一种表征卷烟吸食感知行为的测量方法
阅读说明：本技术 一种表征卷烟吸食感知行为的测量方法 (Measuring method for representing smoking perception behavior of cigarettes ) 是由 孙东亮 张东海 张莎莎 胡苏林 朱战营 马洪明 魏丽云 宋磊 李洪涛 赵序勇 赵 于 2021-09-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种表征卷烟吸食感知行为的测量方法,属于烟支测量技术领域,应用于包括测量装置,所述测量装置包括温度采集单元、气压采集单元、控制单元和通信单元,所述温度采集单元、所述气压采集单元和所述通信单元均与所述控制单元通信相连,所述测量装置所述持烟机构包括壳体、持烟腔、挡烟腔、内鼓形测量腔、第一超声测速单元、第二超声测速单元、圆柱形测量腔和电源开关,本发明测量装置体积小,插入烟支后可直接衔于口腔使用,且无需专业处理,不受环境条件限制,无需专业培训,使用简单方便,操作规范快捷,装置可重复利用,适合面向市场大面积、无门槛推广应用。(The invention provides a measuring method for representing smoking perception behaviors of cigarettes, which belongs to the technical field of cigarette measurement and is applied to a measuring device, wherein the measuring device comprises a temperature acquisition unit, an air pressure acquisition unit, a control unit and a communication unit, the temperature acquisition unit, the air pressure acquisition unit and the communication unit are all in communication connection with the control unit, the cigarette holding mechanism of the measuring device comprises a shell, a cigarette holding cavity, a cigarette blocking cavity, an inner drum-shaped measuring cavity, a first ultrasonic speed measurement unit, a second ultrasonic speed measurement unit, a cylindrical measuring cavity and a power switch The non-threshold is popularized and applied.)
技术领域
本发明属于烟支测量技术领域，具体而言，涉及一种表征卷烟吸食感知行为的测量方法。
背景技术
卷烟是一种特殊的吸食嗜好品，其消费者的感知机理非常复杂，即使同一卷烟、同一消费者，不同的吸食行为习惯都会对消费者对卷烟质量感知判断(温润感、烟气满足感、抽吸轻松感等)产生重大影响。因此，准确表征卷烟吸食感知行为，对提高卷烟产品设计水平、提高消费者接受程度、促进烟气与健康关系研究等方面均具有重大意义。卷烟的消费感知行为表征方法，通常为调查问卷形式，客观性较差，且往往难以定量，因而其调查工作往往效率低、准确性差、时效性差，且受地域、品牌、消费层级、吸食习惯等人为因素的干扰。烟气温度对口腔的温觉刺激强弱、抽吸压力对口腔的触觉刺激(紧张感)大小、抽吸深度是可以通过物理方法直接或间接测量。
经检索，2021-05-11分别公开的CN108523218B、CN108567165B和CN108523219B号发明专利，CN108523218B号公开了一种具有采集功能的滤棒、烟支及吸烟装置，该烟支包括滤棒，以及与滤棒相连、用于填充烟草原料的烟条，滤棒包括滤棒本体，滤棒本体内部设置有控制单元和用于采集吸烟者抽吸习惯数据信息的采集单元，控制单元通过采样线采样连接所述采集单元；采集单元包括以下至少一种传感器：温度传感器、气压传感器和用于检测滤棒本体径向压力的压力传感器。一方面，本发明的设计使吸烟者通过客观的手段获取自己准确的抽吸习惯数据，便于引导其改变不好的抽吸习惯，尽量避免过量抽吸烟支危害身体健康的情况出现；另一方面，也便于烟支工作人员能够准确地获取大众的抽吸数据，以改善烟支产品的质量。
