專利名稱：一種x光煙絲填充值測量方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煙草加工方法及其設(shè)備，尤其涉及一種利用X光來測量煙絲填充值的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
煙絲填充值(determination of filling power)是指卷煙煙絲在一定時(shí)間、一定壓力的持續(xù)作用下，單位質(zhì)量所占的容積。填充值是影響卷制香煙質(zhì)量的重要因素之一，當(dāng)填充值大時(shí)，卷制的香煙用煙絲量少，香煙燃燒時(shí)透氣性好，煙氣中的焦油、尼古丁和一氧化碳含量也少，口感好；當(dāng)填充值小時(shí)，卷制的香煙用煙絲量多，香煙燃燒時(shí)透氣性差，煙氣中的焦油、尼古丁和一氧化碳含量也多，口感差。因此及時(shí)測量出煙絲的填充值，并控制生產(chǎn)出填充值高的煙絲，對卷制出高質(zhì)量的香煙有著重要意義。
目前我國各煙廠測量煙絲填充值絕大多數(shù)采用定時(shí)取樣、靜態(tài)測量的方法(見YC/T 152-2001卷煙煙絲填充值的測定)，這遠(yuǎn)不能及時(shí)準(zhǔn)確地反映出煙絲在實(shí)際生產(chǎn)過程中煙絲的填充值。因而卷制的香煙質(zhì)量得不到保證。
目前世界上只有德國生產(chǎn)在線煙絲填充值測量儀，它是采用50mm寬的二個壓棍測量皮帶機(jī)上煙絲的厚度，用電子皮帶秤計(jì)量皮帶上煙絲的重量。由于測量被二個壓棍壓過的煙絲厚度不能準(zhǔn)確地代表整個皮帶上煙絲的厚度，其次，電子秤稱過的是整個皮帶上煙絲的重量而不是二個壓棍壓過的煙絲重量。因此，用該測量儀測得的煙絲填充值誤差較大。
專利ZL00235663.5、及公開號為CN1513387的專利申請公開了采用γ射線放射源和γ射線探測器的輻射方法測量煙絲填充值的方法，且公開號為CN1513387的專利申請還公開了準(zhǔn)確測量壓輥壓過的煙絲重量的方法。但與X光相比γ射線能量高，防護(hù)較困難，如有遺失，則有可能會造成人身傷害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種X光煙絲填充值測量方法及其裝置，該X光煙絲填充值測量方法及其裝置測量準(zhǔn)確度高，能測量負(fù)荷更小、更輕的物料，且易于防護(hù)，即使有X光源遺失也不會造成人身傷害。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種X光煙絲填充值測量裝置，包括安裝支架、煙絲測厚裝置、煙絲輸送裝置、控制處理系統(tǒng)，其中，所述煙絲測厚裝置設(shè)置在所述安裝支架上、位于所述煙絲輸送裝置的上方且與所述控制處理系統(tǒng)相連接，其中，還包括設(shè)置在所述安裝支架上的X光源及X光探測器；其中，所述X光源與X光探測器相對應(yīng)地設(shè)置在所述煙絲輸送裝置的上、下方或下、上方；所述X光探測器與所述控制處理系統(tǒng)相連接；所述控制處理系統(tǒng)根據(jù)所述煙絲測厚裝置測出的煙絲厚度及所述X光探測器的輸出信號來計(jì)算所述煙絲填充值。
所述的裝置，其中，所述控制處理系統(tǒng)至少包括一個測煙絲填充值的數(shù)據(jù)處理模塊，所述模塊用于按數(shù)據(jù)處理模型d＝hi/k[ln(Ui/U0)]1±δ對煙絲填充值進(jìn)行計(jì)算；其中，d為煙絲填充值；hi為所述測厚裝置測出的煙絲厚度；Ui為有煙絲時(shí)X光探測器的輸出電壓；U0為無煙絲時(shí)X光探測器的輸出電壓；K和δ為根據(jù)已知填充值的煙絲進(jìn)行實(shí)物標(biāo)定確定的標(biāo)定系數(shù)。
所述的裝置，其中，當(dāng)所述X光探測器為閃爍計(jì)數(shù)器或正比計(jì)數(shù)管等數(shù)字信號輸出時(shí)，所述控制處理系統(tǒng)至少包括一個測煙絲填充值的數(shù)據(jù)處理模塊，所述模塊用于按數(shù)據(jù)處理模型d＝hi/k[ln(Ni/N0)]1±δ對煙絲填充值進(jìn)行計(jì)算；其中，d為煙絲填充值；hi為所述測厚裝置測出的煙絲厚度；Ni為有煙絲時(shí)所述閃爍計(jì)數(shù)器的輸出計(jì)數(shù)；N0為無煙絲時(shí)所述閃爍計(jì)數(shù)器輸出計(jì)數(shù)。
所述的裝置，其中，所述δ為-0.2至+0.2間的常數(shù)。
