香煙生產檢測

中國卷煙行業發展的歷史已經有上千年的歷史，在這千多年的時間里，中國卷煙行業的發展可以說是非常迅猛的。根據近期報告分析，從2018年到2020年，中國卷煙行業的市場規模從2.5萬億元攀升至3.7萬億元，增長了48.4%。在2020年，中國卷煙行業的市場規模已經達到了3.7萬億元，占全國消費品行業市場規模的8.2%。

以「中華」、「芙蓉王」、「利群」、「黃鶴樓」、「玉溪」、「云煙」、「南京」等為代表的中式卷煙品牌迅速做大規模、做強結構，取得了超過99%的超高市場份額、銷售占比，奠定了中國煙草最為關鍵的核心競爭力。

現代意義的卷煙產品，其制作過程大致要經過煙葉初烤、打葉復烤、煙葉發酵、卷煙配方、卷煙制絲、煙支制卷、卷煙包裝七個大項的生產工藝流程，才能作為商品流轉到消費者手中。

在生產包裝的多個環節，香煙都可能存在一些制造失誤，比如香煙濾棒連接有誤、包裝內部存在異物等，對每一根香煙的規格都需要進行檢測，從而保證生產合規。這離不開專業的檢測手段，現階段香煙行業以人工檢測、白光+相機的機器視覺方案實現表面缺陷等簡單檢測，然而對于包裝好的單支香煙、以及香煙盒內部情況的檢測，卻還沒有廣泛應用的技術方案。

太赫茲成像技術

太赫茲波是處于微波與紅外之間，定義頻率在0.1~10 THz, 波長在3~0.03 mm之間的電磁波。

由于其在電磁波頻譜的特殊位置，其在文物檢測領域具有明顯優勢：光子能量低，不具有電離輻射；極易透過非極性和非金屬材料，包括陶瓷、帆布、木材、紙張等常見藝術品的承載材料；頻段處在許多生物大分子振動和轉動能級，可根據太赫茲波的強吸收和諧振特性建立分子指紋特征譜鑒別物質成分；太赫茲波段的高頻率對應于更短的波長，能夠達到比微波成像更高的空間分辨率；不需要接觸表面，實現無損探測。基于以上優勢，太赫茲成像技術在安檢、生物檢測與工業無損檢測等方面具有極佳的應用前景。

太赫茲成像系統目前也有多種配置，比如基于飛秒激光與光電導天線的TDS系統，基于FMCW雷達的收發一體的反射式成像雷達等，根據具體應用場景可以選擇不同的成像配置。香煙的外殼是紙張材質，太赫茲可以輕松穿透，基于太赫茲成像系統，我們可以對香煙進行穿透成像，查看到樣品內部的情況，從而發現缺陷和異物。

太赫茲香煙成像實例

本次對香煙進行成像測試采用的是虹科太赫茲雷達掃描儀TeraScan 100，通過對不同尺寸的香煙進行太赫茲成像，成功查看到香煙的內部爆珠以及不同的成分結構，體現了太赫茲技術在香煙檢測應用的絕佳潛力。

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測試樣品

本次測試的樣品是4種香煙，每種2支，同一種香煙的直徑相同。A至D的直徑分別為5mm、6mm、7mm和7mm。A組在香煙兩端22mm和36mm處都有內含物，D組也由三個不同的部分組成。

測試目的是識別香煙樣品的每個部分（組成與形狀），并評估TeraScan 100（120GHz）是否能夠區分樣品的所有組成部分。除此以外，還需要確認太赫茲技術是否能夠區分A樣品中存在的小球形夾雜物（香煙爆珠）。

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測試設置

橫向分辨率對于該測試而言是重要的，以便能夠區分這些樣品的不同成分。對于這個樣品，我們設置橫向分辨率（移動步長）為1mm。我們將平均成像，以獲得高質量的成像，同時也不會有太長的掃描時間。我們在樣品背面放置金屬板，以增加樣品的反射率，并具有更好的對比度。

采用虹科太赫茲雷達掃描儀TeraScan 100，基于連續波調頻雷達的原理，中心頻率為120GHz，探測速率10Hz，是一套集太赫茲雷達、掃描平臺與成像軟件為一體的完整成像系統。

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測試結果

下圖是四組樣品的生產規格圖：A為5段，兩段中分別有兩顆爆珠。B為1段，長度更短。C由兩段組成，D由三段組成，尺寸不同。

通過太赫茲雷達檢測得到香煙的圖像，如下圖所示。

A組與B組香煙樣品

樣品A和B樣品均符合規格， 除了1B短于2B。除A樣品外，未見異常和內部夾雜物。在預期的位置可以觀察到樣品A的球形夾雜物（爆珠）。所有不同的部分都是可區分的。

C組與D組香煙樣品

從太赫茲檢測結果來看，樣品C沒有任何異常。而樣本D并不符合規格(示意圖)，這組太赫茲檢測圖中顯示了四個不同的部分，而示意圖只有三個部分，從而發現了不合規的產品。

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測試結論

TeraScan 100 太赫茲系統完全能夠區分不同的樣品部件，還能夠識別A樣品上的球形夾雜物（爆珠），以及分辨出所有樣品的密度差別。顯示了太赫茲技術在香煙檢測應用的極大潛力。

虹科太赫茲方案

TeraScan 100雷達掃描儀：

基于 FMCW 雷達技術的深度 3D 亞太赫茲掃描儀。120G的輸出波段能夠有效穿透紙盒、塑料等包裝材料，實現對樣品內部的檢測；x-y-z 機動平移臺上，可掃描 300x300mm 的大樣本；結合定制設計的可互換光學元件，能夠提供 1.8mm 的空間分辨率；內部開發的雷達信號處理算法在 100 ms 的單次測量中允許超過 60 dB 的動態范圍，實現對樣品的深度成像，查看其表面之下的缺陷及各類信息。

亞太赫茲多功能雷達：

基于GaAs肖特基二極管倍頻器原理的FMCW雷達。150G的輸出波段對非金屬包裝材料具有優異的穿透性；采集深度信息，能夠獲得樣品不同深度位置的圖像效果，空間分辨率2mm；還有厚度測量與材料識別功能，可用于樣品的涂料厚度、相關參數測量等應用；緊湊單體結構，適合實驗室、現場檢測等多種應用環境。

TeraEyes-HV實時成像系統：

多功能、實時太赫茲成像系統，適用于全場高分辨率應用。基于量子級聯激光器原理的高頻段（2~5THz）太赫茲源，具有250um的最優分辨率，實現樣品細節的高分辨探測；太赫茲相機每秒采集50幀圖像，可實現樣品的實時穿透成像，查看內部缺陷情況，并最終可實現三維重建效果。

如果您對虹科太赫茲成像系統感興趣，想要了解更多信息，歡迎來電或留言咨詢，我們將竭誠為您服務！

審核編輯 黃宇