卷煙生產(chǎn)中紅外水分儀在線校準(zhǔn)的影響因素分析

摘 要：紅外水分儀是一種在線非接觸式物料水分檢測(cè)儀。該產(chǎn)品適用于冶金、煤炭、化工、化纖、造紙、煙草、食品、建筑等多個(gè)行業(yè)，能對(duì)生產(chǎn)線上各個(gè)工藝點(diǎn)的水分值進(jìn)快速準(zhǔn)確測(cè)量，減少人工采樣化驗(yàn)，有利于水分?jǐn)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、分析，并為生產(chǎn)工作起指導(dǎo)性作用。本文主要分析了紅外水分儀在卷煙生產(chǎn)在線校準(zhǔn)中的影響因素，期望能夠?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)提供一些理論性指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：卷煙生產(chǎn)；紅外水分儀；在線校準(zhǔn)

1 紅外水分儀原理

紅外水分儀主要是水對(duì)一些特定波長(zhǎng)的紅外光表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸收特性，當(dāng)用這些特定波長(zhǎng)的紅外光照射物料時(shí)，物料中所含的水就會(huì)吸收部分紅外光的能量，含水越多吸收也越多，因此可測(cè)量反射光的減少量計(jì)算物料的水分。光線路徑原理圖如下：

煙草中常用的紅外水分儀主要用來(lái)在線測(cè)量煙葉、煙絲中的含水率，用來(lái)保證后續(xù)生產(chǎn)流程中的加水加蒸氣問(wèn)題。因?yàn)闊煵葜械牡乃趾恐苯佑绊懳叮阅芊窬_的知道含水量直接影響后期的口感。雖然說(shuō)在線水分儀能精確測(cè)量，但是零點(diǎn)的漂移直接影響測(cè)量結(jié)果，所以后期的校準(zhǔn)十分重要。

2 卷煙生產(chǎn)中紅外水分儀在線校準(zhǔn)的影響因素

目前，煙草使用的重要校準(zhǔn)是烘干法--檢驗(yàn)室，需要人去現(xiàn)場(chǎng)在生產(chǎn)穩(wěn)定的情況下取煙葉或煙絲，用密封袋帶到化驗(yàn)室，再用烘干的方法得到定量煙葉中的含水率，再去對(duì)比在線紅外水分儀的的數(shù)據(jù)，若有偏差以化驗(yàn)室數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，通過(guò)修改在線水分儀的零點(diǎn)來(lái)校準(zhǔn)在線紅外水儀。如何保證取來(lái)的煙葉或煙絲的水分是正確的呢？影響它的因素有哪些？下面我們進(jìn)行討論：

2.1 取樣的手法、時(shí)機(jī)和流程

按照要求，取樣時(shí)必要在生產(chǎn)狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)，就是要求水分的波動(dòng)不能過(guò)大，要求水分儀在取樣時(shí)間內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)偏差越小越好，像烘絲、加香等水分比較穩(wěn)定的工位，偏差必須小于0.3%，以保證取得樣品能真實(shí)的代表整個(gè)通過(guò)物料的情況。

在取樣時(shí)要求在水分儀取樣時(shí)間內(nèi)均勻抓取物料表面部分，要抓取光斑所照區(qū)域的下游，也就是物料通過(guò)的部分，因?yàn)樵谶@個(gè)區(qū)域才是水分儀采樣的區(qū)域。

為了獲取更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為了消除由于偶然因素影響水分儀校準(zhǔn)，每次取樣要求數(shù)量為6份，每份的抓取的人員固定，方法一致，取樣時(shí)間段相等，在最大限度的減小誤差，消除由于差異造成的誤差。

2.2 物料狀況

由于紅外水分儀的原理，一些特定波長(zhǎng)的紅外光表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸收特性，當(dāng)用這些特定波長(zhǎng)的紅外光照射物料時(shí)，物料中所含的水就會(huì)吸收部分紅外光的能量，含水越多吸收也越多，因此可測(cè)量反射光的減少量計(jì)算物料的水分。正式利用物料的反射來(lái)計(jì)算物料中的水分，所以物料的顏色對(duì)水分儀的影響很大，因?yàn)閬?lái)料的煙葉或煙絲每批次存在一定的色澤差，這將對(duì)測(cè)量帶來(lái)比較大的麻煩。由于圓筒下的料器的下料不均勻或配料多少的不同，都會(huì)形成料面的不規(guī)則.這歌也是水分測(cè)量的重要干擾源，因?yàn)樗苡绊懛瓷涔獾哪芰俊Ｋ员M量保證煙葉的一致性，還有上游生產(chǎn)工藝的一致性。

2.3 樣品送化驗(yàn)室的過(guò)程

在抓取時(shí)需要快速，準(zhǔn)確的抓取光斑找過(guò)部分，盡量的抓取表面物料，并快速的將煙葉或煙絲放進(jìn)袋子中，迅速密封，快速送到化驗(yàn)室。在這個(gè)過(guò)程中要減少時(shí)間，并盡量排空袋子的空氣，避免水分的流失，影響測(cè)量結(jié)果。