所述的裝置，其中，所述煙絲測厚裝置為壓輥式測厚裝置，其包括相互連接的壓輥及角位移傳感器；所述壓輥設(shè)置在所述煙絲輸送裝置的上方，并位于所述X光探測器的前方或后方。
所述的裝置，其中，所述hi為所述壓輥式測厚裝置的壓輥壓過的煙絲厚度；所述Ui為所述被壓輥壓過的煙絲通過所述X光探測器時(shí)的輸出電壓。
所述的裝置，其中，所述X光源又包括電源系統(tǒng)、X光發(fā)生器及冷卻裝置；所述電源系統(tǒng)用于給所述X光發(fā)生器提供所需電源；所述冷卻裝置用于冷卻所述X光發(fā)生器。
所述的裝置，其中，所述X光發(fā)生器進(jìn)一步包括燈絲、陰極、陽極、靶和X光射出窗；其中所述X光射出窗設(shè)置在所述X光發(fā)生器的外殼上；所述電源系統(tǒng)在所述陰極、陽極間加有高壓V，調(diào)節(jié)V可以改變X射線的流強(qiáng)。
所述的裝置，其中，所述靶根據(jù)被測煙絲的品種及負(fù)荷的大小可選用不同的材料。
所述的裝置，其中，在所述X光源的X光射出窗口的下方設(shè)置有一開有準(zhǔn)直孔的準(zhǔn)直器，所述X光源發(fā)出的X光通過所述準(zhǔn)直孔照射到所述X光探測器的射線靈敏區(qū)內(nèi)。
所述的裝置，其中，進(jìn)一步包括一X光流強(qiáng)探測器，設(shè)置在所述X光源無物料通過的照射區(qū)域內(nèi)；所述控制處理系統(tǒng)根據(jù)所述X光流強(qiáng)探測器測得的流強(qiáng)變化對所述用于探測被測物料所吸收的X光探測器的U0值即零點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)校正。
所述的裝置，其中，所述X光源為X射線發(fā)生器；所述X光探測器為薄壁電離室、正比計(jì)數(shù)管、G-M管、碘化鈉閃爍計(jì)數(shù)器或塑料閃爍計(jì)數(shù)器。
所述的裝置，其中，所述X光探測器及X光流強(qiáng)探測器為閃爍計(jì)數(shù)器或正比計(jì)數(shù)管時(shí)，在其內(nèi)設(shè)置穩(wěn)譜單元以提高所述探測器的穩(wěn)定性；其中，所述穩(wěn)譜單元包括由上甄別器、上成形電路及上泵電路串聯(lián)連接形成的第一支路；由下甄別器、下成形電路及下泵電路串聯(lián)連接形成的第二支路；與所述第一支路和第二支路并聯(lián)后的電路串聯(lián)連接的積分放大器；與所述積分放大器電相連的電壓調(diào)整管。
所述的裝置，其中，所述X光探測器為閃爍計(jì)數(shù)器，包括閃爍體；與所述閃爍體相連的光電倍增管；與所述光電倍增管相連的高壓電源；與所述高壓電源相連的穩(wěn)譜單元；與所述穩(wěn)譜單元相連的前置放大器及成形電路。
本發(fā)明還提供了一種X光煙絲填充值測量方法，包括煙絲測厚裝置測量煙絲厚度的步驟及X光探測器測量煙絲重量的步驟，其中，還包括步驟1，將X光源與X光探測器相對應(yīng)地設(shè)置在煙絲輸送裝置的上、下方或下、上方，及測厚裝置設(shè)置在所述X光探測器的前方或后方；及步驟2，控制處理系統(tǒng)根據(jù)所述X光探測器的輸出信號及所述煙絲測厚裝置測量的煙絲厚度信號計(jì)算所述煙絲填充值。
所述的方法，其中，所述步驟2進(jìn)一步包括所述控制處理系統(tǒng)根據(jù)所述X光探測器的輸出信號獲得無煙絲時(shí)的X光探測器的輸出電壓U0、有煙絲時(shí)X光探測器的輸出電壓Ui和厚度信號hi的步驟；及所述控制處理系統(tǒng)按照數(shù)據(jù)處理模型di＝hi/k[ln(Ui/U0)]1±δ計(jì)算煙絲填充值的步驟；其中，di為煙絲填充值；hi為所述測厚裝置測出的煙絲厚度；K和δ是根據(jù)已知填充值的煙絲進(jìn)行實(shí)物標(biāo)定確定的標(biāo)定系數(shù)。
所述的方法，其中，所述δ為-0.2至+0.2間的常數(shù)。
所述的方法，其中，所述煙絲測厚裝置為壓輥式測厚裝置，其包括相互連接的壓輥及角位移傳感器；所述壓輥設(shè)置在所述煙絲輸送裝置的上方，并位于所述X光探測器的前方或后方；所述hi為所述壓輥式測厚裝置的壓輥壓過的煙絲厚度；所述Ui為所述被壓輥壓過的煙絲通過所述X光探測器時(shí)的輸出電壓。
所述的方法，其中，進(jìn)一步包括一在所述X光源的X光射出窗口的下方設(shè)置有一開有準(zhǔn)直孔的準(zhǔn)直器的步驟，所述X光源發(fā)出的X光通過所述準(zhǔn)直孔照射到所述X光探測器的射線靈敏區(qū)內(nèi)。
