基于壓差法的透氣性測試裝置關(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，需要測試其透氣性能。
　　 目前，壓差法是薄膜和薄片透氣性測試的主要方法之一。影響壓差法測試結(jié)果的因素很多，主要有：測試裝置的泄漏、測試的環(huán)境溫度、溫度和壓力檢測儀的精度、有效量程和穩(wěn)定性等檢測性能和測試件脫氣狀態(tài)等，通過適當(dāng)?shù)难娱L測試件的脫氣時間，能大大的減少測試件脫氣狀態(tài)對測試結(jié)果

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

3、試裝置多層密封結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究。
　　 環(huán)境溫度是影響薄膜和薄片透氣性測試結(jié)果另一重要因素，采用基于PWM的模糊PID控制對測試裝置進(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試裝置的多層密封結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，提出了薄膜和薄片透氣性測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試裝置的設(shè)計原則。
　　 主要研究成果和創(chuàng)新點如下：
　　 (1)透氣性測試裝置雙層密封結(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試裝置雙層密封結(jié)構(gòu)和三層密封結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，建立了描述透氣性測試裝置雙層密封

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)的仿真和實驗結(jié)果。結(jié)果表明：薄膜和薄片透氣性測試裝置雙層密封結(jié)構(gòu)和三層密封結(jié)構(gòu)設(shè)計符合實際應(yīng)用要求。透氣性測試裝置多層密封結(jié)構(gòu)設(shè)計研究填補(bǔ)了國內(nèi)外在該領(lǐng)域的空白。
　　 (2)透氣性測試裝置雙層密封結(jié)構(gòu)優(yōu)化
　　 給出了薄膜和薄片透氣性測試裝置雙密封結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)臨界時間求解表達(dá)式，分析了測試裝置雙密封結(jié)構(gòu)時間流阻容量常數(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)的仿真和實驗結(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試裝置測試腔的傳熱數(shù)學(xué)模型從理論上給出了其溫度場的解析解，給出了相應(yīng)的仿真和實驗結(jié)果。結(jié)果驗證了該熱傳熱數(shù)學(xué)模型和溫度場解析解的正確性，為進(jìn)一步研究透氣

7、性測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)測函數(shù)控制方法，并利用該方法對透氣性測試裝置腔體溫度進(jìn)行控制，給出了仿真和實驗結(jié)果，結(jié)果表明：該方法能有效的提高溫度控制系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度，具有實用價值。
　　 (5)薄膜和薄片透氣性測試實驗和誤差分析
　　 采用雙層密封結(jié)構(gòu)設(shè)計和基于PWM調(diào)節(jié)的預(yù)測函數(shù)控制