[发明专利]一种卷烟接装纸色差分析装置和方法

权利要求书

1.一种基于空芯光纤波导二维红外光谱的卷烟接装纸色差分析装置，其特征在于：包括依次连接的吸烟机、加热装置、过滤装置、环形光纤池、红外光入射装置和检测装置，环形光纤池包括环形池体、设于环形池体一端的进样口、设于环形池体另一端的出样口，红外入射装置设于出样口一侧，检测装置设于进样口一侧，所述加热装置包括管体、设于管体中的烟气通道、设于烟气管道与管体之间的导热材料、设于烟气通道周围的加热元件和若干温度传感器，过滤装置出口与环形池体的进样口相连，吸烟机和加热装置之间还设有缓冲气供气装置，还包括与吸烟机、加热装置、过滤装置、环形光纤池、红外光入射装置、缓冲气供气装置和检测装置连接的PLC控制器；

环形光纤气体池为空芯光纤结构，其内壁涂覆有Ag/AgI复合涂层，使得入射光源在空芯光纤内形成多次反射而延长光与物质交互作用的光程；

环形池体为环形空芯毛细管柱，其内壁涂覆有Ag/AgI复合涂层，Ag和AgI的物质的量之比为1：1，涂层厚度为0.15μm；

红外入射装置为二维相关红外光谱仪，检测装置采用二极管阵列检测器；二维光谱信号为一前一后发射的中红外光谱；加热装置的管体为空芯矩形塑料体；环形池体两端设有三通阀，进样端的三通阀一端与环形池体连接，另一端与检测装置连接，剩余一端为出样口。

2.根据权利要求1所述的卷烟接装纸色差分析装置，其特征在于：环形空芯毛细管柱的内径为0.2mm，长10m。

3.根据权利要求1所述的卷烟接装纸色差分析装置，其特征在于：三通阀剩余一端为进样口，出样端的三通阀一端与环形池体连接，另一端与红外入射装置连接，出样口与真空泵相连。

4.根据权利要求1所述的卷烟接装纸色差分析装置，其特征在于：烟气通道为薄层铜管，加热元件为设于烟气通道周围的加热电阻丝，所述加热电阻丝为包围所述烟气通道的矩形框架，所述导热材料为纤维状硅酸铝棉，若干温度传感器设于加热电阻丝附近，加热电阻丝和若干温度传感器与PLC控制器连接。

5.根据权利要求1所述的卷烟接装纸色差分析装置，其特征在于：所述过滤装置滤片孔径为2μm。

6.根据权利要求1-5之一所述的卷烟接装纸色差分析装置，其特征在于：检测装置带有一个20Hz的高速二极管和一个20位A/D转换器；光束使用数百个二极管阵列，并且在整个光谱波段上有响应。

7.一种使用权利要求1-6之一所述的装置进行卷烟接装纸色差分析方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）红外入射装置的开机及预处理：打开红外入射装置进行预热，中红外光谱一前一后发射，用缓冲气吹扫加热装置、过滤装置和环形光纤池中残留的空气，然后关闭进样口处的阀门，打开出样口处的阀门，并抽真空，然后关闭出样口的阀门；

（2）背景采集：打开环形光纤池进样口阀门，收集实验环境中的惰性气体作为背景，进样至压力表示数稳定时，关闭进气阀；采集二维中红外光谱信号，并以此信号作为背景信号，信号测定两个平行样，直至信号稳定为止；

（3）卷烟测试样的制作：选用不同的待测接装纸制成卷烟测试样，其中一个为建模用的标杆接装纸制成卷烟测试样；

（4）烟气的产生和前处理：打开高压气瓶控制阀，调节缓冲气的流量为1-10ml/min，通过吸烟机分别抽吸待测卷烟，产生的烟气依次经过加热装置和过滤装置，准备进入气体池，产生的烟气与缓冲气的体积比为1：5-10；

（5）采集光谱：吸烟机开始抽吸卷烟5s左右，打开出样口的阀门，并再次抽真空，关闭出样口阀门，打开进样口阀门，使产生的烟气进入到气体池中，待进样口压力表示数稳定后，关闭进气阀，采集样品的红外光谱，描次数至少24次，需重复采集建模用的标杆卷烟纸卷制测试样品的红外光谱10次以上；

（6）数据分析：以自适应背景扣除算法对步骤（5）所得红外光谱进行预处理；再按常规计算滤波后信号的主成分得分，该得分即为卷烟测试样主流烟气的特征，进而判断卷烟测试样的主成分得分是否在标杆接装纸所制卷烟PCA得分的区域之内，进而判断是否存在色差。