所述的方法，其中，進(jìn)一步包括在所述X光源無物料通過的照射區(qū)域內(nèi)設(shè)置一X光流強(qiáng)探測器來監(jiān)測X光流強(qiáng)變化的步驟；及所述控制處理系統(tǒng)根據(jù)所述X光流強(qiáng)探測器測得的流強(qiáng)變化對所述設(shè)置在所述物料輸送裝置上方或下方用于測量物料重量的X光探測器的U0值即零點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)校正的步驟。
所述的方法，其中，進(jìn)一步包括一在所述測厚裝置前還設(shè)置一煙絲整形料倉的步驟。
本發(fā)明是提供采用X光源(或稱X光發(fā)生器)和X光探測器測量煙絲填充值的裝置，它有如下特點(diǎn)1、X光能量較γ射線的能量低，因而易于防護(hù)；
2、只有在高電壓條件下，才能產(chǎn)生X光，也就是說裝置在不工作、不加高壓時(shí)，就不會產(chǎn)生X光，因而如有遺失，也不會造成人身傷害；3、同樣重量的同一煙絲吸收X光比吸收γ射線多，能引起ln(Ui/U0)的比值大，所以測量準(zhǔn)確度高；4、根據(jù)需要可加大X光流強(qiáng)，減少統(tǒng)計(jì)漲落，提高信號噪聲比，使裝置穩(wěn)定性好，測量準(zhǔn)確度高。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的X光煙絲填充值測量裝置，圖1A是圖1中A-A視圖；圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例的X光煙絲測量填充值裝置，圖2A是圖2中B-B視圖；圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的X光源示意圖；圖4A為本發(fā)明一實(shí)施例的X光準(zhǔn)直器示意主視圖；圖4B為本發(fā)明一實(shí)施例的X光準(zhǔn)直器示意俯視圖；圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的X光流強(qiáng)探測器、準(zhǔn)直器和屏蔽板安裝示意圖；圖6為本發(fā)明一實(shí)施例的帶穩(wěn)譜單元的閃爍計(jì)數(shù)器示意圖；圖7為本發(fā)明一實(shí)施例的穩(wěn)譜單元示意圖。
圖8為本發(fā)明一實(shí)施例的X光煙絲填充值測量裝置中設(shè)置的屏蔽板主視圖，圖8A是圖8中的C-C視圖。
其中，附圖標(biāo)記如下101-控制處理系統(tǒng)，102-X光探測器，103-屏蔽板，104-壓輥，105-角位移傳感器，106-煙絲，107-X光源，108-支架，109-傳輸帶，110-連桿，301-電源系統(tǒng)，302-燈絲，303-陰極，304-陽極，305-靶306-冷卻裝置，307-X光射出窗口308-X光發(fā)生器外殼，309-X光發(fā)生器401-準(zhǔn)直器，402-準(zhǔn)直孔
504-秤體支架，507-稱重X光探測器，509-X光流強(qiáng)探測器601-外殼，602-閃爍體，603-光電倍增管，604-高壓電源605-穩(wěn)譜單元，606-前置放大器，607-成形電路701-上甄別器，702-上成形電路，703-上泵電路704-電壓調(diào)整管，705-積分放大器706-下甄別器，707-下成形電路，708-下泵電路，801-通孔具體實(shí)施方式
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的X光煙絲填充值測量裝置，包括安裝支架108，設(shè)置在安裝支架上的X光源107、X光探測器102及煙絲測厚儀(包括連桿110連接的壓輥104與角位移傳感器105)，傳輸帶109、控制處理系統(tǒng)101?？刂铺幚硐到y(tǒng)101分別與X光探測器102和測厚儀相連接(如圖1所示)，X光源107安裝在傳輸帶109的上方(或下方)，X光探測器102安裝在傳輸帶109的下方(或上方)，且X光探測器102應(yīng)處在X光照射區(qū)內(nèi)。測厚儀的壓輥104設(shè)置傳輸帶109的上方和X光源107的前方(或后方)，且使壓輥104壓過的煙絲通過被X光探測器接收的X光照射區(qū)。