获得稳定体积流量的装置、测量烟用吸阻标准件的装置和测量烟用通风率标准件的装置

技术领域

本发明涉及烟草领域，具体的说，涉及了一种获得稳定体积流量的装置、测量烟用吸阻标准件的装置和测量烟用通风率标准件的装置，及方法。

背景技术

卷烟吸阻和通风率是卷烟和滤棒物理性能指标中的一项重要参数，烟草行业通常采用吸阻检测设备和通风率检测设备对卷烟吸阻和通风率进行检测，而两种设备均需要用标准棒对其进行校准，因此标准棒的准确性会直接影响到卷烟吸阻和通风率的测量结果。

吸阻标准棒吸阻值的测量是指：在标准条件下维持吸阻标准棒输出端气体体积流量为17.5 mL/s时，吸阻标准棒两端的压差。

通风率标准棒的通风率测量是指：在标准条件下维持通风率标准棒输出端气体体积流量为17.5ml/s时，通风率标准棒侧通风体积流量与17.5ml/s（总通风量）的比值。

目前烟草行业内测量吸阻和通风率标准棒均采用的方法是标准恒流孔（CFO）法，连接图如图2所示，标准恒流孔有很多优点，但由于恒流孔受温湿度影响，流量会发生改变；管路中的体积流量随压力的变化也会发生改变，没有经过体积流量的修正很难得到精准的数值，对于测量环境的要求过高。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种采用质量流量测量、稳定性大幅提升、精度更高的获得稳定体积流量的装置、测量烟用吸阻标准件的装置和测量烟用通风率标准件的装置，及方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种获得稳定体积流量的装置，包括负压泵、调节阀、音速喷嘴流量元件、气体质量流量控制器、压差计、流量测量主机、控制系统和温湿度计；

所述气体质量流量控制器的输入端为进气端，所述气体质量流量控制器的输出端连接音速喷嘴流量元件的输入端，所述音速喷嘴流量元件的输出端通过所述调节阀连接所述负压泵；

所述压差计的测量端连接于所述进气端，所述压差计的控制端连接所述控制系统；

所述流量测量主机与音速喷嘴流量单元通过控制线路连接，所述流量测量主机与控制系统通过控制线路连接；

所述温湿度计连接控制系统用于获取当前环境的温湿度数据，所述气体质量流量控制器通过控制线路连接控制系统。

基上所述，所述控制系统包括处理器、显示单元和输入输出模块。

基上所述，所述流量测量主机的型号为molbox系列，所述音速喷嘴流量元件的型号为molbloc-S。

一种测量烟用吸阻标准件的装置，包括负压泵、调节阀、音速喷嘴流量元件、气体质量流量控制器、压差计、流量测量主机、控制系统和温湿度计；

所述气体质量流量控制器的输入端为吸阻标准棒连接端，所述气体质量流量控制器的输出端连接音速喷嘴流量元件的输入端，所述音速喷嘴流量元件的输出端通过所述调节阀连接所述负压泵；

所述压差计的测量端连接于所述吸阻标准棒连接端，所述压差计的控制端连接所述控制系统；

所述流量测量主机与音速喷嘴流量单元通过控制线路连接，所述流量测量主机与控制系统通过控制线路连接；

所述温湿度计连接控制系统用于获取当前环境的温湿度数据，所述气体质量流量控制器通过控制线路连接控制系统。

一种测量烟用通风率标准件的装置，包括负压泵、调节阀、音速喷嘴流量元件、气体质量流量控制器、压差计、流量测量主机、干燥器、夹具、体积流量计、控制系统和温湿度计；

所述夹具用于夹持通风率标准棒，所述夹具的尾端气口连接干燥器的进口，所述夹具内部的气路上连接体积流量计；

所述气体质量流量控制器的输入端连接干燥器的输出端，所述气体质量流量控制器的输出端连接音速喷嘴流量元件的输入端，所述音速喷嘴流量元件的输出端通过所述调节阀连接所述负压泵；

