增多，相信通過分析比較系統(tǒng)后，對(duì)出現(xiàn)的檢測傳感電路有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)，不久定能設(shè)計(jì)出穩(wěn)定、持久工作的CID系統(tǒng)。n例12超九卷接機(jī)組卷煙紙拼接第二直徑檢測的改進(jìn)n蔣景強(qiáng)，鄧春寧n龍巖卷煙廠n超九卷接機(jī)組

7、在卷煙紙拼接過程中，必須檢測出卷煙紙盤的第二直徑，才能自動(dòng)啟動(dòng)卷煙紙盤的拼接程序。n該機(jī)組采用電感式傳感器感應(yīng)扇形金屬塊的位置，判斷是否達(dá)到卷煙紙拼接時(shí)的第二直徑。n但實(shí)際生產(chǎn)中受設(shè)備狀態(tài)的影響，卷煙紙的第二直徑是一個(gè)不穩(wěn)定的值，如果在檢測過程中依照固定值進(jìn)行控制操作就會(huì)出現(xiàn)偏差。設(shè)定值過大會(huì)造成卷煙紙浪費(fèi)，反之則可能造成斷紙停機(jī)而影響有效作業(yè)率。為此，對(duì)超九卷接機(jī)組卷煙紙拼接第二直徑的檢測進(jìn)行了改進(jìn)。n1檢測原理n卷煙紙阻尼臂由于彈簧的拉力而靠緊卷煙紙盤的外緣，隨卷煙紙的大小而移動(dòng)。當(dāng)卷煙紙隨著機(jī)器的運(yùn)行而減少時(shí)，卷煙紙阻尼臂另一端的扇形齒輪帶動(dòng)扇形金屬塊逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)扇形金屬塊離開第二直徑

8、傳感器使其不受感應(yīng)時(shí)，該信號(hào)輸入卷煙紙轉(zhuǎn)換板，表明卷煙紙已達(dá)到第二拼接直徑，從而進(jìn)行拼接(圖1)。n但在實(shí)際運(yùn)行中，拼接時(shí)卷煙紙盤直徑大小不一，難以控制，而且扇形齒輪與扇形金屬塊之間存在間隙，造成扇形金屬塊抖動(dòng)，影響檢測精度。即使更換扇形齒輪和扇形金屬塊，但長時(shí)間運(yùn)行磨損后又會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。由于卷煙紙阻尼臂端長，檢測齒輪臂端短，若通過調(diào)整扇形金屬塊的角度來改變卷煙紙盤第二直徑的大小，則不僅難以把握，而且操作不便。n2改進(jìn)方法n由于卷煙紙阻尼臂因拉力彈簧的作用總是貼緊卷煙紙盤的外緣，始終隨卷煙紙盤直徑大小而變化，因此可將檢測位置定于該點(diǎn)上。拆除原機(jī)的第二直徑傳感器，將電感式傳感器固定于卷煙紙阻尼

9、臂上，當(dāng)卷煙紙盤直徑減小時(shí)，傳感器跟隨卷煙紙阻尼臂向卷煙紙盤中心的金屬固定環(huán)靠近，最終受固定環(huán)的感應(yīng)而產(chǎn)生拼接信號(hào)。因此，改進(jìn)后由卷煙紙盤直徑的大小決定傳感器是否受感應(yīng)，第二直徑傳感器的極性由原來的常開式改為常閉式。n卷煙紙固定環(huán)的邊緣比較尖，為了增大傳感器的檢測面，加工了一個(gè)與卷煙紙固定環(huán)直徑相同的鐵環(huán)附于其上(圖2)，保證檢測的可靠性。n改進(jìn)后卷煙紙拼接第二直徑大小穩(wěn)定，調(diào)整簡便，不僅降低了卷煙紙消耗，也保證了卷煙紙拼接的可靠性。n例13磁柵位移傳感器在填充值測定儀中的應(yīng)用n黃衛(wèi)東，曾波，牛罡n中國煙草總公司鄭州煙草研究院n隨著微電子技術(shù)和傳感器技術(shù)的進(jìn)步以及煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的修訂，鄭州煙草研

