红外光纤式松头传感器
一、概述 烟支空头（也称松头）常常成为吸烟者不满或抱怨的原因之一。为了保证减少空头烟支流入消费市场，烟草制品生产商在生产过程采用了许多检测和控制方法进行质量控制。PROTOS70卷接机组目前使用的烟支空头传感器为电容式，电容式传感器利用烟支点火端在电场中介质变化来判断是否“空头”，这种电容式传感器在使用中存在一些缺陷，德国虹霓公司新生产的卷接机组如PROTOS 90E、PROTOS 1-8、PROTOS 2-2、PROTOS M5、PROTO M8已采用新的检测方式替代电容式传感器。电容式传感器主要存在以下几点缺陷：
由于电容式空松检测装置电场作用距离小，它对被检测烟支的位置要求非常高，被检测烟支必须紧贴着电容式空松检测装置的工作平面，微小的距离变化将引起较大的检测结果误差。由于烟支在生产过程中的排列不可能整齐划一，因此，在生产过程中经常有误剔现象，增加了不应有的消耗。 电容式空松检测装置中被检测烟支必须紧贴着电容式空松检测装置的工作平面传送，装置的工作平面会产生磨损，随着时间的推移，其工作平面上的贴膜或陶瓷涂膜会被磨出沟槽，电容元件的特性会自然地发生变化。由于这种变化是渐进式的，不易被及时发现，在一定程度上会影响检测结果，从而影响设备质量保证能力。故需要经常加以检查和维护。 烟丝的水分对电场介质参数影响比较大，采用电容式空松检测装置容易造成误剔现象发生。 检测不精确，导致更多的消耗。由于下游包装机器也装有空头检测装置，在检测过程中1支被检测为“空头”将有19支好烟被剔除，同时会导致包装材料的消耗。 根据用户提出的要求，我们已经开发出一款红外光纤式空头传感器。
二、工作原理 红外光纤式空头传感器光路及相对烟支位置如图1示。由红外光发生装置产生的红外光经过一根光纤轴向投射到被检测烟支点燃端，均匀分布于点火端周围垂直于烟支轴向的四个光接收点构成一个红外接收矩阵，在检测瞬间，投射到被检测烟支点燃端的红外光被烟支吸收掉一部分能量的同时，另一部分从烟支点火端周围透出并被四个光接收点接收，通过光纤将接收的光传至红外光接收装置进一步转换，转换成稳定的电信号由信号处理板进行评估。
图1 红外光纤式空头传感器光路及相对烟支位置
当烟支从检测区域经过时，若出现空头烟支，则四个接受器所接受的红外光密度会发生变化，光电变换后产生的电信号经变换处理电路识别为“不合格”烟支而在剔废点剔除。 试验数据表明：将被测烟支点燃端切面离检测器表面的距离从0.5mm变化到1mm，同样的烟支在电容式空头传感器中对应输出的电信号有明显的变化，而在红外光纤式空头传感器中输出的电信号的变化不明显，只有当距离调到3mm以上才有一定的变化。另外烟丝中的水分对红外光纤式空头传感器测量结果影响没有电容式空头传感器明显。 从检测原理上和试验数据表明，红外光纤式空头传感器比容式空头传感器有更高检测精度和更好适应能力。
两种空头传感器检测方法结果比较：
| 比较项目 | 电容式传感器 | 红外光纤式空头传感器 |
| 检测准确性 | 微小距离变化产生较大误差 | 一定范围内位置变化不影响检测结果 |
| 安装调试要求 | 精度要求高，调试困难 | 精度要求低，调试方便 |
| 维护 | 由于磨损，需经常检查和维护 | 免维护，只需每周一次清洁 |
| 可靠性 | 一般 | 高 |
| 结论 | 红外光纤式空头传感器有更高检测精度和更好适应能力 | |
三、特点
1. 红外光纤式空头传感器有更高检测精度和更好适应能力。更少的好烟被误剔，更少坏烟留在产品中，明显减少包装机中因空头而剔出的烟包数量，从而减少原辅料消耗。
2.红外光纤式空头传感器烟支与传感器无接触，故无磨损现象。仅需要每周一次清洁其发射光纤和接收光纤表面即可。
3.现场更换方便。用红外光纤式空头传感器替换电容式空头传感器时，由于安装位置和安装尺寸和电气接口定义一样，安装和调试比较简单。同时该传感器留有OTIS接口，OTIS装置可直接集成进红外光纤式空头传感器中。
4.该传感器采用光纤接入方式，所有电路进行了屏蔽，使得传感器不受任何电磁信号干扰，该传感器具有性能稳定、抗力强特点。
5.该传感器信号处理电路进行优化设计，检测精度高，系统误剔率低。
