压差法测定塑料薄膜透气性能

ＩＳＳＮ　１００８＿９４４６　承德石油高等专科学校学报　第９卷第１期，２００７年３月　Ｖｏ１．９，Ｎｏ．１，Ｍａｒ．２００７　面　Ｊｏｕｍａ１　０ｆ　Ｃｈｅｎｇｄｅ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　压差法测定塑料薄膜透气性能　曹登场　一，钱欣　一，赵会军　（１．承德石油高等专科学校电气与电子工程系，河北承德０６７０００；　２．合肥工业大学工程硕士，安徽合肥２３００００）　摘要：在试片一侧施加一定压力的测定气体，另一侧抽真空，在试片上形成压力差，使试验气体在试片中扩散　并徐徐透过，减压侧（真空侧）压力增加，压力与时间呈直线变化，用所得直线的斜率通过演算式计算气体透　过系数和气体透过量。　关键词：透气性能；压差；透气系数　中图分类号：ＴＱ３２０．７２１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００８－９４４６（２００７）０ｌ－００１４－０３　Ａｉｒ　Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｂｙ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｐｌａｓｔｉｃ　ＦＪｉｍ　ＣＡＯ　Ｄｅｎｇ—ｃｈａｎｇ　一，ＱＩＡＮ　Ｘｉｎ　，＇，ＺＨＡＯ　Ｈｕｉ—ｊｕｎ　（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｉｒｃ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｅｎｇｄｅ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，　Ｃｈｅｎｇｄｅ　０６７０００，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｈｅｆｅｉ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｆｅｉ　２３００００，Ａｎｈｕｉ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｉｒ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ａｎｄ　ｖｏｌｕｍｅ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ａｃｃｏｒｄ—　ｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ａｐｐｌｙｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｇａｓ　ｔｏ　ｏｎｅ　ｓｉｄｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｂｌｏｃｋ　ａｎｄ　ｃｒｅａｔｉｎｇ　ｖａｃｕｕｍ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｏｔｈｅｒ．ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｄｉｉｅｒｅｎｃｅ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｉｔ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ　ｔｈａｔｆ　ｇａｓ　ｐｅｒｍｅａｔｅｓ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ，ｌｉｎｅａｒｌｙ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｖａｃｕｕｍ　ｓｉｄｅ．