一种电加热不燃烧烟具释热量测试系统及方法

1.本发明属于电子烟测试技术领域，具体涉及一种电加热不燃烧烟具释热量测试系统及方法。


背景技术：

2.加热不燃烧卷烟制品通过电能加热烟草物质，包括电加热烟具及配套烟支。其优点在于电加热不燃烧烟具能量输出可控，且可重复使用，该类新型卷烟需使用配套的电加热烟具抽吸才能烘烤出烟气香味，使用方式与传统卷烟具有明显区别。
3.加热元件作为电加热不燃烧烟具的核心零部件之一，其工作性能直接影响烟支抽吸时的烟气化学成分以及烟气大小，对消费者抽吸体验影响较大，在烟具研发过程中起着重要的指导作用，其直接影响到产品整体性能和烟气口感。
4.现有的大部分研究都是以温度来表征电加热不燃烧烟具加热元件的工作性能，但加热元件上的温度大小分布不均，且如何选取有效温度是非常困难。
5.因此，现目前需要一种能构建精准测试指标来分析烟具加热元件工作性能的系统及其方法。


技术实现要素：

6.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电加热不燃烧烟具释热量测试系统及方法，本发明可以通过改变烟具工作中的抽吸容量、抽吸时间、抽吸间隔及负载烟支，来对影响烟具释热量的因素单独测试，也可以考虑几种因素的共同作用的影响，测试烟具的释热量。
7.为了达到解决上述技术问题的技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种电加热不燃烧烟具释热量测试系统，其特征在于，包括：模拟抽烟模块、加热元件释热量测试模块、能源模块释热量测试模块、实时数据采集模块、电加热不燃烧电加热不燃烧烟具；
8.所述模拟抽烟模块模拟人体抽烟，电连接实时数据采集模块，并通过软管连接到电加热不燃烧电加热不燃烧烟具，所述加热元件释热量测试模块、能源模块释热量测试模块均电连接电加热不燃烧电加热不燃烧烟具和实时数据采集模块；
9.所述加热元件释热量测试装置和所述能源模块释热量测试模块均设有电压测量模块、电流测量模块所述电压测量模块、电流测量模块分别测量电加热不燃烧电加热不燃烧烟具中加热元件和能源模块的电压和电流，所述电流测量模块采用非接触的测量形式；所述实时数据采集模块控制模拟抽烟模块工作，并采集加热元件释热量测试装置和所述能源模块释热量测试模块测量的电压、电流信息，对其进行烟具释热量分析，得出分析结果；
10.进一步的，所述模拟抽烟模块包括间歇式抽吸执行模块、抽吸烟嘴，所述抽吸烟嘴通过胶管连接到间歇式抽吸执行模块抽吸口处；
11.进一步的，所述实时数据采集模块包括数据采集控制器以及与其电连接的数据采
集pc端；所述采集控制其8控制电压测量模块、电流测量模块工作，并将其采集到的数据传输至数据采集pc端；
12.进一步的，所述数据采集pc端获取操作指令控制数据采集控制模块8工作；
13.进一步的，所述数据采集pc端对采集的电压、电流信号进行显示，并可将其保存为excel文件；所述数据采集pc端通过运行释热量计算脚本计算出电压、电流信号对应的烟具释热量，并保存为excel文件；
14.进一步的，所述所述电压测量模块与加热元件和能源模块并联；
15.进一步的，所述电流测量模块采用霍尔电流传感器；
16.本发明的又一目的在于提供一种基于上述测量系统的电加热不燃烧烟具释热量测试方法，包括以下步骤：
17.s1、按照上述的一种电加热不燃烧烟具释热量测试系统谈搭建测试平台；
18.s2、并将烟支滤嘴插入间歇式抽吸执行模块的抽吸烟嘴里；
19.s3、按照抽吸模式的抽吸参数调试间歇式抽吸执行模块；
20.s4、将电压测量模块打到电压挡位并选择合适量程，将电流测量模块6打开并选择合适量程；
21.s5、在数据采集pc端上设置好采样频率；