CN108567165B号公开了一种滤棒、烟支及吸烟装置，烟支包括滤棒，以及与滤棒相连、用于填充烟草原料的烟条，所述滤棒包括滤棒本体，滤棒本体内部设置有控制单元、通信单元和用于存储烟支自身信息的存储单元，通信单元和存储单元均与控制单元相连。滤棒本体内部或吸烟装置本体内部的控制单元能够获取存储单元中存储的烟支自身信息，并通过通信单元将获取的信息发送出去，以使吸烟者能够方便、快捷的获取烟支的信息。
CN108523219B号公开了一种具有通信功能的滤棒、烟支及吸烟装置，该烟支包括滤棒，以及与滤棒相连、用于填充烟草原料的烟条，包括滤棒本体，滤棒本体内部设置有控制单元、通信单元和用于采集吸烟者抽吸习惯数据信息的采集单元，通信单元和采集单元均与控制单元相连。本发明能够将设置在滤棒本体内部的采集单元采集的各种关于抽吸习惯的数据信息，通过通信单元将其发送出去，使得吸烟者或者烟支工作人员可通过与通信单元建立联系的外部接收单元接收相关的信息。该通信单元的设置，便于烟支工作人员准确地获取大众的抽吸数据，便于对其进行统计和分析，进而根据分析结果改善烟支产品的质量。
上述公开的发明专利均通过在烟支的滤嘴内设计采集、控制和通讯单元方式，对卷烟吸食过程中的数据进行“客观”收集和处理，以取得消费者抽吸习惯的相关数据，如烟气温度、烟气压力、抽吸一口的时间等，并“方便和快捷”地获得烟支的其他必要的信息。但是，由于这些发明采集单元都位于滤嘴本体的中间，并未考虑烟气从采集单元到抽吸端流动过程中必然的温度损失和压力损失，也未考虑由于采集单元、控制单元和通讯单元所占用的立体空间对压力、温度和抽吸时间的影响，更未考虑测量单元植入烟支时对烟支的物理损伤或对卷烟品质的影响，同时也未考虑烟气压力并不能全面、正确反映卷烟的抽吸深度(如卷烟抽吸不畅时，压力必然增大但抽吸量并不一定增加)，因而这些发明所取数据的效率虽然较高，但测试值与真值间存在系统偏离，难以准确反映烟支对消费者口腔的真实刺激(既“消费者吸食感知”)。此外，这些发明实施的技术门槛较高，需要专业培训或专门生产才能实施，实施效率并不高，且装置难以重复利用，经济性差。
发明内容
本发明实施例提供了一种表征卷烟吸食感知行为的测量方法，其目的在于解决现有的吸食卷烟中的技术物理信息获取手段不统一、数据不准确、信息不完整、实用性一般、经济性差和不够客观的现实技术性的问题。
鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：
一种表征卷烟吸食感知行为的测量方法，应用于包括测量装置，所述测量装置包括温度采集单元、气压采集单元、控制单元和通信单元，所述温度采集单元、所述气压采集单元和所述通信单元均与所述控制单元通信相连；
所述测量装置还包括持烟机构，所述持烟机构包括壳体、持烟腔、挡烟腔、内鼓形测量腔、第一超声测速单元、第二超声测速单元、圆柱形测量腔和电源开关，所述壳体的内腔从左至右依次设置有所述持烟腔、所述挡烟腔、所述内鼓形测量腔和所述圆柱形测量腔，且所述持烟腔、所述挡烟腔、所述内鼓形测量腔和所述圆柱形测量腔依次连通，所述持烟腔用于夹持烟支，所述温度采集单元、所述气压采集单元和所述第一超声测速单元均安装于所述内鼓形测量腔的内部，所述第二超声测速单元安装于所述圆柱形测量腔的内部，所述控制单元和所述通信单元均嵌入所述圆柱形测量腔的内壁，所述电源开关安装于所述圆柱形测量腔的外表面，所述第一超声测速单元、所述第二超声测速单元和所述电源开关均与所述控制单元通信相连；
所述测量方法包括以下步骤：
S1，将某牌号烟支插入所述持烟腔并通过所述挡烟腔将其挡阻于固定位置，烟支的中轴线与所述壳体的中轴线保持一致，并由所述密封圈紧固在所述持烟腔内；
S2，将夹持烟支的所述持烟机构含入唇部，使所述电源开关位于嘴唇接通电源，为所述控制单元、所述温度采集单元、所述气压采集单元、所述第一超声测速单元、所述第二超声测速单元和所述通信单元通电；
S3，抽吸时烟气从烟支的抽吸段进入所述内鼓形测量腔和圆柱形测量腔，通过所述温度采集单元和所述气压采集单元分别采集烟气的瞬时温度信息以及瞬时压强信息，同时利用所述第一超声测速单元和所述第二超声测量单元两路超声波时间差，可以计算出精准的瞬时烟气流速；
S4，所述温度采集单元、所述气压采集单元、所述第一超声测速单元和所述第二超声测量单元经过所述控制单元以及所述通信单元在固定周期内输出烟气的瞬时温度信息、瞬时压强信息和瞬时烟气流速信息，依据瞬时烟气流速信息并结合所述圆柱形测量腔的直径可计算出每口烟气的逸出量，通过瞬时温度信息、瞬时压强信息和烟气流速信息能够得到瞬时温度曲线、烟气压强曲线和烟气速度曲线；
