1、计划文号: 国烟科2016149合同号：2016B002卷烟含末率测定仪检定规程技术报告(征求意见稿)中国烟草标准化研究中心广西中烟工业有限责任公司浙江中烟工业有限责任公司河南中烟工业有限责任公司河北中烟工业有限责任公司中国科学院合肥物质科学研究院郑州嘉德机电科技有限公司2017年10月卷烟含末率测定仪检定规程技术报告I目录1. 概述 .11.1 卷烟含末率测定仪简介 .11.2 项目背景 .21.3 项目研究内容 .22. 技术路线及实施方案 .42.1 技术路线 .42.2 实施方案 .42.2.1 称重单元的检定 .42.2.2 筛网的检定 .52.2.3 振动单元的检定 .83. 实验
2、验证 .113.1 实验仪器 .113.2 实验方法 .113.3 实验环境条件 .123.4 实验数据 .123.5 实验数据分析 .224. 总结 .24卷烟含末率测定仪检定规程技术报告11. 概述1.1 卷烟含末率测定仪简介卷烟含末率测定仪是专用于测量卷烟烟支含末率的仪器，用于测量卷烟烟支中烟末所占烟丝质量的百分比。烟支含末率的大小直接影响到卷烟端部落丝量、卷烟空头、烟支质量、烟支焦油及感官评价等指标，进而影响到卷烟产品的市场流通以及消费者和卷烟生产企业的利益，因此需要准确可靠地测量卷烟含末率这项指标。在卷烟含末率测量手段方面，早期通常是通过人工手筛，劳动强度大，人为因素对数据结果影响大
3、。20 世纪 90 年代中期，通过对人工筛分方法的经验总结，郑州烟草研究院和中科院安徽光机所均研制开发出第一代卷烟含末率测定仪。在进行大量的试验后，1998 年发布了 JJG(烟草)05-1998卷烟含末率测定仪检定规程 。在 1998 版规程发布实施后，卷烟含末率测定仪生产厂家对第一代卷烟含末率测定仪进行了部分改进，形成了第二代卷烟含末率测定仪，但第二代和第一代卷烟含末率测定仪相比构造上变化不大，测量过程均需要在独立的电子天平上进行烟丝样品和筛后烟末的称量，且需要由人工对含末率值进行计算，第二代和第一代的主要区别是增加了振动频率和振动时间的显示功能。随着科学技术的进步和发展以及烟草行业对卷烟
4、含末率测定仪自动化测量功能需求的提升，在 2008 年前后卷烟含末率测定仪生产厂家开发了第三代卷烟含末率测定仪（如图 1 所示） ，它们具有较高的自动化程度，其主要特点是采取内置电子天平作为称量单元，实现样品和筛后烟末的自动称量，系统自动计算并统计含末率的测量结果，实现了烟支含末率的全自动测量以及数据的分析处理，极大地减轻了检测工作的劳动强度，减少了人为操作过程中对检测结果的影响。目前第三代卷烟含末率测定仪作为测量卷烟含末率的主流产品已经在行业中广泛应用。卷烟含末率测定仪检定规程技术报告2图 1 第三代卷烟含末率测定仪1.2 项目背景由于卷烟含末率对卷烟端部落丝量、卷烟空头、烟支质量、烟支焦油
5、及感官评价等指标均有影响，所以对于卷烟生产企业来说，卷烟含末率的指标控制是很有必要的，这就要求在实际使用过程中要保证卷烟含末率测定仪的准确性。鉴于行业使用烟支含末率测定仪的数量越来越多，而且随着科技的发展进步，卷烟含末率测定仪自动化程度也越来越高，而目前国内对卷烟含末率测定仪的检定依据仍然是 JJG（烟草）051998卷烟含末率测定仪检定规程 。 。1998年发布实施的卷烟含末率测定仪检定规程，给予行业仪器检定工作有过一定的指导作用，但是在实际应用中，该检定规程中相关检定方法存在操作繁琐和测量精度低的问题，对筛网孔径指标检定的操作性不强，同时对于筛网丝径也没有给出具体技术要求和检定方法。此外，
6、由于测定仪中新增了称重单元，而原检定规程中并没有卷烟含末率测定仪称重单元的检定项目和相应的检定方法，以上这些因素造成了该版本检定规程一直未能得到有效使用，造成目前国内对卷烟含末率测定仪不能进行实际检定工作。因此迫切需要对 1998 年发布的卷烟含末率测定仪检定规程进行修订,以便行业内卷烟含末率测定仪能够尽早实现统一规范的量值溯源，从而提高卷烟含末率测定仪测量数据的准确性和可靠性。 1.3 项目研究内容该项目完成目标是通过对卷烟含末率测定仪检定规程的修订工作，重新确定卷烟含末率测定仪的检定项目和检定方法等，最终编制出适合于当前烟草行业使用的卷烟含末率测定仪检定规程。项目组通过对卷烟含末率测定仪的
