一種增重法水汽透過率測定儀的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種增重法水汽透過率測定儀，包括測試機臺，所述測試機臺內設置有測試腔，所述測試腔內設置有用于卡設測試樣品的夾具，所述測試樣品和夾具將所述測試腔分割成上腔和下腔，所述下腔的底部安裝有稱重天平，其內壁上設置有可上下移動的氣缸支撐架，所述氣缸支撐架上設置有透濕杯；所述上腔的側壁上設置有水汽輸入口和水汽輸出口，所述上腔外部套設有保溫蓋。本發明的優點是：采用加重法測試水汽透過率，克服了減重法水汽透過率測定儀薄膜結露和吹風情況下氣流對測試結果造成的影響；測試方法更合理，測試結果更準確，誤差更小；采用基于ARM的智能控制系統能夠脫機運行，操作更方便。
【專利說明】一種增重法水汽透過率測定儀
【技術領域】
[0001]本發明涉及水汽透過率測定儀領域，尤其是一種利用增重法來測定水汽透過率的水汽透過率測定儀。
【背景技術】
[0002]食品和藥品是與人們的身體健康息息相關的商品，此類商品不僅要求在包裝上做到美觀、方便實用，更重要的是要確保內裝物在貨架期內具有穩定、可靠的質量，防止由于吸潮、漏氣和光照而引起內包裝內產品的分解變質。因此，選擇具有阻隔性功能的包裝是保證食品和藥品安全的關鍵。
[0003]包裝材料的阻隔性是針對特定滲透對象而言的，(滲透對象包括常見氣體、水蒸汽、液體和有機物等)是指材料對特定滲透對象由其一側滲透通過到達另一側(一般是由高濃度側滲透通過材料進入低濃度側)的阻隔性能。狹義上講，阻隔性能主要包括氧氣阻隔性和水蒸汽阻隔性。而食品中的脂肪、蛋白質以及藥品中的有效成分在水汽存在條件下容易發生水解、變色、變質甚至產生毒性，因此對于食品和藥品包裝材料水汽透過性的檢測具有非常重要的意義。
[0004]現有技術中，用于測試食品和藥品包裝材料的水汽透過率的檢測設備都采用減重法水蒸汽透過率測定儀，即用透濕杯裝水然后再杯口覆蓋樣品，控制測試腔的溫度在38°C，杯內的水蒸汽擴散到測試腔，被測試腔內的干燥劑吸收，杯內的水分減少，通過測試透濕杯的重量計算出水蒸汽透過量。而減重法水蒸汽透過率測定儀在實驗過程中，水蒸汽能夠透過薄膜擴散出去，但是薄膜會結露，而透濕杯與薄膜連在一起稱重，因此會對稱重會造成一定的誤差；由于要控制測試腔內的濕度，所以要進行吹風，而要求的稱重傳感器靈敏度很高其精度為0.1mg,因此在吹風的情況下氣流對稱重也有一定的影響，計算出來的透過量誤差很大。
[0005]因此亟待研發出一種能夠克服減重法水汽透過率測定儀薄膜結露和吹風情況下氣流對測試結果造成的影響且測試誤差小、精確度和準確度高的水汽透過率測定儀。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是克服上述現有技術的缺陷，提供一種測試方法更合理、測試誤差小、精確度和準確度更高的增重法水汽透過率測定儀。
[0007]本發明的技術方案是這樣實現的:一種增重法水汽透過率測定儀，包括測試機臺，所述測試機臺內設置有測試腔，所述測試腔內設置有用于卡設測試樣品的夾具，所述測試樣品和夾具將所述測試腔分割成上腔和下腔，所述下腔的底部安裝有稱重天平，其內壁上設置有可上下移動的氣缸支撐架，所述氣缸支撐架上設置有透濕杯；所述上腔的側壁上設置有水汽輸入口和水汽輸出口，所述上腔外部套設有保溫蓋。
[0008]進一步地，所述稱重天平上設置有稱重傳感器。