10、究院研制的第三代填充值測定儀在適用性和先進(jìn)性等方面逐漸顯出一些問題，為此，結(jié)合新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用新技術(shù)、新工藝研制出了第四代(YDZ430型)填充值測定儀。nYDZ430型填充值測定儀采用中文液晶顯示，具備良好的人機(jī)對(duì)話界面，可直接從屏幕讀出I0狀態(tài)、工作狀態(tài)、故障狀態(tài)；通過4個(gè)操作鍵設(shè)置參數(shù)，操作簡便；具備故障自診斷與提示功能，方便維護(hù)與維修；通過RS232接口，既可以將檢測數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)，也可以通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控填充值測定儀；傳動(dòng)系統(tǒng)在保證機(jī)械系統(tǒng)精度的同時(shí)，最大限度地提高了運(yùn)行穩(wěn)定性，降低了儀器噪聲。磁柵位移傳感器的應(yīng)用就是YDZ430填充值測定儀的主要特點(diǎn)之一。n1磁柵位移傳感器的特點(diǎn)n煙

11、絲填充值測定儀的工作原理是：將一定質(zhì)量的煙絲置于測量桶中，測量煙絲在一定時(shí)間和一定壓力作用下所保持的容積。測量煙絲的容積可以簡化為測量煙絲桶中煙絲的高度。對(duì)于YDZ430型填充值測定儀，測試頭需要上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以便向煙絲施加一定的壓力，煙絲高度的測量就轉(zhuǎn)化為對(duì)測試頭位移的測量。n常見的位移傳感器有差動(dòng)變壓器、滑動(dòng)變阻器、光柵傳感器等，YDZ430型填充值測定儀采用的是德國生產(chǎn)的EMIX2磁柵傳感器。nEMIX2磁柵位移傳感器內(nèi)部集成了測量電路、插補(bǔ)電路和輸出驅(qū)動(dòng)電路。其工作原理是通過測量電路接收特制磁條上的磁力信號(hào)，并將磁力信號(hào)倍頻后轉(zhuǎn)化成不同相位和頻率的脈沖信號(hào)，通過信號(hào)處理電路計(jì)算脈沖數(shù)，

12、并將脈沖信號(hào)經(jīng)輸出驅(qū)動(dòng)電路輸出。通過填充儀控制系統(tǒng)對(duì)脈沖信號(hào)的識(shí)別和處理，可以判別測試頭的運(yùn)動(dòng)方向和位移量。nEMIX2磁柵位移傳感器具有以下特點(diǎn)：n(1)體積小，集成度高。便于填充儀內(nèi)部安裝和信號(hào)處理。n(2)傳感器可以垂直安裝，以滿足填充儀測試頭上下運(yùn)動(dòng)的需要。n(3)分辨率0。01mm，重現(xiàn)性0。01mm，滿足填充儀測試精度的要求。n(4)傳感器同磁條之間非接觸，不會(huì)對(duì)測試頭的壓力產(chǎn)生影響，保證了填充儀的測量精度。n2磁柵傳感器的應(yīng)用nYDZ430型填充值測定儀在使用EMIX2磁柵位移傳感器時(shí)，將磁條固定在測試頭機(jī)構(gòu)上，將傳感器固定在機(jī)架上(見圖1)。調(diào)整好傳感器和磁條之間的距離和相對(duì)位

13、置，連接好電氣線路，即可投入使用。磁條的重量計(jì)算到測試頭的施加壓力中，磁條和傳感器之間不接觸，從而既可測量位移量又不影響測試頭的壓力。nYDZ430型填充值測定儀利用EMIX2磁柵位移傳感器的線性特點(diǎn)，使其作為測試頭運(yùn)行速度傳感器，用來控制測試頭施壓速度(見圖2)，進(jìn)一步提高了填充儀的測試精度。n(1)應(yīng)用于高度檢測nYDZ430型填充值測定儀在測試頭運(yùn)行時(shí)，磁柵位移傳感器輸出位移信號(hào)，該信號(hào)由硬件處理電路進(jìn)行前期處理，進(jìn)行移動(dòng)方向判別和位置記數(shù)，然后送入主控單片機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)根據(jù)方向判別和位置記數(shù)信號(hào)，進(jìn)行量程擴(kuò)展，記錄測量高度值和計(jì)算填充值。n采用硬件方式對(duì)磁柵的信號(hào)進(jìn)行處理，降低了后期數(shù)