7、测量原理进行研究，并对含末率测定仪相关计量性能要求进行分析，最终确定主要研究内容如下：（1）卷烟含末率测定仪称重单元的检定方法：研究不同型号仪器称重单元的特点，制定称重单元的检定方法。（2）卷烟含末率测定仪筛网的检定方法：筛网的检定包括筛网面积、筛网孔径和筛网丝径等 3 个检定项目，研究相应的检定方法。特别是检定筛网孔径时，需考虑一种快速准确有效的检定方法，这也是本项目的技术关键。卷烟含末率测定仪检定规程技术报告3（3）卷烟含末率测定仪振动单元的检定方法：振动单元的检定包括振动时间、振动频率和振幅等 3 个检定项目，研究每个检定项目相应的检定方法。（4）选取具有代表性的卷烟含末率测定仪，对确定
8、的检定项目和检定方法进行实验验证，完成卷烟含末率测定仪检定规程技术报告。卷烟含末率测定仪检定规程技术报告42. 技术路线及实施方案2.1 技术路线项目技术线路图如图 2 所示。因卷烟含末率测定仪通常由称重单元、筛网和振动单元等组成，项目组研讨确定针对卷烟含末率测定仪的称重单元、振动单元和筛网等三个部分分别进行检定，其中振动单元的检定拟采用 1998 版检定规程中的检定方法，因此本项目的技术路线主要集中在两部分：（1）分析称重单元的计量性能指标，研究确定称重单元的检定方法。（2）对于筛网孔径，研究新的检定方法，减少测量工作量，提高测量效率。图 2 项目技术路线图2.2 实施方案针对技术路线中确定
9、的称重单元、振动单元和筛网三大部分，分别确定相应的检定项目和检定方法。具体如下：2.2.1 称重单元的检定项目启动方案讨论称重单元实验 振 动 单 元 实 验筛 网 实 验征求意见送审稿技术报告检定规程征求意见稿检定规程初稿卷烟含末率测定仪检定规程技术报告5卷烟含末率测定仪称重单元用于称量托盘及收集的烟末质量，根据 GB /T 22838.7 中对称重单元的精度要求，并结合行业内普遍在用的卷烟含末率测定仪称重单元量程的实际情况，项目组决定使用准确度等级满足 F1 级，质量规格分别为 100g、200g、300g 的三个砝码对称量单元进行检定。2.2.2 筛网的检定2.2.2.1 筛网的检定项目
10、筛网是卷烟含末率测定仪的核心部件之一，主要用于在振动过程中将烟丝中的烟末筛下，筛网大小以及筛网目数直接影响含末率测量结果。因此，在含末率测量的方法标准 GB /T 22838.7 中对筛网有着严格的物理尺寸要求，具体如下：（1）筛网面积（2105）mm（1705）mm。（2）筛网孔径（0.630.06）mm。由于方法标准中未对筛网丝径的大小进行限定，项目组认为在固定的筛网面积内，孔径大小确定后，丝径的大小将直接决定在该面积内的孔数量，最终影响含末率的测量结果。通过对两个卷烟含末率测定仪生产厂家的调研了解，卷烟含末率测定仪使用的均是目数为30目的筛网，30目即是1英寸（25.4mm）的筛网尺寸内
11、有30个孔，计算每个孔径加丝径的尺寸则为25.430=0.847mm，筛网孔径已经确定为0.63mm，则筛网丝径应该为0.847-0.63=0.217mm，约等于0.22mm。此外，依据丝径的实际测量结果，并参考JJF 1175-2007试验筛校准规范中表1对金属丝直径的要求（金属丝直径基本尺寸在0.224mm时，金属丝平均直径最大为0.26mm，最小为0.19mm），项目组确定增加筛网丝径的要求如下：（3）筛网丝径（0.220.03）mm。总之，确定筛网的检定项目为筛网面积、筛网孔径和筛网丝径，三个检定项目相应的检定方法如下所述。2.2.2.2 筛网面积的检定方法沿用 JJG(烟草)05-1
12、998卷烟含末率测定仪检定规程中 4.3.1 的检定方法，将钢直尺更换为游标卡尺作为检定用仪器，使用游标卡尺直接测量筛网的长度和宽度对筛网面积进行检定。卷烟含末率测定仪检定规程技术报告62.2.2.3 筛网孔径的检定方法根据 JJG(烟草)05-1998卷烟含末率测定仪检定规程中 4.3.2 的要求，需通过投影仪对筛网进行扫描，找出筛网中 5 个最大的孔径和 5 个最小的孔径进行测量，以此方法对筛网孔径进行检定。而整个筛网约 5 万个网孔，这种做法使得工作量大，检定效率低。项目组根据筛网结构特点拟定了一种新的检定方法与原检定规程的方法进行比较研究。（1）方法一沿用 JJG(烟草)05-1998