控制處理系統(tǒng)101至少包括一個測量煙絲填充值的數(shù)據(jù)處理模塊，該模塊按數(shù)據(jù)處理模型d＝hi/k[ln(Ui/U0)]1±δ對煙絲填充值進(jìn)行測量式中d--------------煙絲填充值hi--------------煙絲厚度(厘米)Ui--------------有煙絲時(shí)探測器輸出電壓(伏)U0--------------無煙絲時(shí)探測器輸出電壓(伏)K和δ-------標(biāo)定系數(shù)，δ＝-0.2～+0.2其中，K和δ是用已知填充值的煙絲進(jìn)行實(shí)物標(biāo)定確定的。Ui為有煙絲時(shí)探測器的輸出電壓(伏)，指被壓輥壓過的煙絲通過所述X光探測器時(shí)的輸出電壓。在X光源107和X光探測器102之間設(shè)置一個中間開有寬度為D(D與壓輥寬度相適應(yīng))，長度為L的通孔的屏蔽板103(如圖8所示)，開孔的尺寸與壓輥104的寬度和X光探測器102的X光線靈敏區(qū)尺寸相適應(yīng)，使得X光源107的X光射線可以通過通孔801照射所述X光探測器102的射線靈敏區(qū)內(nèi)，使之能準(zhǔn)確地測量出壓輥104壓過的煙絲重量。在壓輥104前邊還可設(shè)有煙絲整形料倉或定量管，使煙絲106的厚度保持均衡，達(dá)到提高測量煙絲厚度的準(zhǔn)確度。
圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的X光煙絲填充值測量裝置，圖1A是圖1中A-A視圖。在圖1中，采用的X光源是X射線發(fā)生器、X光探測器是薄壁電離室(或者正比計(jì)數(shù)管、G-M管)、測厚儀的壓輥寬度D＝50～100mm，Φ＝150～300mm、角位移傳感器采用旋轉(zhuǎn)變壓器或自整角機(jī)、控制處理系統(tǒng)是采用PLC或工控機(jī)。
圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例的X光煙絲測量填充值裝置，圖2A是圖2中B-B視圖。在圖2中，采用的X光探測器是碘化鈉晶體即閃爍計(jì)數(shù)器(或塑料閃爍計(jì)數(shù)器)，其它的組成部分與圖1所述實(shí)施例相同。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例的X光源示意圖。在圖3中，本發(fā)明裝置的X光源是由電源系統(tǒng)301、X光發(fā)生器309和冷卻裝置306組成。X光發(fā)生器309通常由燈絲302、陰極303、陽極304(含靶)、X光射出窗口307組成，在陰極303和陽極304間加有幾千伏到幾萬伏的高壓，陰極303發(fā)射出的電子被高壓加速打在陽極304的靶305上，激發(fā)出X射線，經(jīng)X光射出窗口307射出。由于陽極304受電子沖擊產(chǎn)生熱量較大，故需要加冷卻裝置306進(jìn)行冷卻(如果功率較小，發(fā)熱不高，也可免用冷卻裝置)。通常，冷卻裝置306為風(fēng)冷，功率大時(shí)，可采用水冷。其中，靶材可根據(jù)測量的葉絲、梗絲、膨脹絲的品種，以及負(fù)荷的大小不同可選用不同的材料，如Ti、Cr、Cu、Fe、Mo、Ag、Rn等。由于以上靶材產(chǎn)生的X光能量較241Am放射源的能量低，如Ag的X射線能量為47kev，Rn的X射線能量為23kev。因而可以用于測量負(fù)荷更小、質(zhì)量更輕的物料；且，在陰、陽極之間加有的高壓(V)是可調(diào)的，改變電壓V可以改變X射線流強(qiáng)。因而在應(yīng)用現(xiàn)場可根據(jù)計(jì)量物料的不同和負(fù)荷的大小，對流強(qiáng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，通常利用較大流強(qiáng)值增大信號噪聲比，提高測量精度。
由于X光發(fā)生器發(fā)出的X射線強(qiáng)度穩(wěn)定性不高，在所述裝置中可設(shè)置兩個X光探測器，一個設(shè)置在物料的下方，用于測量物料的重量，如圖5中的稱重X光探測器507；另一個設(shè)置在無物料通過的X光照射區(qū)域內(nèi)，用于監(jiān)測X光流強(qiáng)的變化，如圖5中的X光流強(qiáng)探測器509。控制系統(tǒng)根據(jù)這個變化，對測量物料重量的探測器如稱重X光探測器507的零點(diǎn)(即U0值)進(jìn)行校正。
