[發明專利]一種煙草制品煙氣比熱容測量裝置及其測量方法

有效

• 申請號: 201810568982.2
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN108572192B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 陳焰;賈麗娜;牛淑潔;張晨光;卯聲松;方文長
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01N25/48
• 分類號: G01N25/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種煙草制品煙氣比熱容測量裝置，其特征在于：包括控制模塊、抽吸模塊、檢測模塊、電源模塊；

檢測模塊與控制模塊進行電性連接，控制模塊與抽吸模塊進行電性連接，檢測模塊、控制模塊、抽吸模塊均與電源模塊電性連接，檢測模塊與抽吸模塊密閉連接；

所述控制模塊包括：觸控屏(1)、MCU控制器(2)、高精度滑動變阻器(5)，所述檢測模塊包括信號放大器(3)、置煙夾具(6)、中空保溫管(7)、鉑熱電阻溫度傳感器I(8)、電阻箱(9)、檢測裝置(10)、劍橋濾片(11)、煙氣捕集器(12)、精密電子天平(13)，所述抽吸模塊包括抽吸裝置(14)、步進電機控制裝置(15)，抽吸裝置(14)包括螺旋金屬棒(39)、抽吸活塞(40)、出氣單向閥(41)、進氣單向閥(42)、可調容量抽吸管(43)，所述電源模塊包括高精度可調穩壓電源(4)；

所述觸控屏(1)與MCU控制器(2)連接，MCU控制器(2)電性連接到高精度可調穩壓電源(4)，MCU控制器(2)與步進電機控制裝置(15)電性連接，步進電機控制裝置(15)與抽吸活塞(40)通過螺旋金屬棒(39)連接，抽吸活塞(40)密封容納于可調容量抽吸管(43)內，可調容量抽吸管(43)一端連接至抽吸活塞(40)活動密封，另一端為兩個氣孔的密封面，下端氣孔設計為進氣單向閥(42)通過塑膠管與煙氣捕集器(12)左端密封連接，上端氣孔設計為出氣單向閥(41)直接與空氣接觸，在觸控屏(1)設置抽吸時間，反饋給MCU控制器(2)，MCU控制器(2)發出脈沖信號控制步進電機控制裝置(15)以調節轉速與扭矩值，步進電機控制裝置(15)連動螺旋金屬棒(39)調節抽吸活塞(40)在可調容量抽吸管(43)中位置，達到控制可調容量抽吸管(43)的抽吸時間及抽吸流量；檢測裝置(10)電性連接至MCU控制器(2)，MCU控制器(2)根據接收到的反饋溫度與預設電壓的差值控制檢測裝置(10)斷電降溫，加壓升溫，使溫度控制在預設溫度值；信號放大器(3)電性連接到MCU控制器(2)，高精度滑動變阻器(5)滑片電性連接至高精度可調穩壓電源(4)的正極，高精度可調穩壓電源(4)的負極通過導線(24)與檢測裝置(10)，電阻箱(9)內固定有電阻I(44)和電阻II(45)兩個等值電阻，電阻I(44)、電阻II(45)、高精度滑動變阻器(5)及檢測裝置(10)中的部件形成橋型電路；檢測裝置(10)的出氣道(33)通過中空保溫管(7)與煙氣捕集器(12)右端連接，煙氣捕集器(12)下方放置有精密電子天平(13)，檢測裝置(10)中進氣道(20)通過中空保溫管(7)與置煙夾具(6)相連接，在中空保溫管(7)的內部密封放置有與MCU控制器(2)連接的鉑熱電阻溫度傳感器I(8)，置于置煙夾具(6)上的煙草制品產生的煙氣經過中空保溫管(7)進入檢測裝置(10)中，鉑熱電阻溫度傳感器I(8)用于將初始煙氣溫度反饋給MCU控制器(2)；

所述檢測裝置(10)包括不銹鋼保溫盒(16)、金屬體(19)、進氣道(20)、金屬彈片I(21)、無感不銹鋼金屬加熱棒(22)、水平氣道(23)、導線(24)、壓緊螺栓I(25)、鍍金微型螺旋狀熱敏元件I(26)、豎直平行管I(27)、節流孔I(28)、分氣道I(29)、壓緊螺栓II(30)、鍍金微型螺旋狀熱敏元件II(31)、豎直平行管II(32)、出氣道(33)、鎖定銷(34)和鉑熱電阻溫度傳感器II(35)、節流孔II(36)、分氣道II(37)；