S5，以连续正值烟气速度区间对应的时序点对应时间为单口抽吸的起点和止点，并以瞬时温度曲线围成的面积、烟气压强曲线围成的面积和烟气速度曲线围成的面积来分别表征每口抽吸过程的积温指数、紧张度指数和抽吸量；
S6，统计烟支抽吸过程中的抽吸口数、平均单口积温指数、最大紧张度指数和累计抽吸量，作为一种表征卷烟吸食感知行为特征的指标。
作为本发明一种优选的技术方案，所述持烟腔的内表面至少开设两个卡槽，至少两个所述卡槽内均设置有密封圈。
作为本发明一种优选的技术方案，所述壳体的材料为金属、外表面可包裹低导热系数的橡胶或树脂。
作为本发明一种优选的技术方案，所述电源开关为接触式电源开关，所述步骤S3中抽吸时嘴唇离开电源开关过程中电源会延时断电停止工作，所述延时的时间为大于或等于100s。
作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤S5中的所述积温指数、所述紧张度指数和所述抽吸量的计算公式分别如下：
式中：T表示积温指数，瞬时温度t曲线围成的面积，单位℃；
P表示紧张度指数，瞬时压强p曲线围成的面积，单位Pa；
C表示抽吸量，瞬时烟气速度V曲线围成的面积，单位mL；
V表示烟气速度，单位cm/min；
Δt表示采集周期；
i表示口序，取1，2，3……n的自然数；
j表示连续正值的风速对应的时序点，取1，2，3……n的自然数。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：
(1)本发明能最大程度地模拟再现人体抽吸卷烟过程的技术条件、测试环境和抽吸参数，保障了测量获取信息的客观性、准确性和及时性；获取的数据信息可用于提高卷烟产品设计水平，提升产品可接受程度，促进烟气与健康关系研究的深入开展。
(2)本发明测量装置体积小，插入烟支后直接衔于口腔使用，且无需专业处理，不受环境条件限制，无需专业培训，使用简单方便，操作规范快捷，装置可重复利用，适合面向市场大面积、无门槛推广应用。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的
具体实施方式
。
附图说明
图1是本发明所公开的一种表征卷烟吸食感知行为的测量方法的测量装置三视图；
图2本发明所公开的一种表征卷烟吸食感知行为的测量方法确定抽吸口数和每口抽吸量的示意图；
图3本发明所公开的一种表征卷烟吸食感知行为的测量方法的流程图；
图4是本发明所公开的一种表征卷烟吸食感知行为的测量方法的测量装置通信连接图。
附图标记说明：1、烟支；2、持烟腔；3、挡烟腔；4、内鼓形测量腔；5、第一超声测速单元；6、第二超声测速单元；7、温度采集单元；8、气压采集单元；9、圆柱形测量腔；10、电源开关；11、控制单元；12、通信单元；13、测量装置；14、壳体；15、卡槽；16、密封圈；17、持烟机构。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例
参照附图1和4所示，本发明提供一种技术方案：一种表征卷烟吸食感知行为的测量方法，应用于包括测量装置13，测量装置13包括温度采集单元7、气压采集单元8、控制单元11和通信单元12，温度采集单元7、气压采集单元8和通信单元12均与控制单元11通信相连，测量装置13还包括持烟机构，持烟机构包括壳体14、持烟腔2、挡烟腔3、内鼓形测量腔4、第一超声测速单元5、第二超声测速单元6、圆柱形测量腔9和电源开关10，壳体14的内腔从左至右依次设置有持烟腔2、挡烟腔3、内鼓形测量腔4和圆柱形测量腔9，且持烟腔2、挡烟腔3、内鼓形测量腔4和圆柱形测量腔9依次连通，持烟腔2用于夹持烟支1，温度采集单元7、气压采集单元8和第一超声测速单元5均安装于内鼓形测量腔4的内部，第二超声测速单元6安装于圆柱形测量腔9的内部，控制单元11和通信单元12均嵌入圆柱形测量腔9的内壁，电源开关10安装于圆柱形测量腔9的外表面，第一超声测速单元5、第二超声测速单元6和电源开关10均与控制单元11通信相连。
该实施例中，温度采集单元7和气压采集单元8分别为温度传感器和压力传感器，并分别用于检测烟气的瞬时温度信息和瞬时压强信息；第一超声测速单元5和第二超声测速单元6均为超声测速传感器，且第一超声测速单元5与第二超声测速单元6呈镜像设置，便于测量超声波时间差。
当然，在持烟机构的制作过程中，持烟机构的持烟腔2的内径范围为5mm～8mm，以适应不同规格的烟支。
参照附图3所示，测量方法包括以下步骤：
S1，将某牌号烟支1插入持烟腔2并通过挡烟腔3将其挡阻于固定位置，烟支1的中轴线与壳体14的中轴线保持一致，并由密封圈16紧固在持烟腔2内。
S2，将夹持烟支1的持烟机构含入唇部，使电源开关10位于嘴唇接通电源为控制单元11、温度采集单元7、气压采集单元8、第一超声测速单元5、第二超声测速单元6和通信单元12通电。