圖4A，4B為本發(fā)明實(shí)施例的X光準(zhǔn)直器示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例的帶有X光流強(qiáng)探測器、準(zhǔn)直器和屏蔽板的安裝示意圖。如圖4、圖5所示，在X光源107的下方(即X光射出窗口307的下方)設(shè)帶有準(zhǔn)直孔402的X射線準(zhǔn)直器401(圖4)。X射線經(jīng)準(zhǔn)直孔402照射在稱重X光探測器507上。在稱重X光探測器507上方設(shè)有X光屏蔽板103，屏蔽板103的中間可有開孔，開孔的尺寸與壓輥104的寬度和X光探測器102的X光線靈敏區(qū)長度相適應(yīng)，以使能準(zhǔn)確地測量出壓輥104壓過的煙絲重量。
為解決閃爍計(jì)數(shù)器(或正比計(jì)數(shù)管)用的光電倍增管受高壓電源變化而引起的探測器零點(diǎn)漂移問題，采用比例積分穩(wěn)譜技術(shù)，即在探測器外殼內(nèi)設(shè)有穩(wěn)譜單元，如圖6所示。圖6為本發(fā)明實(shí)施例的帶穩(wěn)譜單元的閃爍計(jì)數(shù)器示意圖。
在圖6中，閃爍計(jì)數(shù)器包括外殼601、閃爍體602、與閃爍體602相連的光電倍增管603；與光電倍增管603相連的高壓電源604；與高壓電源604相連的穩(wěn)譜單元605；與穩(wěn)譜單元605相連的前置放大器606及成形電路607。
圖7為本發(fā)明實(shí)施例的穩(wěn)譜單元示意圖。在圖7中，穩(wěn)譜單元605是由上、下甄別器701、706，上、下形成電路702、707，上、下泵電路703、708，積分放大器705及電壓調(diào)整管704組成。其中上甄別器701、上成形電路702及上泵電路703串聯(lián)連接形成的第一支路；下甄別器706、下成形電路707及下泵電路708串聯(lián)連接形成的第二支路；第一支路和第二支路并聯(lián)后與積分放大器705串接；積分放大器705電相連電壓調(diào)整管704。其中，上甄別器701的甄別閥選在譜曲線的A點(diǎn)，下甄別器706的甄別閥選在譜曲線的B點(diǎn)。假設(shè)上甄別閥輸出的積分計(jì)數(shù)率為NA，下甄別閥輸出的積分計(jì)數(shù)率為NB，兩者的比值為K=NANB;]]>上、下泵電路703、708的電容分別選用C1和C2，其比值為K=C1C2.]]>裝置工作時(shí)，要求K值穩(wěn)定不變，但由于探測器、電子元器件的溫漂及高壓電源電壓不穩(wěn)定，使譜線發(fā)生偏移，因而造成K值發(fā)生變化。假如K增大，則Ua增大、Ub增大、調(diào)節(jié)管的壓降U增大，V0不變、V1減小、光電倍增管增益減小，NA減小，最后使K值下降，維持原K值不變，將偏移譜線調(diào)回，從而提高了探測器的穩(wěn)定性。
圖8為本發(fā)明實(shí)施例中設(shè)置的屏蔽板的主視圖，圖8A是圖8中C-C視圖。其中，D為在X光源和X光探測器之間設(shè)置的屏蔽板103中間所開通孔801的寬度，L為通孔的長度，其中通孔801的尺寸與壓輥104的寬度和X光探測器102的X光線靈敏區(qū)長度相適應(yīng)。
本發(fā)明一實(shí)施例的裝置采用的硬件設(shè)置、軟件設(shè)置分別如下其中，硬件設(shè)置包括X光發(fā)生器采用X光管，其高壓電源為1000V-50000V，分5檔調(diào)節(jié)；流強(qiáng)一般為800μA-1200μA；冷卻裝置采用風(fēng)冷；在X光源下設(shè)有X射線準(zhǔn)直器；X光探測器采用NaI晶體閃爍計(jì)數(shù)器，尺寸為φ50mm*50mm-φ70mm*70mm，光電倍增管采用1000V-2000V的高壓電源供電，其信號經(jīng)前置放大器和成形電路輸出；另還設(shè)有監(jiān)測X光流強(qiáng)變化的X光探測器，選用的也是NaI晶體閃爍計(jì)數(shù)器，其尺寸為φ25mm*25mm。煙絲測厚儀，壓輥寬度D＝50-100mm；壓輥直徑φ＝200-300mm；角位移傳感器采用旋轉(zhuǎn)變壓器或自整角機(jī)；控制處理系統(tǒng)采用西門子的PLC(S7-300系列)，CPU模塊為314IFM，帶有數(shù)字量輸入口，用于接收閃爍計(jì)數(shù)器信號，模擬量輸入口，用于接收角位移傳感器信號，采用TP-270-10觸摸屏，顯示各種數(shù)據(jù)。
