專利名稱：一種輻射測(cè)量煙絲填充值的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煙草加工技術(shù)與設(shè)備，尤其涉及一種測(cè)量煙絲填充值的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
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(cè)量出煙絲的填充值，并控制生產(chǎn)出填充值高的煙絲，對(duì)提高香煙的質(zhì)量有著重要意義。
目前我國(guó)各煙廠測(cè)量煙絲填充值絕大多數(shù)采用定時(shí)取樣、靜態(tài)測(cè)量的方法，這遠(yuǎn)不能及時(shí)準(zhǔn)確地反映出，在實(shí)際生產(chǎn)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(guó)生產(chǎn)在線煙絲填充值測(cè)量?jī)x，它是采用50mm寬的三個(gè)壓輥測(cè)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(cè)量被三個(gè)壓輥壓過的煙絲厚度不能準(zhǔn)確地代表整個(gè)皮帶上煙絲的厚度，其次，電子秤稱過的整個(gè)皮帶上煙絲的重量不是三個(gè)壓輥壓過的煙絲重量。因此，用該測(cè)量?jī)x測(cè)得的煙絲填充值誤差較大。
用輻射方法測(cè)量煙絲的填充值時(shí)，則要求測(cè)量壓輥壓過的煙絲重量，如何測(cè)得壓輥壓過的這些煙絲重量，是輻射法測(cè)量煙絲填充值的一大難題。核子秤計(jì)量煙絲重量，通常采用的計(jì)量公式為F＝Kln(Ui/Uo)；式中F-皮帶上單位面積上物料重量(kg/m2)Uo-無物料時(shí)γ探測(cè)器輸出電壓Ui-有物料時(shí)γ探測(cè)器輸出電壓K-標(biāo)定系數(shù)在此，由于皮帶上的煙絲與壓輥壓過的煙絲混擾在一起，難以分開，因而無法稱量經(jīng)壓輥壓過的煙絲重量，也就是無法用總重量法確定系數(shù)K。顯然，確定系數(shù)K是輻射法測(cè)量煙絲填充值的又一難題。在專利號(hào)為ZL 00 2 35663.5專利中雖然提出了用輻射法稱重，但未公開如何具體解決上述兩個(gè)問題的方法。
此外，由于系數(shù)K與ln(Ui/Uo)是非線性關(guān)系，K值往往要受物料負(fù)荷變化、物料的堆積形狀、所處的位置和散射因子影響，如何描述受上述四個(gè)因素影響的F與ln(Ui/Uo)間的變化關(guān)系，并通過計(jì)算模型來擬合其變化關(guān)系，用以提高計(jì)量煙絲填充值測(cè)量的精度，這又是急待解決的難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種輻射測(cè)量煙絲填充值的方法及系統(tǒng)，其能夠自動(dòng)在線測(cè)量煙絲填充值，且測(cè)量準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好、可靠性高、維修量小。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了1、一種輻射測(cè)量煙絲填充值的方法，包括如下步驟步驟1，在傳輸帶的上、下方或下、上方相對(duì)應(yīng)設(shè)置γ射線放射源和γ射線探測(cè)器，在γ射線放射源的前方傳輸帶上方設(shè)置壓輥式測(cè)厚裝置，通過所述γ射線探測(cè)器的輸出信號(hào)獲得無煙絲通過時(shí)γ射線探測(cè)器輸出電壓U0；步驟2，將待測(cè)煙絲置于輸送帶上，先后依次通過所述壓輥測(cè)厚裝置、γ射線放射源和γ射線探測(cè)器；通過所述γ射線探測(cè)器獲得被壓輥壓過的煙絲通過γ射線探測(cè)器時(shí)的輸出電壓Ui，以及通過所述測(cè)厚裝置的輸出信號(hào)獲得所述煙絲的厚度hi，將所述輸出信號(hào)輸入到與所述探測(cè)器和所述測(cè)厚裝置連接的控制處理器進(jìn)行運(yùn)算處理；步驟3，所述控制處理器按如下數(shù)據(jù)處理模型進(jìn)行運(yùn)算，獲得煙絲填充值dd＝h/K[ln(Ui/U0)](1±δ)其中，系數(shù)K、δ按已知煙絲填充值d0的煙絲進(jìn)行標(biāo)定，確定。
上述的輻射測(cè)量煙絲填充值的方法，其特點(diǎn)在于，在步驟3中，當(dāng)δ＝0，標(biāo)定系數(shù)K用已知填充值為d0的煙絲進(jìn)行標(biāo)定，確定K＝K0，所述控制處理器根據(jù)測(cè)得的hi，并利用d＝hi/K0[ln(Ui/U0)]公式進(jìn)行運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)測(cè)量煙絲填充值d0。