所述压差计的测量端连接于干燥器的输出端，所述压差计的控制端连接所述控制系统；

所述流量测量主机与音速喷嘴流量单元通过控制线路连接，所述流量测量主机与控制系统通过控制线路连接；

所述温湿度计连接控制系统用于获取当前环境的温湿度数据，所述气体质量流量控制器通过控制线路连接控制系统。

基上所述，所述夹具内设置有连通通风率标准棒的侧通风孔的气路，所述气路的进口尺寸与通风率标准棒的外径尺寸相同以实现密闭，所述气路的出口设于夹具的尾端，所述体积流量计连接所述气路用于测量经侧通风孔进入的气体流量。

一种调节质量流量测量烟用吸阻标准棒的方法，其特征在于：将吸阻标准棒的一端连接大气、另一端分别连接气体质量流量控制器的输入端和压差计的测量端，所述气体质量流量控制器的输出端连接音速喷嘴流量元件的输入端，所述音速喷嘴流量元件的输出端通过调节阀连接负压泵，所述音速喷嘴流量元件通过控制线路连接流量测量主机，所述压差计、流量测量主机和气体质量流量控制器分别通过控制线路接入控制系统，所述控制系统还连接一温湿度计；通过以下方法测量吸阻标准棒：

启动负压泵抽负压，启动气体质量流量控制器并调节上游的气体压力，调节调节阀使音速喷嘴流量元件和流量测量主机正常工作，然后通过控制系统获取压差计的数值、温湿度计的温湿度值，将压差计的数值、气体温度和气体湿度数值写入流量测量主机中，结合流量测量主机所测得的质量流量数据，计算出吸阻标准棒另一端的体积流量，然后判断该体积流量数值是否为设定值；

若不是设定值，调节气体质量流量控制器输出端的气体压力，进而调整流量测量主机的测量值，重复计算，直到计算所得的吸阻标准棒另一端的体积流量等于设定值；

若计算所得的吸阻标准棒另一端的体积流量等于设定值，持续观测一段时间，并在观察时间内重复的计算吸阻标准棒另一端的体积流量，确保其始终等于设定值，观测结束后，读取压差计的读数，即为吸阻标准棒的吸阻值。

基上所述，所述控制系统包括处理器、显示单元和输入输出模块，所述流量测量主机的型号为molbox系列，所述音速喷嘴流量元件的型号为molbloc-S。

基上所述，所述的设定值为17.5mL/s，所述的持续观测一段时间的时长为10min。

一种调节质量流量测量烟用通风率标准棒的方法，将通风率标准棒的一端连接大气、另一端插入夹具，所述夹具的气路连通大气，所述夹具的气路上连接有体积流量计，所述夹具的尾端连接干燥器的进口端，干燥器的出口端分别连接气体质量流量控制器的输入端和压差计的测量端，所述气体质量流量控制器的输出端连接音速喷嘴流量元件的输入端，所述音速喷嘴流量元件的输出端通过调节阀连接负压泵，所述音速喷嘴流量元件通过控制线路连接流量测量主机，所述压差计、流量测量主机和气体质量流量控制器分别通过控制线路接入控制系统，所述控制系统还连接一温湿度计；通过以下方法测量通风率标准棒：

启动负压泵抽负压，启动气体质量流量控制器并调节上游的气体压力，调节调节阀使音速喷嘴流量元件和流量测量主机正常工作，然后通过控制系统获取压差计的数值、温湿度计的温湿度值，将压差计的数值、气体温度和气体湿度数值写入流量测量主机中，结合流量测量主机所测得的质量流量数据，计算出通风率标准棒另一端的体积流量，然后判断该体积流量数值是否为设定值；