其中，軟件設(shè)置包括采用di=hik[Ln(NiN0)]1±δ,]]>令δ＝0數(shù)學(xué)模型為di=hik[Ln(NiN0)]]]>式中hi-煙絲厚度(cm)；Ni-有煙絲時(shí)閃爍計(jì)數(shù)器探測器的計(jì)數(shù)(個/s)N0-無煙絲時(shí)閃爍計(jì)數(shù)器探測器的計(jì)數(shù)(個/s)K-標(biāo)定系數(shù)di-填充值(g/cm3)本實(shí)施例應(yīng)用的數(shù)學(xué)模型為根據(jù)X光流強(qiáng)探測器509測得的X光流強(qiáng)變化對稱重X光探測器507的N0值即零點(diǎn)進(jìn)行修正的數(shù)學(xué)模型。
在輸送帶空載運(yùn)行時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊每秒采樣一次稱重X光探測器507輸出信號Ni和X光流強(qiáng)探測器509輸出信號Ni1并實(shí)時(shí)計(jì)算兩者的平均值。假設(shè)采集t＝180秒，得稱重X光探測器507的平均值N0＝5500個/秒；X光流強(qiáng)探測器509的平均值N01＝2750個/秒；令A(yù)＝N0/N01＝2；X光探測器輸出信號的大小，表明其接收X射線量的多少，而接收X射線量的多少又取決于X光流強(qiáng)的大小。
因?yàn)镹0與N01均是在同一X光源同一流強(qiáng)照射下得到的數(shù)值，所以便可得出N0＝AN01的變化關(guān)系。X光流強(qiáng)的變化必然引起N01的變化，從而可根據(jù)N01的變化對N0進(jìn)行修正。如數(shù)據(jù)模塊每隔t秒(t＝180秒)不斷地測出X光流強(qiáng)探測器509輸出信號N01的平均值，并不斷地對N0進(jìn)行修正。如N01＝2740(個/秒)，則N0＝AN01＝2×2740＝5480(個/秒)，那么，將N0值代入公式di=hik[Ln(NiN0)],]]>便可計(jì)算出di的值。
確定標(biāo)定系數(shù)K值1)根據(jù)YC/T 152-2001卷煙煙絲填充值的測定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，測定出被標(biāo)定的煙絲填充值，假定d0＝3.83g/cm3；2)假定k＝100，并輸入到PLC；3)測定N0值，假設(shè)空載運(yùn)行t秒測得平均值N0＝5500個/秒；4)將d0＝3.83的煙絲送經(jīng)儀器測量，每秒采樣一次hi和Ni，并按公式di=hik[Ln(NiN0)]]]>計(jì)算出di，假設(shè)測量t1秒后得其各自的平均值為hi1平均值＝5cm，Ni1平均值＝4950個/秒，di1平均值＝4.745g/cm3；5)用d0＝3.83對k進(jìn)行修正 6)將k修＝123.8輸入PLC，重復(fù)以上各步驟，測得t2秒時(shí)hi和Ni各自的平均值為hi2＝6cm、Ni2＝4675個/秒，di2＝3.8175；7)求填充值的誤差δd=d0-d1d0·100%=3.83-3.81753.83·100=0.32%,]]>如δd滿足了誤差要求，則K值即確定；如δd不能滿足誤差要求，則按上述步驟再次標(biāo)定，直至滿足要求為止。
當(dāng)K值確定后，可進(jìn)入生產(chǎn)測量。
通過在控制系統(tǒng)中設(shè)置一個按照上述軟件設(shè)置的方法進(jìn)行測量計(jì)算的數(shù)據(jù)處理模型來具體實(shí)現(xiàn)對煙絲填充值的測量計(jì)算。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種X光煙絲填充值測量裝置，包括安裝支架、煙絲測厚裝置、煙絲輸送裝置、控制處理系統(tǒng)，其中，所述煙絲測厚裝置設(shè)置在所述安裝支架上、位于所述煙絲輸送裝置的上方且與所述控制處理系統(tǒng)相連接，其特征在于，還包括設(shè)置在所述安裝支架上的X光源及X光探測器；其中，所述X光源與X光探測器相對應(yīng)地設(shè)置在所述煙絲輸送裝置的上、下方或下、上方；所述X光探測器與所述控制處理系統(tǒng)相連接；所述控制處理系統(tǒng)根據(jù)所述煙絲測厚裝置測出的煙絲厚度及所述X光探測器的輸出信號來計(jì)算所述煙絲填充值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制處理系統(tǒng)至少包括一個測煙絲填充值的數(shù)據(jù)處理模塊，所述模塊用于按數(shù)據(jù)處理模型d＝hi/k[ln(Ui/U0)]1±δ對煙絲填充值進(jìn)行計(jì)算；其中，d為煙絲填充值；hi為所述測厚裝置測出的煙