紙張透氣度測(cè)試儀的設(shè)計(jì)原理與技術(shù)實(shí)現(xiàn)

一、透氣度測(cè)試的核心原理

紙張透氣度測(cè)試儀的本質(zhì)是測(cè)定特定壓差下單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積紙張的氣體流量。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（如ISO 5636、GB/T 458等），主流的測(cè)試方法分為以下兩類：

1. ?Gurley法（延時(shí)法）?
   通過(guò)測(cè)量固定體積（通常100 mL）空氣透過(guò)紙張所需的時(shí)間（單位：秒/100mL），時(shí)間越長(zhǎng)，透氣度越低。該方法適用于低透氣度紙張（如防油紙）。

2. ?Bendtsen法（流量法）?
   在恒定壓差下（通常為1.22 kPa），直接測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)紙張的空氣流量（單位：mL/min）。適用于高透氣度紙張（如濾紙）。

兩種方法的數(shù)學(xué)表達(dá)分別為：

• ?Gurley值?

   $\mathrm{??}=\frac{\mathrm{??}}{\mathrm{??}}$（$\mathrm{??}$為流量，$\mathrm{??}$為固定體積）

• ?Bendtsen值?

   $\mathrm{??}=\mathrm{??}?\frac{\mathrm{\Delta }\mathrm{??}?\mathrm{??}}{\mathrm{??}?\mathrm{??}}$（$\mathrm{\Delta }\mathrm{??}$為壓差，$\mathrm{??}$為面積，$\mathrm{??}$為空氣黏度，$\mathrm{??}$為紙張厚度）

• 

二、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. ?氣路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?

• ?恒壓控制模塊?

  ：采用比例積分微分（PID）算法調(diào)節(jié)氣泵或真空發(fā)生器的輸出，確保測(cè)試腔內(nèi)的壓差穩(wěn)定在±0.5%誤差范圍內(nèi)。

• ?流量傳感器?

  ：選用熱式質(zhì)量流量計(jì)（如Sensirion SFM3000系列），量程需覆蓋0.1~1000 mL/min，分辨率達(dá)到0.1 mL/min。

• ?密封測(cè)試腔?

  ：腔體材質(zhì)為硬質(zhì)鋁合金，配合O型硅膠密封圈，確保測(cè)試區(qū)域（ISO標(biāo)準(zhǔn)為2 cm2）無(wú)側(cè)向泄漏。

2. ?環(huán)境補(bǔ)償模塊?
   溫度與濕度變化會(huì)顯著影響空氣黏度和紙張孔隙結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)中需集成溫濕度傳感器（如SHT35），并通過(guò)以下公式修正數(shù)據(jù)：

   $${\mathrm{??}}_{\text{修正}}={\mathrm{??}}_{\text{實(shí)測(cè)}}?\frac{{\mathrm{??}}_{\text{標(biāo)準(zhǔn)}}}{{\mathrm{??}}_{\text{實(shí)際}}}?\frac{{\mathrm{??}}_{\text{實(shí)際}}}{{\mathrm{??}}_{\text{標(biāo)準(zhǔn)}}}$$

   其中，$\mathrm{??}$為空氣動(dòng)力黏度，$\mathrm{??}$為大氣壓。

3. ?機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)?
   采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓板，確保紙張夾持力均勻（推薦值：5~10 N/cm2），并配備壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)夾持狀態(tài)，避免因過(guò)度壓縮導(dǎo)致孔隙變形。