14、據(jù)處理的速度要求，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。n(2)應(yīng)用于電機(jī)控制n由于磁條的磁力線分布均勻，因此可以認(rèn)為EMIX2磁柵位移傳感器是線性位移傳感器，可以將其作為控制電機(jī)運(yùn)行速度的速度傳感器使用。n根據(jù)磁柵位移傳感器輸出的信號(hào)以及運(yùn)行方向，計(jì)算出電機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度以及速度的變化量，運(yùn)行程序?qū)@些變量進(jìn)行處理，產(chǎn)生控制信號(hào)控制PWM功率放大器，使直流伺服電機(jī)運(yùn)行在設(shè)定的工作狀態(tài)之中，帶動(dòng)測試頭以設(shè)定的速度完成預(yù)定的動(dòng)作。n為提高測量與控制的精度，對(duì)直流伺服電機(jī)控制的不同階段采用不同的控制方式。n在開始測量的啟動(dòng)階段，測試頭不接觸煙絲，電機(jī)以預(yù)定的PWM比例信號(hào)進(jìn)行電機(jī)的啟動(dòng)控制，電機(jī)帶動(dòng)測試頭到達(dá)預(yù)定

15、的位置后，自動(dòng)切換到另一種控制方式，利用計(jì)算得到的位置與速度信號(hào)進(jìn)行反饋，單片機(jī)輸出的PWM信號(hào)對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，確保測試頭施壓速度的恒定。n當(dāng)測試頭的速度持續(xù)減慢變化時(shí)，表示測試頭已開始接觸煙絲，測試頭被煙絲支撐脫離儀器的傳動(dòng)系統(tǒng)，單片機(jī)取消電機(jī)速度的反饋，開始實(shí)壓時(shí)間計(jì)時(shí)并以恒定的PWM比例信號(hào)進(jìn)行電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制，帶動(dòng)電機(jī)繼續(xù)到達(dá)預(yù)定的下停止位后停止。延時(shí)30s后，記錄的測試高度用于計(jì)算煙絲的填充值，同時(shí)儀器進(jìn)入測試頭提升階段，單片機(jī)以恒定的PWM比例信號(hào)進(jìn)行電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制，帶動(dòng)測試頭向上提升到上停止位，至此完成一個(gè)測量周期。n3結(jié)束語n影響填充值測定儀測量精度的因素較多，其中測試頭的壓力和

16、施壓速度是兩個(gè)比較重要的因素。在以前的產(chǎn)品中，忽視了這兩個(gè)因素的影響，選用的位移傳感器對(duì)測試頭的壓力有影響，而且施壓速度沒有控制。n在YDZ430型填充值測定儀中，上述兩個(gè)問題得到了解決，更重要的是利用了磁柵位移傳感器的線性特點(diǎn)，使其既作為測量煙絲高度的位移傳感器，同時(shí)又作為測試頭運(yùn)行速度的檢測裝置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)測試頭施壓速度的閉環(huán)控制。磁柵位移傳感器在YDZ430型填充值測定儀中的成功應(yīng)用，有效地提高了填充儀的測量精度和重現(xiàn)性。n例14打葉復(fù)烤煙葉化學(xué)成分在線檢測和成品質(zhì)量控制n杜文，易建華，黃振軍，任建新n湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心n打葉復(fù)烤企業(yè)目前對(duì)片煙成品質(zhì)量的控制主要是通過原料的檢

