一种用于气溶胶制品的非接触式温度检测方法和识别方法与流程

本发明属于加热气溶胶发生装置，具体涉及一种用于气溶胶制品的非接触式温度检测方法和识别方法。

背景技术：

1、实时监测加热雾化型气溶胶生成制品的工作温度以控制稳定的制品加热状态，获得稳定的抽吸感官是该类制品基本的要求，目前多采用接触式测温和非接触式测温两类测温技术。前者主要是采用热敏电阻、热电偶等元件与加热气溶胶形成基质的加热元件直接接触，但在实际应用中，一方面，测温元件嵌入加热元件内部或测温元件紧贴在加热元件表面，都需要复杂的制造技术或需要额外的连接材料来使测温元件与加热元件实现物理接触和电连接；另一方面，由于加热元件表面会在气溶胶生成制品周期性加热和冷却的过程中粘附气溶胶冷凝物，直接影响了加热元件的加热性能，使得测温准确性受到影响，而如果测温元件直接接触气溶胶形成基质，其表面也会因粘附气溶胶冷凝物而造成测温不准。后者目前广泛采用红外测温技术，尽管可实现远距离测温，但该方法的测温准确度与加热元件表面的反射率和纯净度有关。然而，加热元件表面在加热过程中会因粘附气溶胶冷凝物而被快速污染，反射率会变化，另外，红外测温装置发射的红外光线会被气溶胶形成基质阻挡而使得到达加热元件表面的红外辐射被损耗，同样影响温度测定的准确性。

2、对于内置了金属或合金感受器的颗粒型气溶胶生成制品，采用电磁感应加热时，感受器端部电导率随着温度的变化而变化，因此可用涡流传感器通过测定其端部电导率的方法来间接测定感受器温度。感受器端部为非铁磁性金属或合金材料时，采用常规涡流法(正弦涡流法)可以可靠检测材料的电导率，也可利用解析式直接反演计算出电导率值，正弦涡流法可实现非铁磁性金属或合金材料的非接触无损检测，结果可以准确测量感受器温度。但如果感受器端部为铁磁性/亚铁磁性金属或合金材料，用正弦涡流法检测时，除非在很低的频率下，否则感受器端部的电导率和磁导率不能分开。另外，磁导率还与激励电流幅值、频率等相关。所以，正弦涡流法不能准确测定铁磁性/亚铁磁性金属或合金感受器的电导率，结果，不能实现对感受器温度的准确检测。

3、为了解决以上问题，提出本发明。

技术实现思路

1、本发明第一方面提供一种用于气溶胶制品的非接触式温度检测方法，

2、所述气溶胶制品包括：中空管2和感受器3；

3、所述中空管2内具有发烟物质1；

4、所述感受器3包括：感受器细长部分3-1和与所述感受器细长部分3-1联接且封堵所述中空管2远唇端的感受器端部3-2；

5、所述感受器细长部分3-1位于所述中空管2内；

6、所述检测方法包括以下步骤：

7、步骤1、测量所述感受器端部3-2的电磁学性质-温度曲线并存储到电磁参数-温度测试系统；

8、步骤2、将所述气溶胶制品放入气溶胶发生装置的接收腔7中，所述气溶胶发生装置内相距所述接收腔7一定距离处设置涡流传感器9，所述涡流传感器9包含激励线圈和测量线圈，所述涡流传感器9与所述电磁参数-温度测试系统连接，所述电磁参数-温度测试系统产生信号通入所述激励线圈，所述感受器端部3-2感应的涡流产生的次级磁场被所述测量线圈感测到，所述测量线圈涡流信号发生变化并转化为相应的电信号，而被输送至电磁参数-温度测试系统进行处理并转变为相应的温度值；

9、具体方式如下：

10、所述电磁参数-温度测试系统包括：激励信号发生器、数据处理模块；

11、所述激励信号发生器用于产生激励信号并输送至所述涡流传感器9产生初级磁场；

12、所述数据处理模块用于获取上述步骤2的电信号，并处理得到所述感受器端部3-2的电磁学性质，然后根据步骤1的电磁学性质-温度曲线计算得到所述感受器端部3-2的温度值。

13、优选地，所述数据处理模块包括：信号采集处理单元、数据处理单元、数据检测单元和数据存储单元；

14、所述数据存储单元预先存储了：所述感受器端部3-2电磁学性质与上述步骤2的电信号的关系式以及算法、所述感受器端部3-2电磁学性质与端部温度的关系式以及算法、所述感受器端部3-2的温度与所述气溶胶制品工作温度之间的关系式以及算法，以及所述气溶胶制品预设最大工作温度值及允许偏差范围、所述气溶胶制品工作温度与激励信号强度关系曲线；