上述的輻射測(cè)量煙絲填充值的方法，其特點(diǎn)在于，在步驟3中，δ＝-0.2-+0.2間的常數(shù)，標(biāo)定系數(shù)K用已知煙絲填充值d0的煙絲進(jìn)行標(biāo)定，確定標(biāo)定系數(shù)K；所述控制處理器根據(jù)測(cè)得的煙絲厚度hi并利用公開d＝h/K0[ln(Ui/U0)](1±δ)進(jìn)行運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)測(cè)量煙絲填充值d。
上述的輻射測(cè)量煙絲填充值的方法，其特點(diǎn)在于，修正系數(shù)K按已知煙絲填充值d0的煙絲進(jìn)行標(biāo)定、修正確定，并進(jìn)一步根據(jù)所述測(cè)厚裝置測(cè)得的煙絲厚度按Ki＝f(hi)變化關(guān)系動(dòng)態(tài)修正，得到修正后的動(dòng)態(tài)標(biāo)定系數(shù)Kf；所述控制處理器根據(jù)所述動(dòng)態(tài)標(biāo)定系數(shù)Kf，并利用d＝hi/Kf[ln(Ui/U0)](1±δ)進(jìn)行運(yùn)算從而實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)測(cè)量煙絲填充值d。
上述的輻射測(cè)量煙絲填充值的方法，其特點(diǎn)在于，所述標(biāo)定系數(shù)K與煙絲厚度按Ki＝f(hi)變化關(guān)系是通過如下步驟獲得的用已知相同煙絲填充值d0的煙絲，在不同厚度h1、h2……h(huán)i情況下，對(duì)系數(shù)K進(jìn)行標(biāo)定，相應(yīng)得到K1、K2……Ki，進(jìn)一步得到Ki＝f(hi)變化關(guān)系曲線，再用曲線擬合法得到Ki＝f(hi)變化關(guān)系，并將所述Ki＝f(hi)變化關(guān)系存入控制處理器。
上述的輻射測(cè)量煙絲填充值的方法，其特點(diǎn)在于，所述已知煙絲填充值d0是指用靜態(tài)測(cè)量方法測(cè)出的煙絲填充值。
上述的輻射測(cè)量煙絲填充值的方法，其特點(diǎn)在于，將所述放射源和探測(cè)器的中心線相互平行且在一個(gè)平面內(nèi)，所述平面與所述傳輸帶交接線與所述壓輥壓過煙絲流的中心線相重合。
上述的輻射測(cè)量煙絲填充值的方法，其特點(diǎn)在于，在所述探測(cè)器上方設(shè)置一中間開有通孔的屏蔽板，所述γ射線可通過所述通孔照射到所述探測(cè)器的射線靈敏區(qū)；所述通孔的寬度D≤壓輥寬度D1，所述通孔的長(zhǎng)度L≤所述射線靈敏區(qū)的長(zhǎng)度。
上述的輻射測(cè)量煙絲填充值的方法，其特點(diǎn)在于，所述煙絲進(jìn)入壓輥前經(jīng)過整形。
為了更好地實(shí)現(xiàn)上述目有，本發(fā)明還提供了一種利用權(quán)利要求1所述方法制造的煙絲填充值測(cè)量系統(tǒng)，包括安裝在支架上的γ放射源、γ放射源探測(cè)器、壓輥式測(cè)厚裝置、傳輸帶、控制處理器，所述控制處理器分別連接所述放射源探測(cè)器和壓輥式測(cè)厚裝置，所述壓輥式測(cè)厚裝置的壓輥設(shè)置在所述傳輸帶上方和所述γ放射源的前方；其特點(diǎn)在于，所述控制處理器，用于根據(jù)如下數(shù)據(jù)處理模型進(jìn)行運(yùn)算，獲得煙絲填充值dd＝h/k[ln(Ui/U0)](1±δ)其中，U0為無煙絲通過時(shí)γ射線探測(cè)器輸出電壓；Ui為被壓輥壓過的煙絲通過γ射線探測(cè)器時(shí)的輸出電壓；h為被壓輥壓過的煙絲的厚度；k是標(biāo)定系數(shù)；δ是修正系數(shù)。
上述的系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，所述放射源和探測(cè)器的中心線相互平行且在一個(gè)平面內(nèi)，所述平面垂直于所述傳輸帶，所述平面與所述傳輸帶交接線與所述壓輥壓過的煙絲流的中心線相重合。
上述的系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，在所述探測(cè)器上方設(shè)置一中間開有通孔的屏蔽板，所述γ射線可通過所述通孔照射到所述探測(cè)器的射線靈敏區(qū)內(nèi)。
上述的系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，所述通孔的寬度D≤壓輥寬度D1，所述通孔的長(zhǎng)度L≤所述射線靈敏區(qū)的長(zhǎng)度。
上述的系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，所述通孔的面積是可調(diào)的。