22.s6、启动电加热不燃烧电加热不燃烧烟具和加热元件释热量测试模块、能源模块释热量测试模块，并采集、保存电加热不燃烧电加热不燃烧烟具5的电流、电压数据；
23.s7、按照另一抽吸模式的抽吸参数调试间歇式抽吸执行模块，并重复步骤s4-s6；
24.s8、于数据采集pc端，将加热元件释热量测试模块、能源模块释热量测试模块采集到的电压和电流信息带入释热量计算脚本计算其相应的释热量，并得出测试分析图；
25.进一步的，所述释热量计算脚本根据释热量计算公式并使用c语言来编写完成，计算公式如下所示：
26.p＝ui
[0027][0028]
其中：i
‑‑
电流
[0029]u‑‑
电压
[0030]
p
‑‑
功率
[0031]q‑‑
释热量
[0032]
t
‑‑
时间。
[0033]
本发明的有益效果是：
[0034]
1、本发明通过设计模拟抽烟模块可以实现模拟人的抽吸习惯，将其作用于电加热不燃烧烟具表现出来，并通过加热元件释热量测试模块、能源模块释热量测试模块采集电加热不燃烧烟具在空载和负载状态下加热元件和能源模块的电压、电流信息，再根据采集的电压、电流信号对电加热不燃烧烟具进行释热量变化特性分析，结合其不同抽烟吸管的变换，分析各种抽吸场景下烟具加热元件和能源模块的释热量，此意来表征烟具加热元件的工作性能，相较于传统的检测方法，操作简单，并且能构建一相较于温度更精确的释热量指标，有益于其工作性能判断的准确率的提升；
[0035]
2、本发明装置可以通过改变间歇式抽吸执行模块2的抽吸容量、抽吸时间、抽吸间
隔来改变抽吸模式，既可以对影响电加热不燃烧烟具加热元件和能源模块释热量的因素进行单独测试，也可在几种因素的共同作用下对电加热不燃烧烟具的加热元件和能源模块的释热量进行测试，便于不同吸烟状态的模拟以及数据采集分析；
[0036]
3、本发明装置采用非接触测量的电流测量模块，相较于传统串联式测电流方法，不用对原有烟具设备的接线进行改动就可以测得电流的数值，避免了对原有电路结构的破坏，且由于未外加电路电阻，测量更加精准。
附图说明
[0037]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]
图1所示为一种电加热不燃烧烟具释热量测试系统的整体结构示意图；
[0039]
图2所示为本发明数据采集pc端示意图；
[0040]
图3所示为本发明电加热不燃烧烟具在空载状态下加热元件的电压曲线图；
[0041]
图4所示为本发明电加热不燃烧烟具在空载状态下加热元件的电流曲线图；
[0042]
图5所示为本发明电加热不燃烧烟具在空载状态下加热元件的释热量曲线图；
[0043]
图6所示为本发明电加热不燃烧烟具在加拿大抽吸状态下加热元件的电流曲线图；
[0044]
图7所示为本发明电加热不燃烧烟具在加拿大抽吸状态下加热元件的电压曲线图；
[0045]
图8所示为本发明电加热不燃烧烟具在加拿大抽吸状态下加热元件的释热量曲线图；
[0046]
图9所示为本发明电加热不燃烧烟具空载状态下能源模块的电压曲线图；
[0047]
图10所示为本发明电加热不燃烧烟具空载状态下能源模块的电流曲线图；
[0048]
图11所示为本发明电加热不燃烧烟具空载状态下能源模块的释热量曲线图；
[0049]
图12所示为本发明电加热不燃烧烟具在加拿大抽吸状态下能源模块的电压曲线图；
[0050]
图13所示为本发明电加热不燃烧烟具在加拿大抽吸状态下能源模块的电流曲线图；
[0051]
图14所示为本发明电加热不燃烧烟具在加拿大抽吸状态下能源模块的释热量曲线图；
[0052]
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0053]