15、所述数据处理单元用于根据所述数据存储单元预先存储的所述感受器端部3-2的温度与所述气溶胶制品工作温度之间的关系式以及算法，得到所述气溶胶制品工作温度。

16、优选地，所述电磁参数-温度测试系统还包括：控制模块，

17、所述控制模块通过调用预先存储在数据存储单元中的所述气溶胶制品预设最大工作温度值及允许偏差范围，并比较实时测定的温度值与预设最大工作温度值及允许偏差范围的关系：

18、当测定温度值位于预设最大工作温度值允许偏差范围内时，维持激励信号发生器产生的激励信号强度不变；

19、当测定温度值位于预设最大工作温度值允许偏差范围外时，可以减小或增大激励信号发生器产生的激励信号强度或中止激励信号发生器产生的激励信号。

20、优选地，当所述感受器端部3-2为铁磁性材料或亚铁磁性材料时，所述电磁学性质为：电导率或磁导率或相位差。

21、优选地，当所述感受器端部3-2为非铁磁性材料或非亚铁磁性材料的金属或合金时，所述电磁学性质为：电导率或相位差。

22、上述相位差指的是：气溶胶发生装置加热过程中，接收信号与激励线圈上的电流和电压的基波信号的相位差；

23、上述接收信号指的是：涡流传感器包含激励线圈和两个测量线圈，两个测量线圈通过一对同名端相互连接形成一组差分线圈；在激励线圈中施加交变电流，产生初级磁场，处于该初级磁场内的导电感受器端部感应产生涡流，涡流同时产生次级磁场，差分线圈接收到次级磁场并在差分线圈的另一对同名端上产生输出电压作为接收信号。

24、优选地，当所述感受器端部3-2为铁磁性材料或亚铁磁性材料且电磁学性质为电导率时，所述涡流传感器9为脉冲涡流传感器。

25、优选地，所述感受器细长部分3-1沿着所述中空管2轴向延伸。

26、优选地，所述发烟物质1选自：颗粒型发烟物质、丝状发烟物质、块状发烟物质、膏状发烟物质中的一种或几种。

27、优选地，所述感受器端部3-2为封堵片，其设在所述中空管2远唇端端面上；

28、或者所述感受器端部3-2为封堵盖，所述封堵盖的盖沿包裹在所述中空管2远唇端端面外周。

29、优选地，所述感受器端部3-2上具有通气孔3-2-1，所述通气孔3-2-1的尺寸小于所述发烟物质1，以防止所述发烟物质1泄漏。

30、优选地，所述感受器细长部分3-1与所述感受器端部3-2的材质相同或者不同。

31、优选地，所述感受器端部3-2为封堵盖，所述中空管2远唇端外周设置有螺纹，所述封堵盖的盖沿包裹在所述中空管2远唇端端面外周。

32、优选地，所述中空管2内还具有：位于所述发烟物质1下游的限位件4、降温件5、过滤件6中的至少一个。

33、本发明第二方面提供一种用于气溶胶制品的识别方法，所述气溶胶制品包括：中空管2和感受器3；

34、所述中空管2内具有发烟物质1；

35、所述感受器3包括：感受器细长部分3-1和与所述感受器细长部分3-1联接且封堵所述中空管2远唇端的感受器端部3-2；

36、所述感受器细长部分3-1位于所述中空管2内；

37、所述识别方法包括以下步骤：

38、步骤1、测量所述感受器端部3-2的电磁学性质-温度曲线并存储到电磁参数-温度测试系统；

39、步骤2、在已知的使用温度下，将所述气溶胶制品放入气溶胶发生装置的接收腔7中的合适位置，所述气溶胶发生装置内相距所述接收腔7一定距离处设置涡流传感器9，所述涡流传感器9包含激励线圈和测量线圈，所述涡流传感器9与所述电磁参数-温度测试系统连接，所述电磁参数-温度测试系统产生信号通入所述激励线圈，所述感受器端部3-2感应的涡流产生的次级磁场被所述测量线圈感测到，所述测量线圈涡流信号发生变化并转化为相应的电信号；

40、具体方式如下：

41、所述电磁参数-温度测试系统包括：激励信号发生器、数据处理模块；

42、所述激励信号发生器用于产生激励信号并输送至所述涡流传感器9产生初级磁场；

43、所述数据处理模块用于获取上述步骤2的电信号，并处理得到所述感受器端部3-2的电磁学性质值；

44、若无法得到电磁学性质值或者对应上述使用温度下测得的电磁学性质值不符合步骤1的电磁学性质-温度曲线，将自动切断所述气溶胶发生装置的加热功能并中止电磁参数-温度测试系统的运行；