具体而言，壳体14的外廊为椭圆形，可使抽吸腔轻松、舒适、紧密地贴合在嘴唇部位。
S3，抽吸时烟气从烟支1的抽吸段进入内鼓形测量腔4和圆柱形测量腔9，通过温度采集单元7和气压采集单元8分别采集烟气的瞬时温度信息以及瞬时压强信息，同时利用第一超声测速单元5和第二超声测量单元两路超声波时间差，计算出精准的瞬时烟气流速。
具体而言，测试者自主抽吸并点燃卷烟，并按照自己的体验，自主进行反复抽吸，直至卷烟抽吸完毕；在本发明较佳的实施例中，电源开关10为接触式电源开关10，步骤S3中抽吸时嘴唇离开电源开关10过程中电源会延时断电停止工作，延时的时间为大于或等于100s，以防止因为意外出现烟支抽吸中断。
卷烟抽吸端逸出的烟气流速在横截面上并不一致，但经过内鼓形测量腔4的烟气，在截面的约束下进入圆柱形测量腔9的过程中，烟气速度趋于一致。
S4，温度采集单元7、气压采集单元8、第一超声测速单元5和第二超声测量单元经过控制单元11以及通信单元12在固定周期内输出烟气的瞬时温度信息、瞬时压强信息和瞬时烟气流速信息，依据瞬时烟气流速信息并结合圆柱形测量腔9的直径可计算出每口烟气的逸出量，通过瞬时温度信息、瞬时压强信息和烟气流速信息能够得到瞬时温度曲线、烟气压强曲线和烟气速度曲线。
需要说明的是，固定周期为不大于0.2s。
S5，以连续正值烟气速度区间对应的时序点对应时间为单口抽吸的起点和止点，并以瞬时温度曲线围成的面积、烟气压强曲线围成的面积和烟气速度曲线围成的面积来分别表征每口抽吸过程的积温指数、紧张度指数和抽吸量。(参照附图2所示)
在本发明较佳的实施例中，步骤S5中的积温指数、紧张度指数和抽吸量的计算公式分别如下：
式中：T表示积温指数，瞬时温度t曲线围成的面积，单位℃；
P表示紧张度指数，瞬时压强p曲线围成的面积，单位Pa；
C表示抽吸量，瞬时烟气速度V曲线围成的面积，单位mL；
V表示烟气速度，单位cm/min；
Δt表示采集周期；
i表示口序，取1，2，3……n的自然数；
j表示连续正值的风速对应的时序点，取1，2，3……n的自然数。
S6，统计烟支1抽吸过程中的抽吸口数、平均单口积温指数、最大紧张度指数和累计抽吸量，作为一种表征卷烟吸食感知行为特征的指标。
其中，抽吸口数、平均单口积温指数、最大紧张度指数和累计抽吸量表征了消费者吸食感知烟支的客观行为特征。
结合下列表1观察，采集的测量者吸食两种卷烟的感知表征指标，其中甲牌号的抽吸口数、总持续时间、平均单口积温指数、累计抽吸量均低于乙牌号，可认为其抽吸轻松感较好、满足感较差、安全性较高，但由于满足感差，所以导致出现补偿性的深度抽吸现象，最大紧张指数偏高。因此，可根据以上消费者吸食感知的指数，根据具体的工作要求或个人习惯，进行产品设计的变更、适应消费者需求的调整、烟气安全性改进等质量提升活动。
表1
在本发明较佳的实施例中，持烟腔2的内表面至少开设两个卡槽15，至少两个卡槽15内均设置有密封圈16。密封圈16的外径大于持烟腔2的内径，密封圈16的内径小于卷烟的直径，可使得持烟腔2将烟支1夹持牢固，并可避免烟气泄漏。
在本发明较佳的实施例中，壳体14的主体材料为金属、外表面可包裹低导热系数的橡胶或树脂类材料；壳体14使用的金属材料中，例如，铁、不锈钢、锌、铝、镁合金、铜、铬或钛等；橡胶材料中，例如，硅橡胶、丁晴橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶或氯丁橡胶等；树脂材料中，例如，聚酯树脂、乙烯基树脂或环氧树脂等；测试中，由于金属有较高的导热性，因此利用低导热系数的橡胶或树脂类材料降低热传导，从而避免将测试者的嘴部烫伤。
本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
(1)本发明能最大程度地模拟再现人体抽吸卷烟过程的技术条件、测试环境和抽吸参数，保障了测量获取信息的客观性、准确性和及时性；获取的数据信息可用于提高卷烟产品设计水平，提升产品可接受程度，促进烟气与健康关系研究的深入开展。
(2)本发明测量装置体积小，插入烟支后直接衔于口腔使用，且无需专业处理，不受环境条件限制，无需专业培训，使用简单方便，操作规范快捷，装置可重复利用，适合面向市场大面积、无门槛推广应用。
需要说明的是，控制单元11和通信单元12的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。
控制单元11和通信单元12的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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