基于壓差法的透氣性測(cè)試裝置關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、塑料薄膜和薄片等軟包裝材料在食品、藥品等各種日用包裝的工農(nóng)業(yè)應(yīng)用中具有廣泛的應(yīng)用，薄膜和薄片的透氣性能直接影響包裝質(zhì)量，在薄膜和薄片生產(chǎn)和應(yīng)用中，需要測(cè)試其透氣性能。
　　 目前，壓差法是薄膜和薄片透氣性測(cè)試的主要方法之一。影響壓差法測(cè)試結(jié)果的因素很多，主要有：測(cè)試裝置的泄漏、測(cè)試的環(huán)境溫度、溫度和壓力檢測(cè)儀的精度、有效量程和穩(wěn)定性等檢測(cè)性能和測(cè)試件脫氣狀態(tài)等，通過適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)測(cè)試件的脫氣時(shí)間，能大大的減少測(cè)試件脫氣狀態(tài)對(duì)測(cè)試結(jié)果

2、的影響，通過提高溫度和壓力檢測(cè)儀的精度和穩(wěn)定性，盡管可以直接提高薄膜和薄片透氣性測(cè)試的準(zhǔn)確度，但必然會(huì)導(dǎo)致其測(cè)試成本的劇烈增長(zhǎng)。因此，基于壓差法的薄膜和薄片透氣性測(cè)試裝置的關(guān)鍵技術(shù)是減少測(cè)試裝置的泄漏和提高其測(cè)試腔恒溫控制的精度。
　　 目前，國(guó)內(nèi)外基于壓差法的薄膜和薄片透氣性測(cè)試裝置采用單密封結(jié)構(gòu)，由于其泄漏相對(duì)較大，難以測(cè)試高阻隔性薄膜透氣性能。因此，要重視測(cè)試裝置多層密封結(jié)構(gòu)的研究。查閱國(guó)內(nèi)外資料，目前還沒見到薄膜透氣性測(cè)

3、試裝置多層密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究。
　　 環(huán)境溫度是影響薄膜和薄片透氣性測(cè)試結(jié)果另一重要因素，采用基于PWM的模糊PID控制對(duì)測(cè)試裝置進(jìn)行恒溫控制，在一定的溫度控制范圍之內(nèi)取得了一定效果，但要進(jìn)一步提高恒溫控制的精度，基于PWM的模糊PID溫度控制方法難以實(shí)現(xiàn)。高精度的恒溫控制方法和策略有待進(jìn)一步研究。
　　 基于此，本文著重研究了薄膜和薄片透氣性測(cè)試裝置的多層密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，提出了薄膜和薄片透氣性測(cè)試裝置的雙層密封結(jié)構(gòu)和

4、三層密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，著重研究了基于半導(dǎo)體制冷的薄膜和薄片透氣性測(cè)試裝置的傳熱模型和高精度恒溫控制問題，建立了透氣性測(cè)試裝置傳熱數(shù)學(xué)模型，給出了一種高精度的恒溫控制方法和策略。給出了薄膜和薄片透氣性測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)原則。
　　 主要研究成果和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 (1)透氣性測(cè)試裝置雙層密封結(jié)構(gòu)和三層密封結(jié)構(gòu)研究
　　 提出了薄膜和薄片透氣性測(cè)試裝置雙層密封結(jié)構(gòu)和三層密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，建立了描述透氣性測(cè)試裝置雙層密封

5、結(jié)構(gòu)和三層密封結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型。分析了雙層密封結(jié)構(gòu)和三層密封結(jié)構(gòu)因泄漏而引起的壓強(qiáng)變化特性，給出了相應(yīng)的仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果表明：薄膜和薄片透氣性測(cè)試裝置雙層密封結(jié)構(gòu)和三層密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合實(shí)際應(yīng)用要求。透氣性測(cè)試裝置多層密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域的空白。
　　 (2)透氣性測(cè)試裝置雙層密封結(jié)構(gòu)優(yōu)化
　　 給出了薄膜和薄片透氣性測(cè)試裝置雙密封結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)臨界時(shí)間求解表達(dá)式，分析了測(cè)試裝置雙密封結(jié)構(gòu)時(shí)間流阻容量常數(shù)特性。

6、在總密封體積限定的條件下，得出了雙密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)化結(jié)構(gòu)比，從理論上給出了雙密封結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法。給出了相應(yīng)的仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果表明：該雙密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)化是正確和合理的。
　　 (3)基于半導(dǎo)體制冷熱的透氣性測(cè)試裝置傳熱模型研究
　　 首次提出和建立了基于半導(dǎo)體制冷熱的透氣性測(cè)試裝置測(cè)試腔的傳熱數(shù)學(xué)模型從理論上給出了其溫度場(chǎng)的解析解，給出了相應(yīng)的仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果驗(yàn)證了該熱傳熱數(shù)學(xué)模型和溫度場(chǎng)解析解的正確性，為進(jìn)一步研究透氣

7、性測(cè)試裝置高精度的恒溫控制提供了理論依據(jù)。
　　 (4)基于半導(dǎo)體制冷熱的透氣性測(cè)試裝置高精度恒溫控制研究
　　 提出了一種基于PWM調(diào)節(jié)的預(yù)測(cè)函數(shù)控制方法，并利用該方法對(duì)透氣性測(cè)試裝置腔體溫度進(jìn)行控制，給出了仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)果表明：該方法能有效的提高溫度控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度，具有實(shí)用價(jià)值。
　　 (5)薄膜和薄片透氣性測(cè)試實(shí)驗(yàn)和誤差分析
　　 采用雙層密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和基于PWM調(diào)節(jié)的預(yù)測(cè)函數(shù)控制