01-模拟抽烟模块，02-加热元件释热量测试模块，03-能源模块释热量测试模块，04-实时数据采集模块，1-数据采集pc端，2-间歇式抽吸执行模块，3-烟嘴，4-胶管，5-电加热不燃烧烟具，6-电流测量模块，7-电压测量模块，8-数据采集控制器，9-数据连接线。
具体实施方式
[0054]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0055]
实施例1
[0056]
参阅附图1至2所示，一种电加热不燃烧烟具释热量测试系统，其特征在于，包括：模拟抽烟模块01、加热元件释热量测试模块02、能源模块释热量测试模块03、实时数据采集模块04、电加热不燃烧电加热不燃烧烟具5；
[0057]
所述模拟抽烟模块01模拟人体抽烟，电连接实时数据采集模块04，并通过软管连接到电加热不燃烧电加热不燃烧烟具5，所述加热元件释热量测试模块02、能源模块释热量测试模块03均电连接电加热不燃烧电加热不燃烧烟具5和实时数据采集模块04；
[0058]
所述加热元件释热量测试装置02和所述能源模块释热量测试模块03均设有电压测量模块7、电流测量模块6所述电压测量模块7、电流测量模块6分别测量电加热不燃烧电加热不燃烧烟具5中加热元件和能源模块的电压和电流，所述电流测量模块6采用非接触的测量形式；所述实时数据采集模块04控制模拟抽烟模块01工作，并采集加热元件释热量测试装置02和所述能源模块释热量测试模块03测量的电压、电流信息，对其进行烟具释热量分析，得出分析结果；
[0059]
所述模拟抽烟模块01包括间歇式抽吸执行模块2、抽吸烟嘴3，所述抽吸烟嘴3通过胶管4连接到间歇式抽吸执行模块2抽吸口处；模拟抽烟模块01构建不同的抽烟习惯，并控制间歇式抽吸执行模块2带动电加热不燃烧电加热不燃烧烟具5做出抽吸动作；
[0060]
所述实时数据采集模块04包括数据采集控制器8以及与其电连接的数据采集数据采集pc端1；所述采集控制其8控制电压测量模块7、电流测量模块6工作，并将其采集到的数据传输至数据采集数据采集pc端1；
[0061]
所述数据采集数据采集pc端1获取操作指令控制数据采集控制模块8工作，其二者通过数据线9连接；
[0062]
所述数据采集数据采集pc端1对采集的电压、电流信号进行示波，并将其保存为excel文件；所述数据采集数据采集pc端1通过运行释热量计算脚本计算出电压、电流信号对应的烟具释热量，并保存为excel文件；
[0063]
所述所述电压测量模块7采用万用表，与加热元件和能源模块并联；
[0064]
所述电流测量模块6采用霍尔电流传感器；
[0065]
本发明的又一目的在于提供一种基于上述测量系统的电加热不燃烧烟具释热量测试方法，包括以下步骤：
[0066]
s1、按照上述的一种电加热不燃烧烟具释热量测试系统谈搭建测试平台；
[0067]
s2、并将烟支滤嘴插入间歇式抽吸执行模块2的抽吸烟嘴3里；
[0068]
s3、按照抽吸模式的抽吸参数调试间歇式抽吸执行模块2；
[0069]
s4、将电压测量模块7打到电压挡位并选择合适量程，将电流测量模块6打开并选择合适量程；
[0070]
s5、在数据采集pc端上设置好采样频率；
[0071]
s6、启动电加热不燃烧电加热不燃烧烟具5和加热元件释热量测试模块02、能源模块释热量测试模块03，并采集、保存电加热不燃烧电加热不燃烧烟具5的电流、电压数据；
[0072]
s7、按照另一抽吸模式的抽吸参数调试间歇式抽吸执行模块2，并重复步骤s4-s6；
[0073]
s8、于数据采集pc端，将加热元件释热量测试模块02、能源模块释热量测试模块03采集到的电压和电流信息带入释热量计算脚本计算其相应的释热量，并得出测试分析图；
[0074]
所述释热量计算脚本根据释热量计算公式并使用c语言来编写完成，计算公式如下所示：
[0075]
p＝ui
[0076][0077]
其中：i
‑‑
电流
[0078]u‑‑