若不是设定值，调节气体质量流量控制器输出端的气体压力，进而调整流量测量主机的测量值，重复计算，直到计算所得的通风率标准棒另一端的体积流量等于设定值；

若计算所得的通风率标准棒另一端的体积流量等于设定值，持续观测一段时间，并在观察时间内重复的计算通风率标准棒另一端的体积流量，确保其始终等于设定值，观测结束后，读取体积流量计的数值，计算体积流量计的数值与通风率标准棒另一端的体积流量的比值，即得到通风率标准棒的检测结果。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明基于在同一管道中，气体的质量流量始终能够保持恒定的基本原理，采用气体质量流量控制器控制上游压力的大小，产生相应的质量流量，然后根据音速喷嘴流量元件的高精度设计，获得相对精准的质量流量数据，流量测量主机获得质量流量数据后，结合压差计的读数和环境中的温湿度数据，将质量流量数据转换为体积流量数据，进而判断体积流量的数据是否为标准值，若不是标准值，再调整气体质量流量控制器的参数，最终获得与标准值一致的数据，进而获得稳定的体积流量。

该装置可以应用于吸阻标准棒和通风率标准棒的检测工作中，由于该方案设计，是以质量流量作为基础进行检测的，而质量流量在一个连续的通道中是能够保持始终稳定的，再借助高精度的检测元件，获得稳定的质量流量，通过换算的方式获得相应的体积流量，大幅提升了测量的稳定性和精准度。

附图说明

图1是本发明中测量烟用吸阻标准件的装置的结构示意图。

图2是背景技术中恒流孔法测量体积流量的装置结构示意图。

图3是本发明中测量烟用通风率标准件的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

如图1所示，一种测量烟用吸阻标准件的装置，包括负压泵、调节阀、音速喷嘴流量元件、气体质量流量控制器、压差计、流量测量主机、控制系统和温湿度计，所述流量测量主机的型号为molbox系列，所述音速喷嘴流量元件的型号为molbloc-S。

所述气体质量流量控制器的输入端连接吸阻标准棒的测量端，吸阻标准棒的另一端连接大气，所述气体质量流量控制器的输出端连接音速喷嘴流量元件的输入端，所述音速喷嘴流量元件的输出端通过所述调节阀连接所述负压泵。

所述压差计的测量端连接于所述吸阻标准棒的测量端，所述压差计的控制端连接所述控制系统。

所述流量测量主机与音速喷嘴流量单元通过控制线路连接，所述流量测量主机与控制系统通过控制线路连接。

所述温湿度计连接控制系统用于获取当前环境的温湿度数据，所述气体质量流量控制器通过控制线路连接控制系统。

所述控制系统包括处理器、显示单元和输入输出模块。

工作过程：

启动负压泵抽负压，启动气体质量流量控制器并调节上游的气体压力，即气体质量流量控制器输出端的气体压力，调节调节阀使音速喷嘴流量元件和流量测量主机正常工作，然后通过控制系统获取压差计的数值、温湿度计的温湿度值，将压差计的数值、气体温度和气体湿度数值写入流量测量主机中，结合流量测量主机所测得的质量流量数据，计算出吸阻标准棒另一端的体积流量，然后判断该体积流量数值是否为17.5mL/s。

其原理是，molbloc-S音速喷嘴流量元件和molbox系列流量测量主机为高精度的可产生一定质量流量的仪器，通过上游气体质量流量控制器（MFC）调节上游压力大小产生相应的质量流量，而质量流量始终不变，则意味着吸阻标准棒的测量端的质量流量与音速喷嘴流量元件处的质量流量是一致的， 那么介入压差计所测得的数值进行计算，得到的也是吸阻标准棒的测量端的体积流量数值，进而保证了测量的准确性和稳定性。

其中，运算的过程可通过以下算法实现：

根据理想气体状态方程：

（P1*V1）/T1=（P2*V2）/T2；

相同时间下：

（P1*Q1）/T1=（P2*Q2）/T2；

其中：P1、V1、T1、Q1和P2、V2、T2、Q2是一个管路中两段测量管中的压力、气体体积、气体温度及算的体积流量。

molbloc-S音速喷嘴流量元件和molbox系列流量测量主机测得的为质量流量，也称标准状态下（0℃，101.325kPa）的体积流量，因此，吸阻标准棒测量端的体积流量可以计算如下：