13、卷烟含末率测定仪检定规程中 4.3.2 的检定方法，具体方法为：通过投影仪对筛网的扫描，找出 5 个最大的孔径和 5 个最小的孔径，实测 10 个孔径的纵横共 20 个边长，取其均值。（2）方法二将筛网分成 4 个拐角处和中间位置共 5 个区域，把每个区域放置到烟草数字投影仪镜头下方，分别测量每个区域内连续 5 个筛网孔径的横向及纵向尺寸。因投影仪可以使用顶光源和底光源两种条件下进行一维尺寸测量，该报告中将两种条件下的数据均进行统计，为具体检定方法的选择提供数据支撑。使用不同检定方法对仪器筛网孔径进行测量，具体测量数据见表 1：表 1 两种筛网孔径尺寸测试方法数据比对 单位：mm1 2 3 4
14、 5 6 7 8 9 100.68 0.68 0.66 0.69 0.65 0.70 0.65 0.68 0.71 0.67均值11 12 13 14 15 16 17 18 19 20方法一0.53 0.57 0.60 0.59 0.57 0.57 0.58 0.60 0.52 0.580.624横向尺寸 纵向尺寸筛网区域 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 均值1 0.65 0.64 0.6 0.66 0.65 0.62 0.63 0.62 0.63 0.63 0.6332 0.61 0.63 0.61 0.63 0.68 0.64 0.62 0.62 0.63 0.61 0.6283
15、 0.63 0.65 0.62 0.62 0.58 0.64 0.63 0.64 0.61 0.63 0.6254 0.55 0.56 0.58 0.63 0.57 0.63 0.62 0.65 0.61 0.65 0.605顶光源测试5 0.64 0.63 0.61 0.59 0.6 0.65 0.61 0.66 0.62 0.62 0.623横向尺寸 纵向尺寸方法二底光源测试筛网区域 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 均值卷烟含末率测定仪检定规程技术报告71 0.61 0.62 0.62 0.66 0.63 0.59 0.65 0.61 0.63 0.61 0.6232 0.63 0
16、.63 0.61 0.63 0.66 0.62 0.64 0.62 0.63 0.62 0.6293 0.63 0.63 0.61 0.61 0.62 0.63 0.63 0.62 0.65 0.63 0.6264 0.59 0.58 0.56 0.57 0.58 0.61 0.65 0.59 0.66 0.63 0.6025 0.6 0.64 0.66 0.67 0.62 0.68 0.61 0.65 0.66 0.63 0.642比较以上两种检定方法发现：第一种方法测量工作量极大，要从全部的 5万左右网孔中筛选出 5 个最大的和 5 个最小的孔径，测量效率低，实际检测困难，基本难以实现，若
17、按照检定要求实施非常不利于实际检定工作的开展；第二种方法操作快捷方便，非接触测量，可操作性强，可实现对筛网孔径的快速检定。2.2.2.4 筛网丝径的检定方法筛网丝径的常规测量方法是采用螺旋测微计或者游标卡尺来进行接触检测，这需要将金属丝剥离筛网进行，但对于成品筛网是不能实施破坏检测的，因此项目组采用与筛网孔径相同的方法对筛网丝径进行检定。同样将顶光源和底光源两种条件下测量的数据在报告中进行统计分析，为具体检定方法的选择提供数据支撑。对筛网丝径进行测量，具体数据如表 2：表 2 筛网丝径测试数据 单位：mm横向尺寸 纵向尺寸筛网区域 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 均值1 0.23 0.
