一种基于太赫兹光梳光谱的甜味剂均匀度检测方法及装置与流程

技术特征：
1.一种基于太赫兹光梳光谱的甜味剂均匀度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：从待检测的同一批次的卷烟纸任意位置处裁切出符合尺寸要求的n张待测样本，其中5＜n＜50；步骤2：将每张待测样本进行排序、和/或翻转、和/或旋转、和/或移位的方式堆叠成多层卷烟纸太赫兹检测样本，并将每张待测样本移动至卷烟纸定位框；步骤3：检测得到多层卷烟纸样本的太赫兹光谱强度，计算得出此次检测得到甜味剂相对浓度s，并将第一次检测得到的甜味剂相对浓度记为s1；步骤4：依次重复步骤2和步骤3得到第二次甜味剂相对浓度s2；步骤5：计算两次检测得到的甜味剂相对浓度s1、s2差值δs，若δs大于设定阈值λ，则说明该批次卷烟纸的甜味剂喷涂的均匀度不合格，即确定该批次卷烟纸甜味剂喷涂不合格，且不需进行甜味剂相对浓度检测；若δs小于等于设定阈值λ，则说明该批次卷烟纸的甜味剂喷涂的均匀度合格，并根据两次检测得到的甜味剂相对浓度s1和s2的均值除以多层卷烟纸样本的层数n得出该批次卷烟纸甜味剂喷涂的相对浓度s，即：s＝(s1 s2)/2n。2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤1中，所述符合尺寸的卷烟纸样本规格长宽为24mm
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3.5mm。3.如权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述步骤2中，堆叠成多层卷烟纸太赫兹检测样本，堆叠多层卷烟纸样本数量n不超过50张，并将每张卷烟纸样本移动至卷烟纸定位框，移动到定位框后，通过夹紧装置对堆叠n张的多层卷烟纸样本进行夹紧固定，夹紧装置的限制高度为2.0cm。4.如权利要求3所述的检测方法，其特征在于，上述步骤3-5中所述甜味剂相对浓度s，还具体包括以下步骤：通过卷烟纸上喷涂的甜味剂样品信息的太赫兹脉冲e
m
(t)和不含甜味剂卷烟纸的探测脉冲e
d
(t)可由透射式太赫兹光梳光谱检测技术测得，经过傅里叶变换，将其转换为频域中的复值和进一步求出二者比值透射系数ρ(ω)：其中，是复折射率，t(ω)为所测的透射功率，δφ(ω)表示固有的相移，d和c分别代表被测甜味剂卷烟纸样品的厚度以及真空中的光速。经过太赫兹光梳光谱检测得t(ω)和δφ(ω)，进一步求解n(ω)和k(ω)，最后计算复折射率，反复进行修正后，使测量值和真实值间的误差达到最小；根据透射系数ρ(ω)求解得到吸收系数α(w)，结合公式(2)和朗伯比尔定律，推导得出公式(3)求出甜味剂相对浓度s:式(2)和朗伯比尔定律，推导得出公式(3)求出甜味剂相对浓度s:第一次进行太赫兹光梳光谱检测甜味剂相对浓度为s1，第二次进行太赫兹光梳光谱检
测甜味剂相对浓度为s2，设定两次测得到的相对浓度差值阈值为λ，若满足以下式(4)，则可判定甜味剂喷涂均匀；|s
1-s2|≤λ
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(4)。5.一种基于太赫兹光梳光谱的甜味剂均匀度检测检测装置，其特征在于，检测装置侧面由保护侧壳体(1)构成，所述保护侧壳体(1)内部焊接有安装定位架(12)；保护侧壳体(1)顶部由移动平板(2)、卷烟纸排序窗口(3)、太赫兹检测模块(5)、移动平板(6)以及保护壳体密封边(4)组成，所述移动平板(2)固定在保护侧壳体(1)的顶部；保护壳体密封边(4)带有凹槽滑道(4-1)，移动平板(6)固定在凹槽滑道(4-1)中；所述太赫兹光谱检测模块(5)、卷烟纸分配机构(7)、卷烟纸收集机构(8)与卷烟纸分配机构(7)中的卷烟纸分配装置安装平台(7-8)相连接；中心卷烟纸收集机构(9)与卷烟纸收集机构(8)相连接；卷烟纸分配装置安装平台(7-8)与保护侧壳体内部的安装定位架(12)相连接；卷烟纸升降机构(11)固定在保护侧壳体(1)的内部底部；待测样本经过太赫兹光谱检测模块(5)进行初检，通过移动平板(6)的推动，将待测样本推送到卷烟纸分配机构(7)，经过旋转、翻转及排序后，由卷烟纸收集机构(8)收集，经中心卷烟纸收集机构(9)进行汇总后，由卷烟纸传送机构(10)传送至卷烟纸升降机构(11)，再传送至太赫兹光谱检测模块(5)进行卷烟纸样本的二次检测。6.