上述的系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，所述壓輥為按直線排列的多個(gè)壓輥，最后的壓輥連接直線光柵位移傳感器。
上述的系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，壓輥式測(cè)厚裝置包括壓輥、滑塊、導(dǎo)軌、直線光柵位移傳感器，所述壓輥安裝在所述滑塊上，所述導(dǎo)軌連接到所述直線光柵位移傳感器，所述滑塊和直線光柵位移傳感器安裝在所述導(dǎo)軌內(nèi)。
上述的系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，所述壓輥為自旋轉(zhuǎn)壓輥，所述壓輥在接觸煙絲時(shí)的切線運(yùn)動(dòng)方向與傳輸帶移動(dòng)方向相一致。
上述的系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，在所述壓輥式測(cè)厚裝置前還設(shè)置有一煙絲整形料倉(cāng)。
上述的系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，γ射線放射源采用241Am線源或點(diǎn)源，γ射線探測(cè)器采用薄壁電離室、或正比計(jì)數(shù)管或G-M管或NaI閃爍計(jì)數(shù)器，或塑料閃爍體。
采用上述方法和系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的問題，能夠自動(dòng)在線測(cè)量煙絲填充值，且測(cè)量準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好、可靠性高、維修量小。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施例


圖1是本發(fā)明所示的第一種輻射自動(dòng)測(cè)量煙絲填充值的系統(tǒng)圖1a是圖1中A-A視2是本發(fā)明所示的第二種輻射自動(dòng)測(cè)量煙絲填充值的系統(tǒng)圖2a是圖2中I處的放大3是圖1和圖2中屏蔽板的主視3a是圖3的側(cè)視4是圖1中測(cè)量裝置的示意4a是圖4中A-A處的剖視5是本發(fā)明所示的第三種輻射自動(dòng)測(cè)量煙絲填充值的系統(tǒng)圖5a是圖5中測(cè)量裝置的示意5b是圖5a中B-B處的剖視6是本發(fā)明的控制系統(tǒng)根據(jù)測(cè)得的hi對(duì)k進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正的框圖其中，附圖標(biāo)注說明1-控制處理器，2-γ射線探測(cè)器，21-電離室收集極，22-電離室高壓極，3-屏蔽板，4-壓輥，5-連桿，51-支承軸，5’-滑塊，6-導(dǎo)軌，7-角位移傳感器，7’-直線位移傳感器，8-煙絲，9-放射源，10-支架，11-上皮帶，12-螺桿，12a-調(diào)整螺母，20-外殼。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，本發(fā)明為了使放射源9和γ射線探測(cè)器2僅僅給出壓輥壓過的煙絲重量，將放射源9和γ射線探測(cè)器2安裝在皮帶機(jī)的上皮帶11的上、下，并置于壓輥4的后邊，使放射源9和γ射線探測(cè)器2的中心線相互平行，且在一個(gè)平面內(nèi)，該平面與上皮帶的交接線應(yīng)與壓輥4壓過的煙絲流的中心線相重合。
其次，在γ射線探測(cè)器2上方置有γ射線屏蔽板3，其上開有寬為D，長(zhǎng)為L(zhǎng)的長(zhǎng)方孔。這里D和L分別與壓輥4的寬度和γ射線探測(cè)器2的γ射線靈敏區(qū)的長(zhǎng)度相適應(yīng)，以保證準(zhǔn)確地測(cè)出壓輥4壓過的煙絲8重量。
本發(fā)明提出了一種測(cè)量煙絲填充值的數(shù)學(xué)模型靜態(tài)測(cè)量填充值的方法是用一個(gè)圓柱型直徑為60mm的量筒，將被測(cè)煙絲填充值的20g煙絲(含水分約12.5％)均勻地散落在量筒內(nèi)，上壓3公斤的施壓測(cè)塊，持續(xù)30秒后，讀出煙絲的高度，便可求出煙絲的填充值。
d＝πr2.h/m……①式中d——煙絲填充值，cm3/g；r——測(cè)筒的半徑，cm；h—受壓后煙絲的高度，cm；m——煙絲的質(zhì)量，g用輻射測(cè)量方法測(cè)量煙絲填充值，假設(shè)V—煙絲占有的體積W—煙絲的重量皮帶速度為υi，壓輥寬度D，在ti秒內(nèi)測(cè)厚儀測(cè)量的煙絲平均厚度為hi，則通過壓輥的煙絲體積為Vi＝D·υi·ti..·hi在t秒內(nèi)，輻射探測(cè)器給出的煙絲重量Wi＝F·υi·ti·D，因F＝K[ln(Ui/Uo)](1±δ)，所以Wi＝K[ln(Ui/Uo)]·υi·ti·D根據(jù)公式①d＝V/W＝(D·υi·ti··hi)/{K[ln(Ui/Uo)](1±δ)·υi·ti·D}＝hi/{K[ln(Ui/U0)](1±δ)} -②式中hi-測(cè)厚儀測(cè)出的煙絲厚度Uo-無物料時(shí)γ探測(cè)器輸出電壓