所述檢測裝置(10)采用一個不銹鋼圓柱體結構，上面有兩個上端帶絲扣的豎直平行管I(27)和豎直平行管II(32)，鍍金微型螺旋狀熱敏元件I(26)和鍍金微型螺旋狀熱敏元件II(31)分別被壓緊螺栓I(25)和壓緊螺栓II(30)密封在豎直平行管I(27)和豎直平行管II(32)內，水平氣道(23)與豎直平行管I(27)和豎直平行管II(32)的底部連通，且水平氣道(23)兩端各與一個小橫向孔相通，并由不銹鋼保溫盒(16)左右兩端的側面孔里分別引出，形成進氣道(20)和出氣道(33)，水平氣道(23)的進氣道(20)和出氣道(33)分別由金屬彈片I(21)和金屬彈片II(38)彈性貼封，豎直平行管I(27)和豎直平行管II(32)的左側分別連接分氣道I(29)和分氣道II(37)，剛好與豎直平行管I(27)和豎直平行管II(32)和水平氣道(23)相通；不銹鋼保溫盒(16)的底上面由鎖定銷(34)鎖定有金屬加熱塊即金屬體(19)，水平氣道(23)下端的金屬體(19)平均放置著兩個無感不銹鋼金屬加熱棒(22)，金屬體(19)中央放置有一個與MCU控制器(2)電連接的鉑熱電阻溫度傳感器II(35)，鉑熱電阻溫度傳感器II(35)用于將水平氣道(23)溫度信號反饋給MCU控制器(2)，高精度可調穩壓電源(4)的負極通過導線(24)與檢測裝置(10)中鍍金微型螺旋狀熱敏元件I(26)連接，電阻I(44)、電阻II(45)、檢測裝置(10)中鍍金微型螺旋狀熱敏元件I(26)、檢測裝置(10)中鍍金微型螺旋狀熱敏元件II(31)、高精度滑動變阻器(5)形成橋型電路，檢測裝置(10)中出氣道(33)通過中空保溫管(7)與煙氣捕集器(12)右端連接，所述豎直平行管I(27)、豎直平行管II(32)、水平氣道(23)、分氣道I(29)和分氣道II(37)均在金屬體(19)上加工所制，置于置煙夾具(6)上的煙草制品產生的煙氣進入檢測裝置(10)中水平氣道(23)、豎直平行管I(27)和豎直平行管II(32)，兩只鍍金微型螺旋狀熱敏元件的引線由不銹鋼保溫盒(16)上面的豎直平行管里引出；分氣道I(29)與豎直平行管連接部分設計有節流孔I(28)，分氣道II(37)與豎直平行管連接部分設計有節流孔II(36)；以上部件裝在一個不銹鋼保溫盒(16)里，不銹鋼保溫盒(16)內周圍裝有保溫硅棉板(17)，硅棉板(17)所包圍的內部空間裝滿微型玻璃珠(18)形成浴恒溫模式；

所述鍍金微型螺旋狀熱敏元件I(26)引出的導線(24)與電阻I(44)進行串聯，串聯節點為A；電阻I(44)的另一端連接到高精度滑動變阻器(5)的最大阻值端，連接點為B；高精度滑動變阻器(5)另一個最大阻值端與鍍金微型螺旋狀熱敏元件II(31)引出的導線(24)串聯，串聯節點為C；鍍金微型螺旋狀熱敏元件II(31)引出導線(24)的另一端串聯接到電阻II(45)，串聯節點為D；電阻II(45)的另一端與鍍金微型螺旋狀熱敏元件I(26)連接，節點為E；信號放大器(3)信號采集端分別電性連接到A節點和D節點；

所述步進電機控制裝置(15)包括步進電機(46)及與步進電機(46)適配的步進電機控制器(47)，在觸控屏(1)上輸入指令使步進電機控制器(47)直接控制步進電機(46)以調節轉速與扭矩值，連動螺旋金屬棒(39)調節抽吸活塞(40)在可調容量抽吸管(43)中位置，達到控制可調容量抽吸管(43)的抽吸時間及抽吸流量。