17、驗(yàn)和挑選來實(shí)現(xiàn)，由于根據(jù)片煙外觀進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)存在較大困難，煙葉原料在進(jìn)入打葉復(fù)烤線后缺少有效的內(nèi)在質(zhì)量評(píng)價(jià)手段，其質(zhì)量控制實(shí)際上是較為粗獷的。n煙葉化學(xué)成分與煙葉內(nèi)在質(zhì)量相關(guān)，可以用來評(píng)價(jià)煙葉的質(zhì)量特性，國內(nèi)打葉復(fù)烤企業(yè)近年來已普遍開展了成品片煙的化學(xué)成分檢測，片煙的在線化學(xué)成分檢測也有企業(yè)開始應(yīng)用。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，打葉復(fù)烤加工過程尚不能定向調(diào)控?zé)熑~的化學(xué)成分含量，因此打葉復(fù)烤企業(yè)對(duì)煙葉化學(xué)成分的檢測難以與加工設(shè)備相聯(lián)動(dòng)形成閉環(huán)控制，目前主要在片煙成品質(zhì)量監(jiān)督中發(fā)揮作用。本文研究了利用打葉復(fù)烤在線煙葉化學(xué)成分檢測實(shí)現(xiàn)片煙成品質(zhì)量控制的方法。n1原理和方法n1。1打葉復(fù)烤煙葉化學(xué)成分在線檢測n

18、成品質(zhì)量控制需要對(duì)每箱片煙成品進(jìn)行化學(xué)成分檢測，離線檢測方法無法實(shí)現(xiàn)高頻率的取樣檢測，隨著近紅外檢測技術(shù)的發(fā)展，用近紅外光譜儀進(jìn)行在線煙葉化學(xué)成分檢測目前已逐漸成熟。n本文建立了打葉復(fù)烤片煙的在線化學(xué)成分分析模型。在線式近紅外光譜儀為Bruker(德國)公司MatrixE型，光譜掃描范圍40009000cm-1，分辨率8cm-1，掃描時(shí)間2min。n近紅外光譜儀安裝在烤機(jī)之后，出料皮帶的上方，在流量正常時(shí)(6000kgh)光學(xué)窗口距離煙葉約20cm。在在線掃描的同時(shí)取樣，樣品經(jīng)連續(xù)流動(dòng)儀參照中國煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)檢測總糖、還原糖、總堿和氯含量，用PLS(偏最小二乘法)方法建立近紅外光譜定量預(yù)測模型。

19、模型校驗(yàn)結(jié)果如表1所示。n在線近紅外分析模型的校驗(yàn)殘差一般比離線煙末模型的要高，主要有二個(gè)原因，一是建模樣品取樣時(shí)難以取到與光譜掃描準(zhǔn)確同步的樣品，二是在線近紅外光譜儀現(xiàn)場工作條件比實(shí)驗(yàn)室差很多，如樣品光程波動(dòng)大、溫濕度變化大和機(jī)架振動(dòng)等因素對(duì)近紅外光譜的掃描都有影響。n1。2初烤煙葉化學(xué)成分的檢測n根據(jù)片煙成品質(zhì)量控制的需要，需要對(duì)來料初烤煙葉進(jìn)行化學(xué)成分檢測，以正確評(píng)價(jià)片煙成品質(zhì)量是否達(dá)到要求。n采用近紅外光譜儀離線檢測初烤煙葉中總糖、還原糖、總堿和氯含量。初烤煙葉每200擔(dān)(10000kg)取一個(gè)樣，每批次原料最少取樣1O個(gè)。n近紅外光譜儀為Bruker(德國)公司MPA型，光譜掃描范圍

20、40009000cm-1。分辨率8cm-1，每樣品掃描時(shí)間30S。用PLS方法建立定量預(yù)測模型，計(jì)算樣品化學(xué)成分含量。n1。3片煙成品質(zhì)量控制指標(biāo)n針對(duì)片煙成品的一致性提出質(zhì)量控制工藝指標(biāo)。片煙化學(xué)成分的絕對(duì)水平主要取決于初烤煙葉原料，不加料的話一般不能通過打葉復(fù)烤加工過程定向改變煙葉常規(guī)化學(xué)成分，對(duì)打葉復(fù)烤過程中煙葉化學(xué)成分變化的規(guī)律和機(jī)理也尚不明了，因此目前還難以評(píng)定打葉復(fù)烤前后煙葉化學(xué)成分平均值變化的合理性。n初烤煙在打葉復(fù)烤加工時(shí)經(jīng)過了多次混合處理，煙葉的均勻性得以提高。而片煙化學(xué)成分的一致性一方面受原料一致性狀態(tài)的影響，另一方面也受加工過程的影響。在制訂片煙成品質(zhì)量控制工藝指標(biāo)時(shí)二方