Ui-有物料時(shí)γ探測(cè)器輸出電壓K-標(biāo)定系數(shù)δ-修正系數(shù)。
公式②就是本發(fā)明用輻射法測(cè)量煙絲填充值的數(shù)學(xué)模型。
上述公式中的系數(shù)K和δ是用已知煙絲填充值(用靜態(tài)測(cè)量方法測(cè)出)經(jīng)實(shí)物標(biāo)定、修正而確定的。填充值標(biāo)定方法就是先將設(shè)定好的系數(shù)K1和δ輸入到計(jì)算機(jī)，再將具有一定量的、同一填充值d0的煙絲喂入輸送機(jī)，通過多個(gè)壓輥4和γ射線探測(cè)器2，此時(shí)計(jì)算機(jī)按公式d＝h/K1[ln(Ui/Uo)](1±δ)，對(duì)煙絲填充值進(jìn)行測(cè)量得d1，接著再用d0和d1對(duì)K1和δ進(jìn)行修正，以此類推，反復(fù)多次，直至Ki或δ滿足誤差＝[(d0-di)/d0]·100％≤所要求的誤差為止。
由于測(cè)量填充值的數(shù)學(xué)模型d＝hi/K[ln(Ui/U0)](1±δ)公式中的K、δ取值不同，所以它有多種表達(dá)形式，具體敘述如下實(shí)施例1所用數(shù)學(xué)模型d＝hi/K[ln(Ui/U0)](1±δ)，設(shè)式中的δ＝0，標(biāo)定系數(shù)K為已知填充值的d0煙絲進(jìn)行標(biāo)定，確定K＝K0，具體步驟如下先設(shè)K1＝20，并輸入計(jì)算機(jī)，待輸送機(jī)空帶運(yùn)行了3分鐘，測(cè)得V0＝4.35，用靜態(tài)方法測(cè)得煙絲的平均填充值d0為4.5cm3/g的煙絲喂入輸送機(jī)，并使通過壓輥和探測(cè)器，此時(shí)計(jì)算機(jī)采集來自測(cè)厚裝置信號(hào)和探測(cè)器信號(hào)，并在t秒內(nèi)，測(cè)出煙絲平均高度h1＝4.88cm，探測(cè)器的輸出電壓信號(hào)平均值U1＝4.1V，最后，計(jì)算機(jī)計(jì)算出煙絲填充值d1＝h1/K1[ln(Ui/Uo)]＝4.12cm3/g，而后，用d0＝4.5cm3/g，d1＝4.12cm3/g和K1＝20對(duì)K進(jìn)行修正，得到K2＝K1*d1/d0＝18.342；將K2輸入計(jì)算機(jī)，再將d0＝4.5cm3/g的煙絲喂入輸送機(jī)，并使其通過壓輥和探測(cè)器，此時(shí)計(jì)算機(jī)采集信號(hào)，在t秒內(nèi)，得出煙絲平均高度h2為4.83cm，探測(cè)器輸出電壓平均值為U2＝4.102V，計(jì)算機(jī)計(jì)算出煙絲填充值d2＝4.485，此時(shí)，根據(jù)誤差公式d0-d2d0100%=4.5-4.4854.5100%=0.3%≤]]>要求誤差時(shí)，標(biāo)定完畢。
如果誤差滿足不了要求，按上述方法，繼續(xù)對(duì)K進(jìn)行修正，直到滿足要求為止。最后，對(duì)K0的修正值為K0＝18.342。
在計(jì)量時(shí)，控制系統(tǒng)根據(jù)測(cè)得的hi，按公式di＝hi/[18.342*ln(Ui/U0)]求出煙絲填充值。
實(shí)施例2所用數(shù)學(xué)模型為d＝hi/K[ln(Ui/U0)](1±δ)，公式中δ為-0.2-+0.2間的某一常數(shù)，K值是用已知煙絲填充值d0的煙絲進(jìn)行多次實(shí)物標(biāo)定、綜合確定K與δ值，具體如同實(shí)施例1，確定K＝18.342，δ為-0.0116，控制系統(tǒng)根據(jù)測(cè)得的hi按公式d＝hi/K[ln(Ui/U0)](1±δ)＝hi/18.342*[ln(Ui/U0)]1.0116，求出填充值。
實(shí)施例3所用數(shù)學(xué)模型d＝hi/K[ln(Ui/U0)](1±δ)，設(shè)式中的δ為0-0.2間的某一常數(shù)，K為煙絲厚度函數(shù)，即K＝f(hi)。
在本發(fā)明的實(shí)施中，由于皮帶11上煙絲厚度不同，所以散射因子影響也不同，因而不能將K視為常數(shù)，所以必須求出煙絲厚度hi與系數(shù)Ki之間的變化關(guān)系，其方法是用已知相同d值的煙絲，在不同厚度h1、h2……h(huán)i情況下，對(duì)系數(shù)K進(jìn)行標(biāo)定，相應(yīng)的得到K1、K2……Ki，得到hi與Ki的變化關(guān)系曲線，再用曲線擬合法得到hi和Ki之間的變化關(guān)系，并存入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1。在對(duì)煙絲填充值進(jìn)行測(cè)量時(shí)，根據(jù)測(cè)得的煙絲厚度hi對(duì)Ki進(jìn)行修正。