电压
[0079]
p
‑‑
功率
[0080]q‑‑
释热量
[0081]
t
‑‑
时间。
[0082]
实施例2
[0083]
在本实施例中，测试空载状态下加热元件的释热量，首先，按照图1所示接线图将各个模块连接好，调试及安装电压测量模块7、电流测量模块6等仪器，并使用数据连接线9连接到数据采集控制器8，通过数据连接线9将数据采集控制器8与数据采集pc端1连接；其次，启动电加热不燃烧烟具5，通过电压测量模块7测量电加热不燃烧烟具5加热元件在空载状态下两端的电压，通过电流测量模块6测量烟具加热元件在空载状态下的电流；最后，在数据采集pc端1(图2)上设置好采样频率，通过数据采集控制器8采集电加热不燃烧烟具对应的电流和电压数据，将电流电压数据作为输入，运行释热量计算脚本实时输出加热元件的释热量，并对数据进行实时数据示波并保存。测试结果如图3-5所示，烟具在空载(不抽吸)状态下，预热阶段，加热元件的电压和电流均出现了跳变，加热元件的释热量也发生了跳变，随后释热量缓慢下降，随着预热阶段结束，加热元件的电流和电压都保持相对稳定，加热元件释热量在加热阶段保持在一个相对稳定的状态，直到烟具工作结束。
[0084]
实施例3
[0085]
在本实施例中，测试在加拿大抽吸状态下加热元件的释热量。首先，根据加拿大抽吸模式设置好间歇式抽吸执行模块2的运行参数，抽吸容量设置为55ml、抽吸时间设置为2s、抽吸间隔设置为30s、循坏次数设置为11次，调试及安装电压测量模块7、电流测量模块6等仪器，并连接到数据采集控制器8，通过数据连接线9将数据采集控制器8与数据采集pc端1连接；其次，通过电压测量模块7测量电加热不燃烧烟具5加热元件在加拿大抽吸状态下两端的电压，通过电流测量模块6测量烟具加热元件在加拿大抽吸状态下的电流；最后，在数据采集pc端1(图2)上设置好采样频率，通过数据采集控制器8采集电加热不燃烧烟具对应的电流和电压数据，将电流电压数据作为输入，运行释热量计算脚本实时输出加热元件的释热量，并对所采集的数据进行实时数据示波并保存，并对保存的数据进行后处理分析。测试结果如图6-8所示，烟具在加拿大抽吸模式下，启动电加热不燃烧烟具5，在预热阶段，加热元件的电压与电流均出现了跳变，加热元件的释放热量也发生了跳变，随后缓慢降低。在抽吸阶段，每抽吸一次，加热元件电流和电压都快速升高，加热元的释热量快速升高，伴随抽吸动作的结束，加热元件电流和电压都快速下降，加热元件释热量快速降低，抽吸动作停止，释热量恢复平稳状态，如此反复动作，直至烟具停止工作。
[0086]
实施例4
[0087]
在本实施例中，测试空载状态下能源模块的释热量。首先，按照图1所示接线图将各个模块连接好，调试及安装电压测量模块7、电流测量模块6等测试仪器，并连接到数据采集控制器8，通过数据连接线9将数据采集控制器8与数据采集pc端1连接；其次，通过电压测量模块7测量烟具能源模块在空载状态下两端的电压，通过电流测量模块6测量烟具能源模块在空载状态下的电流；最后，在数据采集pc端1(图2)上设置好采样频率，通过数据采集控制器8采集电加热不燃烧烟具对应的电流和电压数据，将电流电压数据作为输入，运行释热量计算脚本实时输出能源模块的释热量，并对所采集的数据进行实时数据示波并保存，对保存的数据进行后处理分析。测试结果如图9-11所示，启动电加热不燃烧烟具5，在预热阶段，能源模块的电压与电流均出现了跳变，能源模块的释热量也发生了跳变，随后缓慢降低，随着预热阶段结束，能源模块的电流和电压均保持相对稳定，能源模块释热量在加热阶段保持在一个相对稳定的状态，直到烟具工作结束。
[0088]
实施例5
[0089]