如权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述光电信号转换模块(5-5)、光学信号接收装置(5-6)和数据收集及传输模块(5-7)以及卷烟纸分配装置安装平台(7-8)均安装固定在安装定位框架(12)上。7.如权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述二次检测的太赫兹光谱由光学信号接收装置(5-6)接收，并由光电信号转换模块(5-5)进行信号转换，通过数据收集及传输模块(5-7)输出后，计算两次采集的甜味剂相对浓度信息，进一步判断卷烟纸喷涂甜味剂均匀度和相对浓度。8.如权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述进一步判断卷烟纸喷涂甜味剂均匀度和相对浓度，包括以下步骤：步骤1：从待检测的同一批次的卷烟纸任意位置处裁切出符合尺寸要求的n张待测样本，其中5＜n＜50；步骤2：将每张待测样本进行排序、和/或翻转、和/或旋转、和/或移位的方式堆叠成多层卷烟纸太赫兹检测样本，并将每张待测样本移动至卷烟纸定位框；步骤3：检测得到多层卷烟纸样本的太赫兹光谱强度，计算得出此次检测得到甜味剂相对浓度s，并将第一次检测得到的甜味剂相对浓度记为s1；步骤4：依次重复步骤2和步骤3得到第二次甜味剂相对浓度s2；步骤5：计算两次检测得到的甜味剂相对浓度s1、s2差值δs，若δs大于设定阈值λ，则说明该批次卷烟纸的甜味剂喷涂的均匀度不合格，即确定该批次卷烟纸甜味剂喷涂不合格，且不需进行甜味剂相对浓度检测；若δs小于等于设定阈值λ，则说明该批次卷烟纸的甜味剂喷涂的均匀度合格，并根据两次检测得到的甜味剂相对浓度s1和s2的均值除以多层卷烟纸样本的层数n得出该批次卷烟纸甜味剂喷涂的相对浓度s，即：s＝(s1 s2)/2n。9.如权利要求8所述的检测装置，其特征在于，所述步骤2中，堆叠成多层卷烟纸太赫兹检测样本，堆叠多层卷烟纸样本数量n不超过50张，并将每张卷烟纸样本移动至卷烟纸定位框，移动到定位框后，通过夹紧装置对堆叠n张的多层卷烟纸样本进行夹紧固定，夹紧装置
的限制高度为2.0cm。10.如权利要求9所述的检测装置，其特征在于，上述步骤3-5中所述甜味剂相对浓度s，还具体包括以下步骤：通过卷烟纸上喷涂的甜味剂样品信息的太赫兹脉冲e
m
(t)和不含甜味剂卷烟纸的探测脉冲e
d
(t)可由透射式太赫兹光梳光谱检测技术测得，经过傅里叶变换，将其转换为频域中的复值和进一步求出二者比值透射系数ρ(ω)：其中，是复折射率，t(ω)为所测的透射功率，δφ(ω)表示固有的相移，d和c分别代表被测甜味剂卷烟纸样品的厚度以及真空中的光速。经过太赫兹光梳光谱检测得t(ω)和δφ(ω)，进一步求解n(ω)和k(ω)，最后计算复折射率，反复进行修正后，使测量值和真实值间的误差达到最小；根据透射系数ρ(ω)求解得到吸收系数α(w)，结合公式(2)和朗伯比尔定律，推导得出公式(3)求出甜味剂相对浓度s:公式(3)求出甜味剂相对浓度s:第一次进行太赫兹光梳光谱检测甜味剂相对浓度为s1，第二次进行太赫兹光梳光谱检测甜味剂相对浓度为s2，设定两次测得到的相对浓度差值阈值为λ，若满足以下式(4)，则可判定甜味剂喷涂均匀；|s
1-s2|≤λ
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(4)。

技术总结
本发明公开了一种基于太赫兹光梳光谱的甜味剂均匀度检测方法及装置，首先，对排序后的卷烟纸进行2次检测，得出甜味剂喷涂浓度所对应的太赫兹光谱强度；然后，通过比较多次测量得到太赫兹光谱强度差值是否小于阈值，从而判断卷烟纸甜味剂喷涂均匀；最后，通过甜味剂浓度喷涂均匀的卷烟纸太赫兹光谱及卷烟纸堆叠层数反演计算得到甜味剂的浓度及均匀度。通过多层卷烟纸排序及堆叠，解决了单张卷烟纸太赫兹光谱检测精度低且难以检测甜味剂均匀度的问题，实现了利用太赫兹波检测卷烟纸甜味剂均匀度及浓度。本发明还提供了一种烟嘴卷烟纸的检测装置，保证了光学检测过程中烟嘴卷烟纸排序的随机性，避免了光学检测样本位置的局限性。性。性。


技术研发人员：吴斌 王洪超 杨延召 王恒飞 陈坤峰 年夫顺 姜万顺 刘红元 尚福洲 李京松 蔡高航
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第四十一研究所
技术研发日：2022.10.20
技术公布日：2023/1/31