Ｈｅｎｃｅ，　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ａｎｄ　ｖｏｌｕｍｅ　ｃａｎ　ｂｅ　ｗｏｒｋｅｄ　ｏｕｔ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｌｉｎｅ　ｓｌｏｐｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｉｒ　ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ；ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ；ａｉｒ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　在社会生产和生活中，真空包装越来越普遍。一般包装大多采用塑料制品，对塑料制品的透气性能　检测提出了新的要求。目前，国内的透气性能检测仪器都采用“２…‘Ｉ”压差法检测，与实际状态不符，研　制与采用“１”“０”压差法（与实际真空状态相同）的测量仪器势在必然。　１　“１”“０”压差法的优越性　“２…‘１”压差法是在塑料薄膜一侧加２个大气压，另一侧为常压状态，通过长时间透气检测薄膜的　气体透过量和透气系数。“１…‘０”压差法是在塑料薄膜一侧加１个大气压，另一侧干燥后抽真空，通过　长时间透气检测薄膜的气体透过量和透气系数。两者相比，后者优点明显，主要表现在　１）干燥后抽真空，减小了水蒸汽对对塑料制品的影响。　２）１个大气压对真空空间透气与实际包装情况相近。　３）防止了２个大气压时某些塑料制品起化学反应。　４）防止气压过大引起塑料薄膜变形、破裂。　５）测量真空侧压力时，采用了超低压传感器测量，精度高。　收稿日期：２００６－０９－０５　作者简介：曹登场（１９７４－），男，河北饶阳人，承德石油高等专科学校电气与电子工程系讲师，主要从事检测系统方　面的教学与研究工作．　维普资讯 http://www.cqvip.com

曹登场，等：压差法测定塑料薄膜透气性能　・１５・　２　测量装置　如图１所示，气缸由上下两部分组成，装入试样时，上部为高压室，用于存放试验气体，下部为低压　室，用于存贮透过的气体并测定透气过程前后压力差，以计算试样的气体透过系数和气体透过量。上下　两部分均装有试验气体的进出管。　图１薄膜透气性测量装置原理图　低压室由一个带空穴的试验台和装在空穴中的穿孔圆盘组成，根据试样不同，穿孔圆盘下部空穴的　体积也不同，一般透气量大的试样空穴体积大，透气量小的试样空穴体积小。装载试样时下部垫滤纸以　支撑试样。　高压侧装有高压传感器，测量范围０～２　ＭＰａ，测量精度为１　ｋＰａ。低压侧装有精密低压传感器，测　量精度不低于６　Ｐａ。真空泵应能使低压室压力不大于２７　Ｐａ。　数据采集卡：采用１６位Ａ／Ｄ数据采集卡以保证测量精度。　试样：试样应具有代表性，没有皱褶，试验前，应将试样放在干燥器中干燥４８小时以上…。　试验气体：干燥的Ｎ：，ＣＯ：，０：　３　测量方法　在试验台上涂一层真空油脂，若油脂涂在空穴中的穿孔圆盘上，应仔细擦净；若滤纸边沿有油脂时，　应更换滤纸（化学分析用滤纸，厚度０．２～０．３　ｍｍ）。在试验台中的圆盘上放置滤纸后，放置试样。试样　应保持平整，不得有皱褶，轻轻按压使试样与试验台上的真空油脂良好接触，开启真空泵，打开低压室阀　门，试样与滤纸紧密结合，密封气缸。打开高压室阀门和隔断阀门，开始抽真空直至２７　Ｐａ以下，并继续　脱气３小时以排除试样上所吸附的气体和水蒸气。关闭隔断阀门，关闭低压室阀门，打开试验气瓶和气　源开关向高压室充试验气体，高压室的气体压力应在０．１　ＭＰａ～０．１１　ＭＰａ范围内，压力过高时应开启隔　断阀门和排气阀门排出。　为剔除开始试验时的非线性阶段，应进行１０　ｍｉｎ预透气试验。随后开始正式透气试验，记录低压　维普资讯 http://www.cqvip.com