具體操作步驟如下步驟一、用已知填充值d0的煙絲對(duì)系數(shù)k進(jìn)行修正待輸送機(jī)空帶運(yùn)行3分鐘，測(cè)得U0＝4.35V；用靜態(tài)方法測(cè)得煙絲的平均填充值d0為4.5cm3/g；先設(shè)標(biāo)定系數(shù)k1＝20和δ＝0，并輸入計(jì)算機(jī)，再將煙絲填充值為d0＝4.5cm3/g的煙絲喂入輸送機(jī)，并使其通過壓輥和探測(cè)器，此時(shí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行采集來自測(cè)厚儀信號(hào)和探測(cè)器信號(hào)，并在t秒內(nèi)，測(cè)出煙絲平均高度為h1＝4.88cm，探測(cè)器的輸出電壓信號(hào)平均值為U1＝4.1V，最后，計(jì)算機(jī)測(cè)得的煙絲填充值d1=h1k1LnU1U0=4.8820Ln4.14.35=4.8820×0.05919=4.126]]>而后，用d0＝4.5cm3/g，d1＝4.126cm3/g和k1＝20對(duì)k進(jìn)行修正，得k2=d1d0k1=4.1264.5×20=18.342;]]>將k2再輸入計(jì)算機(jī)，再將d0＝4.5的煙絲喂入輸送機(jī)，并使其通過壓輥和探測(cè)器，此時(shí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行采集信號(hào)，在t秒內(nèi)得出煙絲平均高度h2為4.83cm，探測(cè)器輸出電壓平均值為U2＝4.102V，最后，計(jì)算機(jī)測(cè)得煙絲填充值d2=h2k2LnU2U0=4.8318.342Ln4.1024.35=4.8318.342×0.05871=4.485]]>誤差d0-d2d0100%=4.5-4.4854.5100%=0.3%≤]]>要求誤差時(shí)，標(biāo)定完畢。如誤差滿足不了要求，按上述方法，繼續(xù)對(duì)k進(jìn)行修正，直至滿足要求為止。
步驟二，求h1，……，hi與k1，……，ki的變化關(guān)系在上面(步驟一)中已找到第一點(diǎn)h1＝4.83時(shí)，k1＝18.342，仍用已知d0＝4.5的煙絲，在h2＞h1某一穩(wěn)定高度時(shí)給輸送機(jī)喂料，通過壓輥和探測(cè)器，此時(shí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)采集，在t秒時(shí)間內(nèi)，測(cè)得平均h2＝6.32cm，探測(cè)器輸出電壓U2＝4.02V，計(jì)算機(jī)計(jì)算出d2=h2k1LnU2U0=6.3218.342Ln4.024.35=6.3218.342×0.07889=4.367,]]>而后用d0＝4.5和d2＝4.367和k1＝18.342對(duì)k進(jìn)行修正，求出k2=d1d0k1=4.3674.5×18.342=17.79;]]>由此得到hi和ki之間的第二點(diǎn)，h2＝6.32cm，k2＝17.79；以此類推，用同樣的方法求出第三點(diǎn)h3＝7.8，k3＝17.13，Ui的平均值為3.931；第四點(diǎn)h4＝9.4，k4＝16.21，Ui的平均值為3.824等等。由此可得hi和ki之間的變化關(guān)系。將上述數(shù)據(jù)列表如下 以ki為縱坐標(biāo)，hi為橫坐標(biāo)畫出點(diǎn)1，2，3，4，連接1-2，2-3，3-4各線便求出了hi和ki的關(guān)系曲線。
從關(guān)系曲線中不難得出，在h2和hi之間k值的變化方程式為ki=k1-k1-k2h2-hi×(hi-h1)=18.342-18.342-17.796.32-4.83×(hi-4.83)---(a)]]>在h2和h3之間，k值變化方程式為ki=k2-k2-k3h3-h2(hi-h2)=17.79-17.79-17.137.8-6.32×(hi-6.32)---(b)]]>在h3和h4之間k值變化方程式為ki=k3-k3-k4h4-h3(hi-h3)=17.13-17.13-16.219.4-7.8(hi-7.8)---(c)]]>在計(jì)量時(shí)，要求所喂入的煙絲高度保持在h1-h4之間變化?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)測(cè)得的hi按圖6所示步驟對(duì)k進(jìn)行修正。