絲厚度；Ui為有煙絲時(shí)X光探測器的輸出電壓；U0為無煙絲時(shí)X光探測器的輸出電壓；K和δ為根據(jù)已知填充值的煙絲進(jìn)行實(shí)物標(biāo)定確定的標(biāo)定系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述X光探測器為閃爍計(jì)數(shù)器或正比計(jì)數(shù)管等數(shù)字信號輸出時(shí)，所述控制處理系統(tǒng)至少包括一個測煙絲填充值的數(shù)據(jù)處理模塊，所述模塊用于按數(shù)據(jù)處理模型d＝hi/k[ln(Ni/N0)]1±δ對煙絲填充值進(jìn)行計(jì)算；其中，d為煙絲填充值；hi為所述測厚裝置測出的煙絲厚度；Ni為有煙絲時(shí)所述閃爍計(jì)數(shù)器的輸出計(jì)數(shù)，單位是個/秒；N0為無煙絲時(shí)所述閃爍計(jì)數(shù)器輸出計(jì)數(shù)，單位是個/秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述δ為-0.2至+0.2間的常數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所-述的裝置，其特征在于，所述煙絲測厚裝置為壓輥式測厚裝置，其包括相互連接的壓輥及角位移傳感器；所述壓輥設(shè)置在所述煙絲輸送裝置的上方，并位于所述X光探測器的前方或后方。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述hi為所述壓輥式測厚裝置的壓輥壓過的煙絲厚度；所述Ui為所述被壓輥壓過的煙絲通過所述X光探測器時(shí)的輸出電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的裝置，其特征在于，所述X光源又包括電源系統(tǒng)及X光發(fā)生器及冷卻裝置；所述電源系統(tǒng)用于給所述X光發(fā)生器提供所需電源；所述冷卻裝置用于冷卻所述X光發(fā)生器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述X光發(fā)生器進(jìn)一步包括燈絲、陰極、陽極、靶和X光射出窗口；其中所述X光射出窗設(shè)置在所述X光發(fā)生器的外殼上；所述電源系統(tǒng)在所述陰極、陽極間加有高壓V，調(diào)節(jié)V可以改變X射線的流強(qiáng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述靶根據(jù)被測煙絲的品種及負(fù)荷的大小可選用不同的材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，在所述X光源的X光射出窗口的下方設(shè)置有一開有準(zhǔn)直孔的準(zhǔn)直器，所述X光源發(fā)出的X光通過所述準(zhǔn)直孔照射到所述X光探測器的射線靈敏區(qū)內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8、9或10所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一X光流強(qiáng)探測器，設(shè)置在所述X光源無物料通過的照射區(qū)域內(nèi)；所述控制處理系統(tǒng)根據(jù)所述流強(qiáng)變化對所述用于探測被測物料的X光探測器的U0值進(jìn)行實(shí)時(shí)校正。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述X光源為X射線發(fā)生器；所述X光探測器為薄壁電離室、正比計(jì)數(shù)管、G-M管、碘化鈉閃爍計(jì)數(shù)器或塑料閃爍計(jì)數(shù)器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述X光探測器及X光流強(qiáng)探測器為閃爍計(jì)數(shù)器或正比計(jì)數(shù)管時(shí)，在其內(nèi)設(shè)置穩(wěn)譜單元以提高所述探測器的穩(wěn)定性；其中，所述穩(wěn)譜單元包括由上甄別器、上成形電路及上泵電路串聯(lián)連接形成的第一支路；由下甄別器、下成形電路及下泵電路串聯(lián)連接形成的第二支路；與所述第一支路和第二支路并聯(lián)后的電路串聯(lián)連接的積分放大器；與所述積分放大器電相連的電壓調(diào)整管。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述X光探測器為閃爍計(jì)數(shù)器，包括閃爍體；與所述閃爍體相連的光電倍增管；與所述光電倍增管相連的高壓電源；與所述高壓電源相連的穩(wěn)譜單元；與所述穩(wěn)譜單元相連的前置放大器及成形電路。