21、面的因素均要考慮：對(duì)于波動(dòng)較大的原煙復(fù)烤加工后波動(dòng)應(yīng)大幅減小，對(duì)于本身波動(dòng)幅度較小的原煙，復(fù)烤加工后的波動(dòng)也應(yīng)小于一個(gè)合理的值。n2結(jié)果與討論n2。1打葉復(fù)烤前后煙葉化學(xué)成分一致性的變化n原煙在復(fù)烤加工時(shí)經(jīng)過了混合處理，煙葉的均勻性提高，表現(xiàn)在化學(xué)成分上，就是多次取樣檢測的化學(xué)成分值變化范圍變窄，波動(dòng)幅度(標(biāo)準(zhǔn)偏差)降低。n圖1是2004年江永C3F在打葉復(fù)烤加工前50個(gè)初烤煙樣品的化學(xué)成分檢測數(shù)據(jù)，左圖是總糖和糖堿比的檢測值，右圖是總糖值的統(tǒng)計(jì)分布圖。C3F初烤煙的總糖50次檢測平均值為24。2，標(biāo)準(zhǔn)偏差達(dá)4。81。n圖2所示為2004江永C3F片煙按生產(chǎn)順序取樣24個(gè)的檢測結(jié)果，總糖檢測值

22、的標(biāo)準(zhǔn)偏差為1。62，是把煙原料總糖波動(dòng)(4。81)的34。n盡管片煙的波動(dòng)要遠(yuǎn)小于打葉復(fù)烤加工前的把如煙，片煙的化學(xué)成分仍然存在局部波動(dòng)和長期波動(dòng)(如圖2中的線性趨勢(shì)線所示)，這些波動(dòng)反映了煙葉內(nèi)在質(zhì)量的一致性好壞，關(guān)系到卷煙葉組配方的穩(wěn)定性，特別是在配方打葉時(shí)，由于初烤煙葉原料的變化更大，對(duì)片煙成品化學(xué)成分的一致性的影響也更明顯。n2。2片煙成品質(zhì)量控制工藝指標(biāo)n為了確定合適的片煙成品質(zhì)量控制工藝指標(biāo)，對(duì)多種煙葉在打葉復(fù)烤前后的常規(guī)化學(xué)成分進(jìn)行了取樣檢測，表2統(tǒng)計(jì)了9種煙葉還原糖和總堿的檢測結(jié)果。n可見初烤煙葉經(jīng)打葉復(fù)烤加工后其化學(xué)成分發(fā)生一的變化，打葉復(fù)烤后煙葉糖含量有一定程度降低，下部

23、葉糖的減少尤明顯，而上部葉煙堿含量打葉復(fù)烤后所降低。打葉復(fù)烤后煙葉化學(xué)成分更顯著的改變體在一致性的提高上，表2顯示，片煙多次取樣檢測值準(zhǔn)偏差(STD)平均為初烤煙的45。n片煙成品質(zhì)量控制指標(biāo)既要對(duì)打葉復(fù)烤加工提出要求，又要考慮到來料狀況的影響，由初烤煙葉和片煙的化學(xué)成分檢測結(jié)果相結(jié)合確定切合實(shí)際的質(zhì)量控制指標(biāo)。n根據(jù)煙葉常規(guī)化學(xué)成分之間的相關(guān)性，以及化學(xué)成分對(duì)于煙葉內(nèi)在質(zhì)量的重要程度，選擇還原糖或總糖以及總堿作為評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，綜合參考表2的結(jié)果，對(duì)于打葉復(fù)烤成品片煙，提出以下成品質(zhì)量控制工藝指標(biāo)：n1片煙成品的化學(xué)成分波動(dòng)幅度應(yīng)足夠小，達(dá)到：STD2(糖)1。5；STD2(總堿)0。25；或片煙