18、23 0.23 0.23 0.23 0.23 0.23 0.21 0.23 0.23 0.2282 0.23 0.23 0.23 0.23 0.23 0.22 0.21 0.23 0.23 0.23 0.2273 0.23 0.23 0.24 0.23 0.23 0.22 0.23 0.23 0.22 0.23 0.2294 0.24 0.23 0.23 0.23 0.23 0.22 0.21 0.23 0.22 0.23 0.227顶光源测试5 0.23 0.24 0.23 0.23 0.23 0.23 0.23 0.22 0.22 0.22 0.228横向尺寸 纵向尺寸筛网区域 1 2 3
19、 4 5 1 2 3 4 5 均值1 0.23 0.23 0.24 0.24 0.23 0.22 0.2 0.22 0.22 0.23 0.2262 0.23 0.24 0.23 0.23 0.23 0.22 0.21 0.22 0.21 0.23 0.225底光源测试3 0.23 0.24 0.24 0.24 0.23 0.21 0.22 0.21 0.21 0.22 0.225卷烟含末率测定仪检定规程技术报告84 0.23 0.23 0.22 0.23 0.23 0.22 0.22 0.2 0.23 0.23 0.2245 0.23 0.23 0.23 0.24 0.23 0.22 0.2
20、3 0.23 0.2 0.2 0.224从表 2 数据可以看出，各区域内顶光源和底光源测量数据均值基本一致，偏差较小。若经过大量数据测试证明两种光源模式下测量结果基本一致，就可以认为两种光源模式下投影仪采集到丝径真实边缘的图像是不存在差异的，这样对于筛网孔径和丝径数据的测量就不存在影响，可以选择其中一种较为便捷的测量模式作为筛网孔径和筛网丝径的检定方法。2.2.3 振动单元的检定2.2.3.1 振动单元的检定项目卷烟含末率测定仪工作时，振动单元以（20.02.0）mm 的振幅、（1925）次/min 的振动频率作往复运动，当振动次数达到 80 次时停止振动，振动时间为（251）s。因此确定振动
21、单元的检定项目为振动时间、振动频率和振幅，三个检定项目的检定方法如下所述。2.2.3.2 振动时间的检定方法沿用 JJG(烟草)05-1998卷烟含末率测定仪检定规程中 4.1 的检定方法，预置振动 80 次。开机，同时启动分辨力不低于 0.01s 的计时器，停机时关闭计时器，读出时间。2.2.3.3 振动频率的检定方法沿用 JJG(烟草)05-1998卷烟含末率测定仪检定规程中 4.1 的检定方法，预置振动 80 次。开机，同时启动分辨力不低于 0.01s 的计时器，并用转速表的计数功能对振动次数进行计数，停机时关闭计时器，读出时间和振动次数，并由振动次数和时间计算出频率。2.2.3.4 振幅的检定方法（1）方法一如图 3 所示，沿用 JJG(烟草)05-1998卷烟含末率测定仪检定规程中4.2 的检定方法，用钢直尺准确测量振动框的宽度绝对值AB，然后将钢直尺或固定在振动框附近，将振动框分别水平拨至最大振幅点 a、b 两处，计算aB-AB及bA-AB的结果即为振幅。