15.一種適用于權(quán)利要求1所述裝置的X光煙絲填充值測量方法，包括煙絲測厚裝置測量煙絲厚度的步驟及X光探測器測量煙絲重量的步驟，其特征在于，還包括步驟1，將X光源與X光探測器相對應(yīng)地設(shè)置在煙絲輸送裝置的上、下方或下、上方，及將測厚裝置設(shè)置在所述X光探測器的前方或后方；及步驟2，控制處理系統(tǒng)根據(jù)所述X光探測器的輸出信號及所述煙絲測厚裝置測量的煙絲厚度計(jì)算所述煙絲填充值。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述步驟2進(jìn)一步包括所述控制處理系統(tǒng)根據(jù)所述X光探測器的輸出信號獲得無煙絲時(shí)的X光探測器的輸出電壓U0、有煙絲時(shí)X光探測器的輸出電壓Ui和厚度信號hi的步驟；及所述控制處理系統(tǒng)按照數(shù)據(jù)處理模型di＝hi/k[ln(Ui/U0)]1±δ計(jì)算煙絲填充值的步驟；其中，di為煙絲填充值；hi為所述測厚裝置測出的煙絲厚度；K和δ是根據(jù)已知填充值的煙絲進(jìn)行實(shí)物標(biāo)定確定的標(biāo)定系數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述δ為-0.2至+0.2間的常數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15、16或17所述的方法，其特征在于，所述煙絲測厚裝置為壓輥式測厚裝置，其包括相互連接的壓輥及角位移傳感器；所述壓輥設(shè)置在所述煙絲輸送裝置的上方，并位于所述X光探測器的前方或后方；所述hi為所述壓輥式測厚裝置的壓輥壓過的煙絲厚度；所述Ui為所述被壓輥壓過的煙絲通過所述X光探測器時(shí)的輸出電壓。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括一在所述X光源的X光射出窗口的下方設(shè)置一開有準(zhǔn)直孔的準(zhǔn)直器的步驟，所述X光源發(fā)出的X光通過所述準(zhǔn)直孔照射到所述X光探測器的射線靈敏區(qū)內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15、16、17或19所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在所述X光源無物料通過的照射區(qū)域內(nèi)設(shè)置一X光流強(qiáng)探測器來監(jiān)測X光流強(qiáng)變化的步驟；及所述控制處理系統(tǒng)根據(jù)所述流強(qiáng)變化對所述設(shè)置在所述物料輸送裝置上方或下方用于測量物料重量的X光探測器的零點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)校正的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種X光煙絲填充值測量方法及其裝置，包括安裝支架、煙絲測厚裝置、煙絲輸送裝置、控制處理系統(tǒng)，其中，所述煙絲測厚裝置設(shè)置在所述安裝支架上、位于所述煙絲輸送裝置的上方且與所述控制處理系統(tǒng)相連接，其特征在于，還包括設(shè)置在所述安裝支架上的X光源及X光探測器；其中，所述X光源與X光探測器相對應(yīng)地設(shè)置在所述煙絲輸送裝置的上、下方或下、上方；所述X光探測器與所述控制處理系統(tǒng)相連接；所述控制處理系統(tǒng)根據(jù)所述煙絲測厚裝置測出的煙絲厚度及所述X光探測器的輸出信號來計(jì)算所述煙絲填充值。本發(fā)明的X光煙絲填充值測量方法及裝置測量準(zhǔn)確度高，能測量負(fù)荷更小、更輕的物料，且易于防護(hù)，即使有遺失也不會造成人身傷害。
文檔編號G06F19/00GK1967222SQ20051008691
公開日2007年5月23日 申請日期2005年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月17日
發(fā)明者邸生才 申請人:邸生才