45、若得出的电磁学性质值能与预先存储的电磁学性质-温度关系曲线正确拟合，该温度值将进一步对应预先存储的气溶胶生成制品工作温度与激励信号强度关系曲线中的激励信号强度值，然后自动触发气溶胶生成装置的加热功能并导通电磁参数-温度测试系统，触发激励信号发生器产生对应强度的激励信号，开始温度测试程序。

46、上述技术方案在不矛盾的前提下，可以自由组合。

47、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

48、1、本发明提供一种气溶胶制品及用于气溶胶制品的非接触式温度检测方法。

49、本发明的气溶胶制品的特点如下：

50、(1)本发明的气溶胶生成制品在其发烟段1中置入感受器3，该感受器3包含用于感应加热的感受器细长部分3-1和用于密封制品端部的感受器端部3-2。通过与感受器3适配的感应磁场相耦合，感受器3可感应加热制品内的发烟物质1。

51、(2)当气溶胶生成制品含有颗粒型发烟物质时，本发明在取消气溶胶发生装置上的加热元件的同时，还提供了防止制品颗粒泄漏的密封元件即感受器端部3-2。由于无需刺破该密封元件，不存在因加热元件刺破制品端部以及从气溶胶产生装置中去除制品时造成的颗粒漏入制品容纳腔的问题。

52、(3)本发明的气溶胶生成制品中，采用金属材料制造感受器端部3-2，不存在纸质密封件或封口膜特别是生产、存储和运输过程中因温湿度或机械作用等原因导致的破损问题。相比纸质密封件或封口膜，金属材料的感受器端部3-2更耐高温，不会在制品加热过程中产生异味或受热脱落。

53、(4)本发明的感受器端部3-2优选为封堵盖。封堵盖通过螺纹铆合来密封气溶胶生成制品，避免了采用粘胶密封纸质密封件或封口膜带来的因粘胶受温湿度影响而使密封件或封口膜脱落以及粘胶引起不良气味的问题。

54、(5)本发明的感受器3特别是感受器端部3-2在作为气溶胶生成制品密封件的同时，还可以是特征性识别材料，以通过与传感器的互感以达到识别制品的目的。这提高了不兼容或假冒制品用于气溶胶生成装置的难度。

55、(6)所述感受器端部3-2可以是可电磁感应加热材料，能够端部加热位于气溶胶生成制品远唇端的颗粒，改善传统气溶胶生成制品靠近封口端的颗粒加热不充分以及气溶胶冷凝引起感官品质不佳的问题。

56、(7)感受器端部3-2除了密封气溶胶生成制品外，还可通过特定传感器对端部的感测而为建立非接触式测温和加热控制的方法提供了可能性。

57、2、本发明还提供了一种上述气溶胶制品的非接触式温度检测方法和烟支识别方法。本发明属于温度间接及非接触测量，可连续监测温度变化。通过建立感受器端部材料电磁学性质与温度间呈一一对应的关系，利于对气溶胶制品的识别，同时提高温度检测和控制的准确性。

58、3、当电磁学性质为电导率时，感受器端部3-2为铁磁性/亚铁磁性金属或合金时，本发明的脉冲涡流法以脉冲电流激励代替正弦电流激励，在感受器端部3-2外激励产生脉冲磁场(初级磁场)，在感受器端部感应出脉冲涡流，然后通过检测该脉冲涡流形成的脉冲涡流磁场(次级磁场)的衰减过程，可检测感受器的电磁参数(如电导率)的变化，进而间接检测感受器温度。特别是，由于在脉冲涡流场中避免了入射场和来自感受器端部反射场的叠加效应，相比正弦涡流检测中的频率阻抗变化，对于铁磁性/亚铁磁性金属或合金感受器，脉冲涡流检测中的时域感应电压更加灵敏。同样，脉冲涡流检测中的时域感应电压对于铁磁性/亚铁磁性金属或合金感受器的电导率要更灵敏。

59、因此，本发明的脉冲涡流法，实现铁磁性/亚铁磁性金属或合金感受器端部3-2电导率与磁导率的解耦，提高了感受器端部3-2电导率检测的准确性，使脉冲涡流法检测感受器电导率进而检测其温度成为可能。所述脉冲激励可在有限时间传递很高的功率，不会使线圈和驱动电路过热。

60、4、当电磁学性质为磁导率时，本发明通过涡流传感器测定磁导率进而检测温度的过程简单，属于非接触式测温。铁磁性材料的磁导率与材料本身性质及温度的关系特征性强，温度测定准确。

61、5、当电磁学性质为相位差率时，本发明的方法可以非接触测定颗粒型气溶胶生成制品的温度，采用相位差与温度关系来测温的温度范围宽，可适用不同材料的金属或合金感受器。