2.4 外界的光照狀況

紅外水分儀是利用對(duì)光的檢測(cè)來(lái)計(jì)算水分的，所以周圍的光照程度對(duì)水分儀的影響也不能忽視。在我們的使用環(huán)境中，有著點(diǎn)光源（燈泡等）或直射光源（太陽(yáng)光）的存在，從而影響紅外線光的反射能量，造成測(cè)量誤差。

常用的解決爆發(fā)是加護(hù)罩遮攔，避開(kāi)蓋位置。當(dāng)然水分儀自身的設(shè)計(jì)上也采取了多項(xiàng)措施來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。如在探測(cè)器上鍍膜，或加窄帶濾光片，有效濾除其它波長(zhǎng)的光，減少外界干擾。

作為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，盡量保證光照的一致性，如果在更換環(huán)境照明設(shè)備的情況下，需要在第一時(shí)間取樣進(jìn)行烘箱比對(duì)，確保水分儀測(cè)量的精度。

2.5 環(huán)境溫濕度、灰塵

工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境一般都比較惡劣，存在溫度的變化，和灰塵的干擾。環(huán)境溫度的變化將會(huì)使探測(cè)器產(chǎn)生微小變化，同時(shí)影響光能收集的準(zhǔn)確度而產(chǎn)生測(cè)量誤差。水分儀自身的設(shè)計(jì)上采用雙探測(cè)器技術(shù)解決，最大限度的提高測(cè)量精度。

物料中水分及空氣匯總水蒸氣其實(shí)它們?yōu)椴煌瑺顟B(tài)的同一物質(zhì)，一個(gè)為液態(tài)，另一個(gè)為汽態(tài)。同時(shí)它們強(qiáng)烈吸收的特定紅外線波長(zhǎng)只有非常細(xì)小的差別，正因?yàn)槿绱耍魵馐菬Y(jié)混合料水分測(cè)量的主要干擾源。而且在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)特別是回潮加料出口處，水蒸氣比較大，有時(shí)候會(huì)把整個(gè)探頭都淹沒(méi)，所以對(duì)預(yù)防水蒸氣要及時(shí)，一般采用熱風(fēng)吹掃局部加熱的方法或利用壓縮空氣吹掃，持續(xù)的吹掃，保證測(cè)量范圍內(nèi)的環(huán)境干凈干燥。

我們的生產(chǎn)工段環(huán)境多灰，特別是在煙葉的前期處理階段，由于煙葉比較干燥，所以處理時(shí)灰塵比較大，這樣會(huì)對(duì)紅外水分儀造成較大的影響，所以我們一般采用空氣清潔窗來(lái)抑制灰塵在鏡頭的積垢。持續(xù)的壓空來(lái)吹走灰塵，保證鏡頭的干凈，空氣清潔窗的原理是將空氣加入其窗內(nèi)，而使其內(nèi)產(chǎn)生持續(xù)正壓力來(lái)組織灰塵等污染在鏡頭上附著。

2.6 天氣狀況

由于水分儀的測(cè)量原理，環(huán)境的溫濕度變化能干擾探頭對(duì)光能的吸收。而天氣狀況可以直接影響環(huán)境的溫濕度，進(jìn)而影響水分儀的測(cè)量精度。

一般在換季的時(shí)候水分儀的測(cè)量常常會(huì)出現(xiàn)偏差，在氣溫波動(dòng)比較大的時(shí)節(jié)，水分儀的測(cè)量也會(huì)出現(xiàn)比較大的波動(dòng)。所以針對(duì)此現(xiàn)象，我們應(yīng)該提前做好準(zhǔn)備，必要的時(shí)候可以多取樣，多進(jìn)行烘箱實(shí)驗(yàn)比對(duì)，保證在線水分儀的測(cè)量精度。

2.7 檢測(cè)人員的熟練程度

檢驗(yàn)室做烘箱來(lái)驗(yàn)證水分，是目前通用的辦法，而且也是煙草驗(yàn)證水分的國(guó)標(biāo)。但是因?yàn)樗幸惶撞僮鞣椒ǎ煌娜巳プ觯绻粐?yán)格按照流程來(lái)操作，就可能對(duì)結(jié)果有比較大的影響。要求檢驗(yàn)者對(duì)煙葉進(jìn)行剪碎，每份稱重的量要比較接近，放置烘箱的時(shí)間要嚴(yán)格按照規(guī)定等。這個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)檢驗(yàn)人員的熟練性操作要求高，一致性性要求高。

以上就是我們對(duì)紅外水分儀測(cè)量精度影響因素的全面分析涉及到取樣的手法、時(shí)機(jī)和流程；物料狀況；樣品送化驗(yàn)室的過(guò)程；外界的光照狀況；環(huán)境溫濕度、灰塵；天氣狀況；檢測(cè)人員的熟練程度等。雖然我們涉及到了方方面面，但是還有一些可能是我們沒(méi)有辦法預(yù)測(cè)和發(fā)現(xiàn)的，比如周邊設(shè)備的干擾，設(shè)備老化多造成的衰減等等。但是我們可以去發(fā)現(xiàn)去研究，在細(xì)心耐心的工作中發(fā)現(xiàn)那些潛在的因素，把他們發(fā)掘出來(lái)，再一步提高紅外水分儀的測(cè)量精度，以確保生產(chǎn)的要求。

作者簡(jiǎn)介

雷剛，男，漢族，陜西寶雞人，本科，助理工程師。