卷烟生产中红外水分仪在线校准的影响因素分析

摘 要：红外水分仪是一种在线非接触式物料水分检测仪。该产品适用于冶金、煤炭、化工、化纤、造纸、烟草、食品、建筑等多个行业，能对生产线上各个工艺点的水分值进快速准确测量，减少人工采样化验，有利于水分数据的实时采集、分析，并为生产工作起指导性作用。本文主要分析了红外水分仪在卷烟生产在线校准中的影响因素，期望能够为实际生产提供一些理论性指导。

关键词：卷烟生产；红外水分仪；在线校准

1 红外水分仪原理

红外水分仪主要是水对一些特定波长的红外光表现出强烈的吸收特性，当用这些特定波长的红外光照射物料时，物料中所含的水就会吸收部分红外光的能量，含水越多吸收也越多，因此可测量反射光的减少量计算物料的水分。光线路径原理图如下：

烟草中常用的红外水分仪主要用来在线测量烟叶、烟丝中的含水率，用来保证后续生产流程中的加水加蒸气问题。因为烟草中的的水分含量直接影响吸味，所以能否精确的知道含水量直接影响后期的口感。虽然说在线水分仪能精确测量，但是零点的漂移直接影响测量结果，所以后期的校准十分重要。

2 卷烟生产中红外水分仪在线校准的影响因素

目前，烟草使用的重要校准是烘干法--檢验室，需要人去现场在生产稳定的情况下取烟叶或烟丝，用密封袋带到化验室，再用烘干的方法得到定量烟叶中的含水率，再去对比在线红外水分仪的的数据，若有偏差以化验室数据为准，通过修改在线水分仪的零点来校准在线红外水仪。如何保证取来的烟叶或烟丝的水分是正确的呢？影响它的因素有哪些？下面我们进行讨论：

2.1 取样的手法、时机和流程

按照要求，取样时必要在生产状态稳定时，就是要求水分的波动不能过大，要求水分仪在取样时间内的标准偏差越小越好，像烘丝、加香等水分比较稳定的工位，偏差必须小于0.3%，以保证取得样品能真实的代表整个通过物料的情况。

在取样时要求在水分仪取样时间内均匀抓取物料表面部分，要抓取光斑所照区域的下游，也就是物料通过的部分，因为在这个区域才是水分仪采样的区域。

为了获取更为准确的数据，为了消除由于偶然因素影响水分仪校准，每次取样要求数量为6份，每份的抓取的人员固定，方法一致，取样时间段相等，在最大限度的减小误差，消除由于差异造成的误差。

2.2 物料状况

由于红外水分仪的原理，一些特定波长的红外光表现出强烈的吸收特性，当用这些特定波长的红外光照射物料时，物料中所含的水就会吸收部分红外光的能量，含水越多吸收也越多，因此可测量反射光的减少量计算物料的水分。正式利用物料的反射来计算物料中的水分，所以物料的颜色对水分仪的影响很大，因为来料的烟叶或烟丝每批次存在一定的色泽差，这将对测量带来比较大的麻烦。由于圆筒下的料器的下料不均匀或配料多少的不同，都会形成料面的不规则.这歌也是水分测量的重要干扰源，因为它能影响反射光的能量。所以尽量保证烟叶的一致性，还有上游生产工艺的一致性。

2.3 样品送化验室的过程

在抓取时需要快速，准确的抓取光斑找过部分，尽量的抓取表面物料，并快速的将烟叶或烟丝放进袋子中，迅速密封，快速送到化验室。在这个过程中要减少时间，并尽量排空袋子的空气，避免水分的流失，影响测量结果。

2.4 外界的光照状况

红外水分仪是利用对光的检测来计算水分的，所以周围的光照程度对水分仪的影响也不能忽视。在我们的使用环境中，有着点光源（灯泡等）或直射光源（太阳光）的存在，从而影响红外线光的反射能量，造成测量误差。

常用的解决爆发是加护罩遮拦，避开盖位置。当然水分仪自身的设计上也采取了多项措施来解决这个问题。如在探测器上镀膜，或加窄带滤光片，有效滤除其它波长的光，减少外界干扰。

作为生产现场，尽量保证光照的一致性，如果在更换环境照明设备的情况下，需要在第一时间取样进行烘箱比对，确保水分仪测量的精度。

2.5 环境温湿度、灰尘

工业生产的环境一般都比较恶劣，存在温度的变化，和灰尘的干扰。环境温度的变化将会使探测器产生微小变化，同时影响光能收集的准确度而产生测量误差。水分仪自身的设计上采用双探测器技术解决，最大限度的提高测量精度。

物料中水分及空气汇总水蒸气其实它们为不同状态的同一物质，一个为液态，另一个为汽态。同时它们强烈吸收的特定红外线波长只有非常细小的差别，正因为如此，水蒸气是烧结混合料水分测量的主要干扰源。而且在生产现场特别是回潮加料出口处，水蒸气比较大，有时候会把整个探头都淹没，所以对预防水蒸气要及时，一般采用热风吹扫局部加热的方法或利用压缩空气吹扫，持续的吹扫，保证测量范围内的环境干净干燥。

我们的生产工段环境多灰，特别是在烟叶的前期处理阶段，由于烟叶比较干燥，所以处理时灰尘比较大，这样会对红外水分仪造成较大的影响，所以我们一般采用空气清洁窗来抑制灰尘在镜头的积垢。持续的压空来吹走灰尘，保证镜头的干净，空气清洁窗的原理是将空气加入其窗内，而使其内产生持续正压力来组织灰尘等污染在镜头上附着。

2.6 天气状况

由于水分仪的测量原理，环境的温湿度变化能干扰探头对光能的吸收。而天气状况可以直接影响环境的温湿度，进而影响水分仪的测量精度。

一般在换季的时候水分仪的测量常常会出现偏差，在气温波动比较大的时节，水分仪的测量也会出现比较大的波动。所以针对此现象，我们应该提前做好准备，必要的时候可以多取样，多进行烘箱实验比对，保证在线水分仪的测量精度。

2.7 检测人员的熟练程度

检验室做烘箱来验证水分，是目前通用的办法，而且也是烟草验证水分的国标。但是因为它有一套操作方法，不同的人去做，如果不严格按照流程来操作，就可能对结果有比较大的影响。要求检验者对烟叶进行剪碎，每份称重的量要比较接近，放置烘箱的时间要严格按照规定等。这个环节对检验人员的熟练性操作要求高，一致性性要求高。

以上就是我们对红外水分仪测量精度影响因素的全面分析涉及到取样的手法、时机和流程；物料状况；样品送化验室的过程；外界的光照状况；环境温湿度、灰尘；天气状况；检测人员的熟练程度等。虽然我们涉及到了方方面面，但是还有一些可能是我们没有办法预测和发现的，比如周边设备的干扰，设备老化多造成的衰减等等。但是我们可以去发现去研究，在细心耐心的工作中发现那些潜在的因素，把他们发掘出来，再一步提高红外水分仪的测量精度，以确保生产的要求。

作者简介

雷刚，男，汉族，陕西宝鸡人，本科，助理工程师。