如上述的电加热不燃烧烟具释热量测试装置如图1所示，在本实施例中，测试在加拿大抽吸状态下能源模块的释热量。首先，根据加拿大抽吸模式设置好间歇式抽吸执行模块2的运行参数，抽吸容量设置为55ml、抽吸时间设置为2s、抽吸间隔设置为30s、循坏次数设置为11次，调试及安装电压测量模块7、电流测量模块6等仪器，并连接到数据采集控制器8，通过数据连接线9将数据采集控制器8与数据采集pc端1连接；其次，通过电压测量模块7测量烟具能源模块在加拿大抽吸状态下两端的电压，通过电流测量模块6测量烟具能源模块在加拿大抽吸状态下的电流；最后，在数据采集pc端1(图2)上设置好采样频率，通过数据采集控制器8采集电加热不燃烧烟具对应的电流和电压数据，将电流电压数据作为输入，运行释热量计算脚本实时输出能源模块的释热量，并对数据进行实时数据示波并保存。其测试结果如图12-14所示，启动电加热不燃烧烟具5，在预热阶段，能源模块的电压与电流均出现了跳变，能源模块的释热量也发生了跳变，随后缓慢降低，随着预热阶段结束，能源模块的电流保持相对稳定，电压呈现下降趋势。进行抽吸时，每抽吸一次，能源模块电流快速升高，电压下降，释热量快速升高，伴随抽吸动作的结束，能源模块电流又迅速降低，电压随之缓慢升高，释热量也快速恢复平稳，如此反复动作。能源模块释热量在加热阶段呈现一种相对稳定的波段下降趋势，直到烟具工作结束。
[0090]
实施例6
[0091]
除了上述实施例，还可以测试不同抽吸模式对加热元件的释热量及能源模块性能的释热量影响：通过改变抽吸模式，分别在加拿大抽吸模式、标准抽吸模式及自定义抽吸模式下对烟具加热元件及能源模块的性能进行测试。首先，根据不同抽吸模式来设置间歇式抽吸执行模块2对应的参数，控制抽吸容量、抽吸时间、抽吸间隔及循坏次数，调试及安装电压测量模块7、电流测量模块6等仪器，并连接到数据采集控制器8，通过数据连接线9将数据采集控制器8与数据采集pc端1连接；其次，通过电压测量模块7测量烟具加热元件和能源模块在不同抽吸状态下两端的电压，通过电流测量模块6测量烟具加热元件和能源模块电流在不同抽吸状态下两端的电流；最后，在数据采集pc端1数据采集通讯软件上设置好采样频率，通过数据采集控制器8采集电加热不燃烧烟具对应的电流和电压数据，并对所采集的数据进行实时数据示波并保存，对保存的数据进行后处理分析，探究不同抽吸模式下烟具加
热元件和能源模块的电流、电压及释热量的变化。
[0092]
综上所述，1、本发明通过设计模拟抽烟模块可以实现模拟人的抽吸习惯，将其作用于电加热不燃烧烟具表现出来，并通过加热元件释热量测试模块、能源模块释热量测试模块采集电加热不燃烧烟具在空载和负载状态下加热元件和能源模块的电压、电流信息，再根据采集的电压、电流信号对电加热不燃烧烟具进行释热量变化特性分析，结合其不同抽烟吸管的变换，分析各种抽吸场景下烟具加热元件和能源模块的释热量，此意来表征烟具加热元件的工作性能，相较于传统的检测方法，操作简单，并且能构建一相较于温度更精确的释热量指标，有益于其工作性能判断的准确率的提升；
[0093]
2、本发明装置可以通过改变间歇式抽吸执行模块2的抽吸容量、抽吸时间、抽吸间隔来改变抽吸模式，既可以对影响电加热不燃烧烟具加热元件和能源模块释热量的因素进行单独测试，也可在几种因素的共同作用下对电加热不燃烧烟具的加热元件和能源模块的释热量进行测试，便于不同吸烟状态的模拟以及数据采集分析；
[0094]
3、本发明装置采用非接触测量的电流测量模块，相较于传统串联式测电流方法，不用对原有烟具设备的接线进行改动就可以测得电流的数值，避免了对原有电路结构的破坏，且由于未外加电路电阻，测量更加精准。
[0095]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0096]
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。