・１６‘　承德石油高等专科学校学报　２００７年第９卷第１期　室压力变化值△Ｐ和试验时间ｔ，每１０　ｍｉｎ为一个时间间隔，最少连续取３个时间间隔分析，当３个时间　间隔内△Ｐ／△￡差别在２％以内时，认为透气稳定，试验结束，取连续３个时间间隔的压差值，求其算术平　均值，以计算该试样的透气系数和气体透过量。若３　ｈ内无法达到透气稳定，则试验失败，应更换试样，　重新试验。试验过程中环境温度应保持稳定。　４　数据采集与处理　通过变送器将压力传感器的信号变为０～１０　Ｖ标准信号，采用双诺公司生产的ＡＣ６０２１数据采集卡　（１６位）与计算机通信，将模拟信号变为数字信号送入计算机，采用ＶＢ　编程，主程序如下：　Ｇｌｏｂａｌ　ｃａｒｄｉｄ（１００）Ａｓ　Ｌｏｎｇ’定义板卡ｉｄ变量　数据采集程序：　Ｄｉｍ　ａ６　Ａｓ　Ｓｉｎｇｌｅ　Ｐｒｉｖａｔｅ　Ｓｕｂ　ｆｏｒｍｌ—ｌｏａｄ（）　Ｔｉｍｅｒ１．ｉｎｔｅｒｖａｌ＝３０００　Ｔｉｍｅｒ２．ｉｎｔｅｒｖａｌ＝３０００　Ｅｎｄ　ｓｕｂ　Ｐｒｉｖａｔｅ　Ｓｕｂ　Ｔｉｍｅｒｌ—Ｔｉｍｅｒ（）　Ｆｏｒ　ｉ＝１　Ｔ０　２０　ｘｘ＝ＡＣ６０２１＿一ＡＤ（ＮＴｐｏｒｔｉｏ，ｃａｒｄｉｄ（０），３，１，１，０，２０，ａｄ—ｖａｌｕｅ）　ｙｙ６＝ｙｙ６＋ｘｘ／２　Ｎｅｘｔ　ｉ　’　ａ６＝Ｖａｌ（Ｆｏｒｍａｔ￥（ｙｙ６　Ｅｎｄ　ｓｕｂ　１３３．３／６５５３５＃，“＃＃＃”））’ａ６：低压室压力　数据处理程序：　Ｐｒｉｖａｔｅ　Ｓｕｂ　Ｔｉｍｅｒ２一Ｔｉｍｅｒ（）　ｓｈｉｊｉａｎｌ＝ｓｈｉｊｉａｎ＋１　ｗｅｉｙｉ（ｓｈｉｊｉａｎ）＝ａ６　ｉｆ　ｓｈｉｊｉａｎ＞６００　ｔｈｅｎ　ｘｌ：ｗｅｉｙｉ（ｓｈｉｊｉａｎ）一ｗｅｉｙｉ（ｓｈｉｊｉａｎ一２００）　ｘ２＝ｗｅｉｙｉ（ｓｈｉｊｉａｎ一２００）一ｗｅｉｙｉ（ｓｈｉｊｉａｎ－４００）　ｘ３＝ｗｅｉｙｉ（ｓｈｉｊｉａｎ－４００）一ｗｅｉｙｉ（ｓｈｉｊｉａｎ一６００）　ｘ４＝（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３）／３　ｉｆ（ｍａｘ（ｘｌ，ｘ２，ｘ３）一ｘ４）／ｘ４＜０．０２　ａｎｄ（ｘ４一ｍｉｎ（ｘｌ，ｘ２，ｘ３））／ｘ４＜０．０２　ｔｈｅｎ　ｈｈｌ＝（ｗｅｉｙｉ（ｓｈｉｊｉａｎ）一ｗｅｉｙｉ（１））　ｈｈ２＝６　（１００００／３８．４６）　ｈｈ３＝２７３．１５／（２９３．１５　１０１３２５）　（３６００／ｓｈｉｊｉａｎ）　ｈｈ４＝２４／（１０１３２５一ｗｅｉｙｉ（ｓｈｉｊｉａｎ））　Ｑｇ＝ｈｈｌ　ｈｈ２　ｈｈ３　ｈｈ４’气体透过量　Ｐｇ＝１．１５７４　Ｑｇ１　０．００００００００１　Ｄ／ＩＯ’气体透过系数　Ｅｘｉｔ　ｓｕｂ　ｅｎｄ　ｉｆ　ｅｎｄ　ｉｆ　Ｅｎｄ　Ｓｕｂ　（下转第２７页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

杨墨，等：相关函数在检测周期性信号中的应用　・２７・　噪声，∞　值很大所以ｒ　（ｍ）随着　ｍ增长很快就趋于０了。这样，　ｒ　（ｍ）也将呈现周期变化，且在ｍ　＝０，Ｔ，２Ｔ…出现峰值，从而揭示　｝——增速度为。　出隐含在　（／７，）中的周期信号。　３　结论　本文阐述了一种利用相关函　数检测噪声中周期信号的方法。　ｒ　ｔ　仿真结果表明，即使噪声功率大　于信号功率，只要噪声频率范围　足够宽，用此方法也可以将噪声　滤去。相关函数数学公式简单，　一Ｉ　｛　，　ｌ　ｒ　！　，　／　、，　＼　＼　、　．ｑ，　＼　；　即使使用低端单片机也可以实现　函数算法，这为降低系统成本提　供了有利的条件。　参考文献：　［１］　朱昊．复自相关技术在声学多普勒流速剖面仪中的应用及［Ｊ］．兵工学报，２００６，（５）：４５１－４５８．　［２］　丁凯．混沌信号发生器［Ｊ］．系统工程与电子技术，２００６，（１２）：１９５７—１９５９．　［３］　周浩敏．谐振式微小型压力传感器数字闭环系统［Ｊ］．北京航空航天大学，２００６，（１１）：１３１２．１３１６　（上接第１６页）　５　实例分析　采用研制的样机气体透过测定仪（横向项目，与北京哈科电子有限公司合作生产）对统一牛肉面包　装袋（Ｂｏｐｐ／ｐｐ）进行测定，曲线如图２，Ａ１　点坐标（１５，４９４），Ａ２点坐标（４５，７６６），根　据式（６）计算气体透过量为１．１１×１０　ｃｍ　／（Ｉｎ　・Ｐａ・ｄ），气体透过系数为７．０２　×１０　ｃｍ　・ｅｍ／（ｃｍ　・ｓ・Ｐａ），与国家　塑料制品质量监督检验中心检测的该材　料的透气性数据（气体透过量为１．０８×　１０　ｃｍ　／（Ｉｎ　・Ｐａ・ｄ），气体透过系数为　６．８０×１０　ｃｍ　・ｅｒａ／（ｃｍ　・ｓ・Ｐａ）基本　一。　２　．　。　０　１５　２５　３５　致。　图２统一牛肉面包装袋透气曲线　参考文献：　［１］　ＧＢ／Ｔ１０３８—２０００．　［２］　沈祥玖．ＶＢ程序设计［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２０００