最后按公式di=hikiLnUiU0]]>求出煙絲填充值。
實(shí)施例1、2、3中，均采用圖1、圖1a、圖3、圖4、圖4a和圖5所示的煙絲填充值測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要有輻射稱重裝置(含放射源9、γ射線探測(cè)器2、屏蔽板3)、多輥式煙絲測(cè)厚裝置(含多個(gè)壓輥4、連桿5、支撐軸51、角位移傳感器7)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1及支架10和外殼20等組成。γ射線探測(cè)器2和角位移傳感器7的輸出信號(hào)通過電纜與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1相連接。放射源9安裝在外殼20頂板上，γ射線探測(cè)器2固定在外殼20的底版上，屏蔽板3安裝在γ射線探測(cè)器2的上方，測(cè)厚裝置安裝在γ射線探測(cè)器2的前方，并使測(cè)厚裝置的多個(gè)壓輥4與上皮帶11相接觸。
該系統(tǒng)主要特點(diǎn)(1)γ射線放射源9和γ射線探測(cè)器2分別安裝在輸送機(jī)上皮帶11的上、下，且兩者的中心線與上皮帶11運(yùn)行方向一致；屏蔽板3安裝在γ射線探測(cè)器9的上方；測(cè)厚裝置的多個(gè)壓輥4安裝在輻射稱重裝置前方并與上皮帶11相接觸，又要求γ射線放射源9和γ射線探測(cè)器2的中心線相互平行，且在一個(gè)平面內(nèi)，該平面與皮帶相交線與多個(gè)壓輥4壓過的煙絲流的中心線相重合。
(2)γ射線放射源9采用241Am放射源，γ射線探測(cè)器2采用正比計(jì)數(shù)管。
(3)測(cè)厚裝置采用多輥式測(cè)厚裝置，它是由多個(gè)壓輥4、連桿5、支撐軸51、角位移傳感器7和固定支架10組成。壓輥4的連桿5與角位移傳感器7相連，采用多個(gè)壓輥5的目的是使煙絲8受到一定持續(xù)時(shí)間的壓力。
(4)屏蔽板3開有長(zhǎng)方孔，開孔尺寸與壓輥4寬度和γ射線探測(cè)器3的γ射線靈敏區(qū)長(zhǎng)度相適應(yīng)，可保證準(zhǔn)確測(cè)出被壓煙絲的重量。用雙螺母12a將屏蔽板3安裝在已固定在外殼20頂板上或底板上的四根螺桿12上，并可調(diào)節(jié)屏蔽板到放射源或探測(cè)器之間的距離。
(5)位移傳感器可選用光柵式或磁柵式傳感器。
(6)控制系統(tǒng)可選用PLC或工業(yè)控制PC機(jī)。
在圖5、圖5a和圖5b中，本發(fā)明的另一實(shí)施例放射源9采用241Am線源，長(zhǎng)度為300mm，強(qiáng)度100-150毫居，γ射線探測(cè)器2采用薄壁電離室，其靈敏區(qū)長(zhǎng)度為600mm；屏蔽板3采用厚度為6mm，長(zhǎng)為1000mm，寬為200mm的鐵板，在其中間開有長(zhǎng)方孔(55mm×600mm)；測(cè)厚裝置的壓輥4為不銹鋼φ100mm，寬50mm，其重量應(yīng)滿足靜態(tài)測(cè)量填充值的壓力要求；位移測(cè)量裝置包括壓輥4、滑塊5’，導(dǎo)軌6，直線位移傳感器7’，其中直線位移傳感器7’采用直線光柵式位移傳感器或角度位移傳感器7；控制處理系統(tǒng)采用PLC。
本發(fā)明的另一實(shí)施例采用241Am點(diǎn)源，強(qiáng)度100-150毫居，γ射線探測(cè)器2采用φ55mm NaI閃爍晶體；屏蔽板3采用100mm×100mm、中間開Φ50mm的圓孔的鐵板，其他與前方案相同。
此外，為了使上述方案更好地實(shí)施，在壓輥4上還可以設(shè)置有自旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，讓壓輥在皮帶移動(dòng)的同時(shí)自轉(zhuǎn)，以防止煙絲因壓輥4受阻而在皮帶上起堆，影響測(cè)量。自旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可通過設(shè)置一微型馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓輥。
同進(jìn)，為了盡可能減少煙絲在皮帶上起堆，本實(shí)施例中，還可在料倉(cāng)料門處設(shè)置一整形壓使煙絲喂入皮帶時(shí)經(jīng)過一整形壓輥，煙絲被壓形成比較平整的形狀，這有助于測(cè)量壓輥工作，保護(hù)煙絲在遇到測(cè)量壓輥時(shí)不起堆。
本發(fā)明的有益效果(1)測(cè)厚儀可準(zhǔn)確地測(cè)出煙絲的厚度；輻射稱重裝置可準(zhǔn)確地測(cè)出經(jīng)壓輥壓過的煙絲重量，固而本系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確度高。