Q2= （T2/P2）*（101.325*Q1）/273.15；

其中T2：管路中的气体温度；

P2：吸阻标准棒测量端的压力即大气压减去压差计的压力；

Q1为molbloc-S音速喷嘴流量元件和molbox系列流量测量主机测得的质量流量。

若得到的体积流量数值不是设定值，调节气体质量流量控制器输出端的气体压力，进而调整流量测量主机的测量值，重复计算，直到计算所得的吸阻标准棒另一端的体积流量等于设定值。

若计算所得的吸阻标准棒另一端的体积流量等于设定值，持续观测10min，并在观察时间内重复的计算吸阻标准棒另一端的体积流量，确保其始终等于设定值，观测结束后，读取压差计的读数，即为吸阻标准棒的吸阻值。

实施例2

如图3所示，一种测量烟用通风率标准件的装置，包括负压泵、调节阀、音速喷嘴流量元件、气体质量流量控制器、压差计、流量测量主机、干燥器、夹具、体积流量计、控制系统和温湿度计；

所述夹具用于夹持通风率标准棒，所述夹具的尾端气口连接干燥器的进口，所述夹具内部的气路上连接体积流量计；

所述气体质量流量控制器的输入端连接干燥器的输出端，所述气体质量流量控制器的输出端连接音速喷嘴流量元件的输入端，所述音速喷嘴流量元件的输出端通过所述调节阀连接所述负压泵；

所述压差计的测量端连接于干燥器的输出端，所述压差计的控制端连接所述控制系统；

所述流量测量主机与音速喷嘴流量单元通过控制线路连接，所述流量测量主机与控制系统通过控制线路连接；

所述温湿度计连接控制系统用于获取当前环境的温湿度数据，所述气体质量流量控制器通过控制线路连接控制系统。

所述夹具内设置有连通通风率标准棒的侧通风孔的气路，所述气路的进口尺寸与通风率标准棒的外径尺寸相同以实现密闭，所述气路的出口设于夹具的尾端，所述体积流量计连接所述气路用于测量经侧通风孔进入的气体流量。

通过以下方法测量通风率标准棒：

将通风率标准棒的一端连接大气、另一端插入夹具，所述夹具的气路连通大气，所述夹具的气路上连接有体积流量计，所述夹具的尾端连接干燥器的进口端，干燥器的出口端分别连接气体质量流量控制器的输入端和压差计的测量端，所述气体质量流量控制器的输出端连接音速喷嘴流量元件的输入端，所述音速喷嘴流量元件的输出端通过调节阀连接负压泵，所述音速喷嘴流量元件通过控制线路连接流量测量主机，所述压差计、流量测量主机和气体质量流量控制器分别通过控制线路接入控制系统，所述控制系统还连接一温湿度计；通过以下方法测量通风率标准棒：

启动负压泵抽负压，启动气体质量流量控制器并调节上游的气体压力，调节调节阀使音速喷嘴流量元件和流量测量主机正常工作，然后通过控制系统获取压差计的数值、温湿度计的温湿度值，将压差计的数值、气体温度和气体湿度数值写入流量测量主机中，结合流量测量主机所测得的质量流量数据，计算出通风率标准棒另一端的体积流量，然后判断该体积流量数值是否为设定值；

若不是设定值，调节气体质量流量控制器输出端的气体压力，进而调整流量测量主机的测量值，重复计算，直到计算所得的通风率标准棒另一端的体积流量等于设定值；

若计算所得的通风率标准棒另一端的体积流量等于设定值，持续观测一段时间，并在观察时间内重复的计算通风率标准棒另一端的体积流量，确保其始终等于设定值，观测结束后，读取体积流量计的数值，计算体积流量计的数值与通风率标准棒另一端的体积流量的比值，即得到通风率标准棒的检测结果。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。