24、成品的化學(xué)成分含量波動(dòng)幅度(標(biāo)準(zhǔn)偏差)STD小于初烤煙葉原料化學(xué)成分波動(dòng)幅度STD1的40即：STD20。4STD1；n2對(duì)于不符合以上指標(biāo)的批次成品，如果批次經(jīng)分割后能滿足指標(biāo)，則把大的批次分成較小的批次n3對(duì)于不符合以上指標(biāo)又無法分割的批次成品，剔除化學(xué)成分含量與整批次平均含量相差大于3倍指標(biāo)1所規(guī)定波動(dòng)幅度的樣品。n2。3片煙成品質(zhì)量控制實(shí)例n以下2個(gè)例子分別顯示了發(fā)生2種典型的片煙成品質(zhì)量問題(系統(tǒng)漂移和偶然超標(biāo))時(shí)的處理過程。n圖3說明了批次煙葉經(jīng)分割可以提高質(zhì)量一致性的情形(依據(jù)工藝指標(biāo))。所加工煙葉為瀏陽9511C3F，每200kg檢測1次片煙的總堿和還原糖數(shù)據(jù)，從第27次檢測開

25、始化學(xué)成分發(fā)生較大變化。統(tǒng)計(jì)全部60次檢測數(shù)據(jù)，還原糖平均值21。19，標(biāo)準(zhǔn)偏差2。45，總堿平均值2。48，標(biāo)準(zhǔn)偏差0。28，不能滿足工藝指標(biāo)的要求。按圖3中化學(xué)成分的變化趨勢(shì)將批次一分為二后煙葉質(zhì)量一致性顯著提高，結(jié)果如表3所示，分割后的小批次還原糖波動(dòng)(標(biāo)準(zhǔn)偏差)0。8，總堿波動(dòng)(標(biāo)準(zhǔn)偏差)0。1。n由于配方打葉的原料由不同等級(jí)的煙葉構(gòu)成，化學(xué)成分的不均勻性更顯著，工藝指標(biāo)中煙葉化學(xué)成分偶然超過限定閾值的情形更易在配方打葉中出現(xiàn)。以配打葉貴州C3為例，如圖4和表4所示，總糖平均值27。7，標(biāo)準(zhǔn)偏差2。3，總堿平均值2。44，標(biāo)準(zhǔn)偏差0。30，其中有3處超出工藝指標(biāo)的要求，去掉這3處的數(shù)據(jù)

26、后總糖平均值27。5，標(biāo)準(zhǔn)偏差1。9，總堿平均值2。44，標(biāo)準(zhǔn)偏差0。25，質(zhì)量一致性水平顯著提高。被隔離的片煙成品需作更詳細(xì)的化學(xué)成分分析以進(jìn)一步處理。n3結(jié)論n建立了打葉復(fù)烤煙葉在線化學(xué)成分分析方法，通過對(duì)初烤煙葉化學(xué)成分的離線檢測，以及打葉復(fù)烤加工后片煙化學(xué)成分的在線檢測，提出了打葉復(fù)烤成品片煙質(zhì)量控制工藝標(biāo)準(zhǔn)，以及處理質(zhì)量異常情況的工藝辦法。本文所提出的方法彌補(bǔ)了目前打葉復(fù)烤企業(yè)缺乏成品內(nèi)在質(zhì)量控制手段的缺陷，符合工業(yè)企業(yè)對(duì)片煙質(zhì)量穩(wěn)定性的要求，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。n例15低頻磁場穿透技術(shù)及在卷煙設(shè)備上的應(yīng)用n何忠n重慶卷煙廠n2008年12月報(bào)道n1低頻磁場穿透技術(shù)n磁場的低頻穿