(2)本系統(tǒng)實(shí)時(shí)地對(duì)煙絲填充值進(jìn)行測(cè)量與控制，確保卷制香煙的質(zhì)量。
(3)本系統(tǒng)采用輻射稱重法，該法為非接觸式稱重，它具有穩(wěn)定性好、可靠性高、維修量小等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種輻射測(cè)量煙絲填充值的方法，包括如下步驟步驟1，在傳輸帶的上、下方或下、上方相對(duì)應(yīng)設(shè)置γ射線放射源和γ射線探測(cè)器，在γ射線放射源的前方傳輸帶上方設(shè)置壓輥式測(cè)厚裝置，通過所述γ射線探測(cè)器的輸出信號(hào)獲得無煙絲通過時(shí)γ射線探測(cè)器輸出電壓U0；步驟2，將待測(cè)煙絲置于輸送帶上，先后依次通過所述壓輥測(cè)厚裝置、γ射線放射源和γ射線探測(cè)器；通過所述γ射線探測(cè)器獲得被壓輥壓過的煙絲通過γ射線探測(cè)器時(shí)的輸出電壓Ui，以及通過所述測(cè)厚裝置的輸出信號(hào)獲得所述煙絲的厚度hi，將所述輸出信號(hào)輸入到與所述探測(cè)器和所述測(cè)厚裝置連接的控制處理器進(jìn)行運(yùn)算處理；步驟3，所述控制處理器按如下數(shù)據(jù)處理模型進(jìn)行運(yùn)算，獲得煙絲填充值dd＝h/K[ln(Ui/U0)](1±δ)其中，系數(shù)K、δ按已知煙絲填充值d0的煙絲進(jìn)行標(biāo)定，確定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輻射測(cè)量煙絲填充值的方法，其特征在于，在步驟3中，當(dāng)δ＝0，標(biāo)定系數(shù)K用已知填充值為d0的煙絲進(jìn)行標(biāo)定，確定K＝K0，所述控制處理器根據(jù)測(cè)得的hi，并利用d＝hi/K0[ln(Ui/U0)]公式進(jìn)行運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)測(cè)量煙絲填充值d0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輻射測(cè)量煙絲填充值的方法，其特征在于，在步驟3中，δ＝-0.2-+0.2間的常數(shù)，標(biāo)定系數(shù)K用已知煙絲填充值d0的煙絲進(jìn)行標(biāo)定，確定標(biāo)定系數(shù)K；所述控制處理器根據(jù)測(cè)得的煙絲厚度hi并利用公開d＝h/K0[ln(Ui/U0)](1±δ)進(jìn)行運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)測(cè)量煙絲填充值d。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的輻射測(cè)量煙絲填充值的方法，其特征在于，修正系數(shù)K按已知煙絲填充值d0的煙絲進(jìn)行標(biāo)定、修正確定，并進(jìn)一步根據(jù)所述測(cè)厚裝置測(cè)得的煙絲厚度按Ki＝f(hi)變化關(guān)系動(dòng)態(tài)修正，得到修正后的動(dòng)態(tài)標(biāo)定系數(shù)Kf；所述控制處理器根據(jù)所述動(dòng)態(tài)標(biāo)定系數(shù)Kf，并利用d＝hi/Kf[ln(Ui/U0)](1+δ)進(jìn)行運(yùn)算從而實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)測(cè)量煙絲填充值d。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輻射測(cè)量煙絲填充值的方法，其特征在于，所述標(biāo)定系數(shù)K與煙絲厚度按Ki＝f(hi)變化關(guān)系是通過如下步驟獲得的用已知相同煙絲填充值d0的煙絲，在不同厚度h1、h2……h(huán)i情況下，對(duì)系數(shù)K進(jìn)行標(biāo)定，相應(yīng)得到K1、K2……Ki，進(jìn)一步得到Ki＝f(hi)變化關(guān)系曲線，再用曲線擬合法得到Ki＝f(hi)變化關(guān)系，并將所述Ki＝f(hi)變化關(guān)系存入控制處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的輻射測(cè)量煙絲填充值的方法，其特征在于，所述已知煙絲填充值d0是指用靜態(tài)測(cè)量方法測(cè)出的煙絲填充值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輻射測(cè)量煙絲填充值的方法，其特征在于，將所述放射源和探測(cè)器的中心線相互平行且在一個(gè)平面內(nèi)，所述平面與所述傳輸帶交接線與所述壓輥壓過煙絲流的中心線相重合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的輻射測(cè)量煙絲填充值的方法，其特征在于，在所述探測(cè)器上方設(shè)置一中間開有通孔的屏蔽板，所述γ射線可通過所述通孔照射到所述探測(cè)器的射線靈敏區(qū)；所述通孔的寬度D≤壓輥寬度D1.