THz | 太赫兹时域光谱技术在香烟质量检测中的应用

目前香烟的外观质量、评吸质量和香型是评价烟叶质量的重要指标。其中烟叶外观质量主要依据分级因素来衡量；烟叶评吸质量和香型则靠评吸确定。因此，总体的评判目前基本上停留于人工主观判定的水平。

但是感官评吸鉴定经验性和技术性强，难免存在主观性和随意性，并且烟叶中的有害成分、杂质等既会对评吸员的健康造成威胁，也会严重影响到香烟质量和等级评定。所以，利用光学等技术探究并实现客观公正的智能分级方法是目前人们的迫切需求。

通过利用太赫兹时域光谱系统对烟叶样本在太赫兹波段的反射谱进行分析比较，以期通过太赫兹波独特的指纹谱特性，对不同香型烟叶及可能夹杂的杂质进行客观的分类。

1 检测样本一：正常质量香烟

▲正常质量烟支太赫兹时域、频域波形

2 检测样本二：空头香烟

▲空头烟支

▲烟支空头样品太赫兹时域、频域波形

3 检测样本三：含铁丝杂质的香烟

▲左：铁丝 右：含铁丝杂质的烟支

▲夹杂铁丝杂质的烟支样品太赫兹时域、频域波形

4 检测样本四：含过滤丝绵的香烟

▲左：过滤嘴丝绵 右：含过滤丝绵杂质的烟支

▲夹杂过滤丝绵杂质的烟支样品太赫兹时域、频域波形

5 检测样本五：含烟草梗丝的香烟

▲左：草梗（模拟烟梗） 右：含烟梗杂质的烟支

▲夹杂烟梗杂质的烟支样品太赫兹时域、频域波形

从以上测试结果中可以看出：正常烟支在时域波形中的极值差约为120mV-130mV左右，通过多次测试并未出现过大波动（测试结果数据因香烟品牌与烟草种类而异，以上检测数据仅供参考）。通过人为对烟支制造铁丝、过滤烟丝、烟梗等异物夹杂和空头现象后，经过测试得到：（1）空头烟支样品在时域波形中的极值差为 2800mV 左右；（2）夹杂铁丝烟支样品在时域波形中的极值差为 60mV 左右；（3）夹杂过滤海绵烟支样品在时域波形中的极值差为 500mV 左右；（4）夹杂烟梗烟支样品在时域波形中的极值差为 100mV 左右。可以发现，以上夹杂杂质或空头样品的极值差都与正常香烟的极值差存在明显差异。具体检测过程和效果可以观看下方视频。(微信视频号搜索“智能全波谱”，浏览视频）

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除了可以通过极值差等参数数据对香烟质量进行初步检测分析之外，太赫兹波还可以通过探测不同香型烟叶样品的时域光谱，计算得到其在太赫兹波段的吸收系数曲线和折射率曲线，利用其独有的指纹谱特性对物质种类进行识别，进行烟叶等级自动鉴定；太赫兹波甚至还能够对香烟内部进行三维成像，直观的显示出杂质的大小和位置。

近年来，THz光谱系统得到重要的进展，其应用领域也在进一步扩展，逐步从实验室走向工业应用。随着大功率的THz光源的开发以及灵敏度的提高，为烟草化学提供了一个新的研究工具，THz技术应用于烟草生产加工领域成为现实，以促成生产出低焦油、低危害、高安全的卷烟产品，更大限度地满足人们的需要。接下来一段时间，THz技术必将成为烟草行业研究的热点。

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太赫兹核心零部件与周边部件

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