27、透式檢測是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，早在20紀(jì)五六十年代，這一技術(shù)即被應(yīng)用于金屬厚度的檢測，檢測的分辨率可以達(dá)到微米級(jí)的水平。n低頻穿透式檢測的基本原理是：在被測金屬的一側(cè)生一低頻磁場，使該磁場穿過金屬，在被測金屬的另一測量穿過的磁場強(qiáng)度，由于磁場穿過金屬時(shí)，金屬的渦效應(yīng)將使穿過的磁場強(qiáng)度減弱，所以根據(jù)測量到的穿過磁場強(qiáng)度即可判斷被測金屬的厚度。n低頻穿透式檢測方具有無公害性、少維護(hù)性、多適應(yīng)性、足夠的精度和穩(wěn)定等特點(diǎn)。n2同普通電磁感應(yīng)式接近開關(guān)檢測方式的對(duì)比n采用電磁場原理檢測金屬的方法不局限于低頻穿透式的檢測方法，通常的電磁感應(yīng)式接近開關(guān)也是針對(duì)金屬進(jìn)行檢測的。n下面以檢測一條香煙內(nèi)的鋁箔紙含量來

28、判斷是否缺包為例來對(duì)2種檢測方式進(jìn)行對(duì)比分析。n2。1磁場特性不同n電磁感應(yīng)接近開關(guān)式傳感器采用的是高頻交流磁場，一般設(shè)計(jì)頻率在200kHz以上，而低頻穿透式缺包檢測采用的是直流脈動(dòng)磁場，脈動(dòng)的頻率也就數(shù)十千赫茲。n磁場的頻率越高，在檢測金屬層表面產(chǎn)生的渦流效應(yīng)越強(qiáng)，對(duì)磁場的阻礙越大，磁場也越不容易穿透金屬，所以當(dāng)采用接近開關(guān)式檢測時(shí)，傳感器的磁場一般被最接近傳感器的金屬所吸收，當(dāng)條盒的包裝材料含有較強(qiáng)金屬成分時(shí)，傳感器的磁場很難穿透該金屬層到達(dá)小包的鋁箔紙。在這種情況下，采用接近開關(guān)式傳感器檢測缺包變得困難，如圖1所示。n而采用低頻穿透式原理進(jìn)行檢測時(shí)，由于磁場為直流脈動(dòng)式且脈動(dòng)頻率低，磁場

29、很容易穿透條盒包裝材料的金屬層而達(dá)到小包的被測金屬層，從而對(duì)條包煙的內(nèi)部金屬成分結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和處理。所以在任何情況下，小包金屬都能被檢測到(如圖2所示)。n低頻激勵(lì)電壓Ul加到線圈L1的兩側(cè)，線圈中流過一個(gè)同頻的電流產(chǎn)生一個(gè)交變磁場，由于不存在被測金屬(鋁箔紙)或由于缺包，被測金屬(鋁箔紙)減少，此交變磁場將較強(qiáng)地貫穿L2，由電磁感應(yīng)定律可知，將在L2中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)U2，這時(shí)U2的值較大。n2。2工作原理不同n接近開關(guān)是反射式檢測，接近開關(guān)有一自激振蕩電路，通過振蕩線圈向外發(fā)送高頻磁場，當(dāng)被測金屬進(jìn)入高頻磁場時(shí)，被測金屬產(chǎn)生渦流，使傳感器的振蕩電路的阻抗發(fā)生變化，直至不能滿足自激振蕩的條件，造

30、成停振(磁場消失)，后級(jí)電路檢測到停振后改變輸出電平使輸出發(fā)生變化。也就是說，系統(tǒng)是將被測金屬是作為振蕩電路的一部分進(jìn)行檢測的，被測金屬的材料特性對(duì)振蕩器的影響即檢測的影響至關(guān)重要。n當(dāng)高頻磁場作用于金屬時(shí)，金屬產(chǎn)生的渦流效應(yīng)和金屬的材料特性直接相關(guān)，一般接近開關(guān)給出的檢測參數(shù)是以檢測物為黑色金屬作為標(biāo)準(zhǔn)的。n對(duì)于被測物不是黑色金屬時(shí)檢測參數(shù)將有較大的不同，這從一般接近開關(guān)的制造商提供的技術(shù)參數(shù)中不難發(fā)現(xiàn)，如德國倍加福公司提供的接近開關(guān)手冊(cè)中即說明如當(dāng)接近開關(guān)的檢測距離標(biāo)定為40mm時(shí)，當(dāng)檢測金屬為鋁時(shí)，實(shí)際檢測距離只有40mm的60，即24mm。n由此說明，不同的材料對(duì)傳感器振蕩電路阻抗變化