所述通孔的長(zhǎng)度L≤所述射線靈敏區(qū)的長(zhǎng)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輻射測(cè)量煙絲填充值的方法，其特征在于，所述煙絲進(jìn)入壓輥前經(jīng)過整形。
10.一種利用權(quán)利要求1所述方法制造的煙絲填充值測(cè)量系統(tǒng)，包括安裝在支架上的γ放射源、γ放射源探測(cè)器、壓輥式測(cè)厚裝置、傳輸帶、控制處理器，所述控制處理器分別連接所述放射源探測(cè)器和壓輥式測(cè)厚裝置，所述壓輥式測(cè)厚裝置的壓輥設(shè)置在所述傳輸帶上方和所述γ放射源的前方；其特征在于，所述控制處理器，用于根據(jù)如下數(shù)據(jù)處理模型進(jìn)行運(yùn)算，獲得煙絲填充值dd＝h/k[ln(Ui/U0)](1±δ)其中，U0為無煙絲通過時(shí)γ射線探測(cè)器輸出電壓；Ui為被壓輥壓過的煙絲通過γ射線探測(cè)器時(shí)的輸出電壓；h為被壓輥壓過的煙絲的厚度；k是標(biāo)定系數(shù)；δ是修正系數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述放射源和探測(cè)器的中心線相互平行且在一個(gè)平面內(nèi)，所述平面垂直于所述傳輸帶，所述平面與所述傳輸帶交接線與所述壓輥壓過的煙絲流的中心線相重合。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述探測(cè)器上方設(shè)置一中間開有通孔的屏蔽板，所述γ射線可通過所述通孔照射到所述探測(cè)器的射線靈敏區(qū)內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通孔的寬度D≤壓輥寬度D1，所述通孔的長(zhǎng)度L≤所述射線靈敏區(qū)的長(zhǎng)度。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通孔的面積是可調(diào)的。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓輥為按直線排列的多個(gè)壓輥，最后的壓輥連接直線光柵位移傳感器。
16.根據(jù)權(quán)利要求10或15所述的系統(tǒng)，其特征在于，壓輥式測(cè)厚裝置包括壓輥、滑塊、導(dǎo)軌、直線光柵位移傳感器，所述壓輥安裝在所述滑塊上，所述導(dǎo)軌連接到所述直線光柵位移傳感器，所述滑塊和直線光柵位移傳感器安裝在所述導(dǎo)軌內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求10或15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓輥為自旋轉(zhuǎn)壓輥，所述壓輥在接觸煙絲時(shí)的切線運(yùn)動(dòng)方向與傳輸帶移動(dòng)方向相一致。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述壓輥式測(cè)厚裝置前還設(shè)置有一煙絲整形料倉(cāng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，γ射線放射源采用241Am線源或點(diǎn)源，γ射線探測(cè)器采用薄壁電離室、或正比計(jì)數(shù)管或G-M管或NaI閃爍計(jì)數(shù)器，或塑料閃爍體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輻射測(cè)量煙絲填充值的方法及系統(tǒng)，在傳輸帶的上下方或下上方相對(duì)設(shè)置γ射線放射源和γ射線探測(cè)器，在γ射線放射源的前方傳輸帶上方設(shè)置壓輥式測(cè)厚裝置，通過γ射線探測(cè)器的輸出信號(hào)獲得無煙絲通過時(shí)γ射線探測(cè)器輸出電壓U
文檔編號(hào)A24C5/34GK1513387SQ20031012180
公開日2004年7月21日 申請(qǐng)日期2003年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月19日
發(fā)明者邸生才 申請(qǐng)人:邸生才