31、影響是不一樣的。n由于小包鋁箔紙的材料可能不一樣，同的材料也可能由于制造工藝(附膜和蒸發(fā)膜)不同造成金屬層的厚度不同等，都可能造成對(duì)傳感器的振蕩阻抗產(chǎn)生不同的影響。n換句話說，當(dāng)傳感器對(duì)一種包裝材料調(diào)好時(shí)，不同的包裝材料也可能造成傳感器檢測不到。n當(dāng)采用低頻穿透式檢測時(shí)，磁場是固定的，一直存在。由于磁力線的閉合特性和采用較低的脈動(dòng)頻率，磁場穿過被測煙包，在整個(gè)磁場的分布區(qū)域，各種金屬的材料(不管是條盒包裝材料上的金屬層還是小包上的金屬層)的渦流效應(yīng)都將改變接收線圈的感應(yīng)電勢(shì)，但是這種改變只發(fā)生在接收線圈上，不能影響穩(wěn)定的磁場發(fā)送端。n換句話說，檢測時(shí)，被測金屬和檢測磁場之間不存在聯(lián)系(這和采用

32、接近開關(guān)檢測時(shí)不同)。檢測系統(tǒng)依據(jù)接收線圈接收到的信號(hào)強(qiáng)弱判斷是否存在小包金屬成分。由于低頻磁場的穿透特性，所以在任何時(shí)候，小包的金屬成分都能夠被檢測到。n2。3檢測分辨率不同n如上所述，當(dāng)采用接近開關(guān)檢測時(shí)，被測金屬對(duì)振蕩器阻抗的改變只有達(dá)到足以造成振蕩器停振時(shí)，被測金屬才能被檢測到。這對(duì)于某種鋁箔紙可能是難以做到的。n而采用低頻穿透磁場檢測時(shí)，不論金屬特性如何及量值多少，肯定的是必定會(huì)造成接收到的感應(yīng)電勢(shì)變化，這種變化能通過高分辨的數(shù)值處理技術(shù)檢測到，所以具有較高的檢測分辨率。n3低頻穿透式檢測技術(shù)在卷煙設(shè)備上的應(yīng)用n缺包檢測是卷煙生產(chǎn)中的一項(xiàng)重要工序。1條完好的香煙應(yīng)該包含10包煙，包裝機(jī)本身具有“防止缺包和缺包檢測功能”，但是由于包裝材料的不斷變化等原因，原機(jī)缺包檢測裝置不能很好地滿足生產(chǎn)的需要；n為此，國內(nèi)不少的研發(fā)和制造部門相繼開發(fā)了一些新的包裝機(jī)缺包檢測裝置以彌補(bǔ)原機(jī)缺包檢測功能的不足，主要有電磁感應(yīng)接近開關(guān)的缺包檢測裝置和稱重式的缺包檢測裝置2種。n秤重式缺包檢測裝置由于其檢測分辨率低、工業(yè)現(xiàn)場適應(yīng)性差等特性已逐步淡出市場；n接近開關(guān)檢測方式前面已經(jīng)作了比較透徹的分析對(duì)于接近開關(guān)和低頻磁場穿透式缺包檢測裝置，由于兩者對(duì)電磁場應(yīng)用的思想不同、采用的設(shè)計(jì)機(jī)理不同、電磁場的應(yīng)用參數(shù)不同，所以兩者的適應(yīng)場合就完全不一樣。低頻穿透式的檢測方法能更好地適于需要