[0009]進一步地，所述水汽輸出口處設置有控制所述輸出口打開和關閉的第一開關閥。[0010]進一步地，所述測試機臺內還設置有水汽產生部和控制系統，所述水汽產生部包括濕度發生器、氣體混合腔和流量閥，所述濕度發生器所述氣體混合腔相連，所述氣體混合腔通過流量閥與所述水汽輸入口相連。一部分干燥空氣通過濕度發生器后流入所述氣體混合腔內，另一部分干燥氣體直接流入到所述氣體混合腔，所述氣體混合腔內的混合水汽通過流量閥從所述水汽輸入口進入到所述上腔內。
[0011]進一步地，所述濕度發生器和氣體混合腔之間設置有第二開關閥。
[0012]進一步地，所述控制系統包括MCU和溫度控制系統，所述MCU控制所述溫度控制系統和濕度發生器。
[0013]具體地，所述溫度控制系統采用具有一體化設置自動控制溫度升降的嵌入式電子控溫裝置。
[0014]進一步地，所述MCU的輸出端還連接有顯示模塊、打印模塊和PC機。
[0015]具體地，所述MCU采用ARM9系列處理器。
[0016]進一步地，所述測試腔采用不銹鋼材質制成。
[0017]本發明的優點是:采用加重法測試水汽透過率，克服了減重法水汽透過率測定儀薄膜結露和吹風情況下氣流對測試結果造成的影響；測試方法更合理，測試結果更準確，誤差更小；且采用基于ARM的智能控制系統能夠脫機運行，操作更方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明一種增重法水汽透過率測定儀結構框圖。
[0019]圖2是本發明一種增重法水汽透過率測定儀水汽發生部和測試腔的結構示意圖。
[0020]圖3是本發明一種增重法水汽透過率測定儀控制系統的電路原理框圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發明的具體實施案例加以說明:
[0022]如圖1所示，一種增重法水汽透過率測定儀，包括測試機臺1，所述測試機臺I內設置有水汽產生部3、測試腔2和控制系統4，所述水汽產生部3產生的水汽輸入到所述測試腔2中，所述控制系統4控制所述水汽產生部3水汽的產生，水汽的溫度濕度以及所述測試腔2的測試過程。
[0023]如圖2所示，具體地，所述測試腔內2設置有用于卡設測試樣品5的夾具21，所述測試樣品5和夾具21將所述測試腔分割成上腔23和下腔24。所述測試腔2的外壁上設置有螺紋，所述螺紋設置在上腔23和下腔24的結合部位對應的外壁上，在所述上腔23上套設有保溫蓋22，所述保溫蓋22內壁的下部設置有與所述螺紋對應的螺紋嵌槽，所述螺紋與螺紋嵌槽配合旋緊，同時，所述上腔23和下腔24的連接處套設有密封圈，使得所述測試腔2處于完全密封狀態，所述保溫蓋22的設置對于所述上腔23內的水汽有一定的保溫保濕作用。在所述上腔23的側壁上設置有水汽輸入口 28和水汽輸出口 29，所述水汽輸入口28和水汽輸出口 29為并排設置，所述水汽輸出口 29處設置有控制所述輸出口 29打開和關閉的第一開關閥61，測試時，所述第三開關閥61應處于開啟狀態，使水汽可以進行穩定地流通，用于保證所述上腔23內水汽濕度和流速的穩定，所述上腔23內水汽的濕度應保持在30%-90%RH,精度為 土 2%RH。[0024]在所述下腔24的底部安裝有稱重天平25，所述稱重天平25的天平部伸入到所述下腔24內，所述稱重天平25的顯示和數據讀取部設置在所述下腔24外，所述稱重天平25與所述下腔24的結合處采用密封處理；所述稱重天平25上設置有稱重傳感器210，所述稱重傳感器210可以進行間歇感應和稱重；所述下腔24的內壁上設置有可上下移動的氣缸支撐架26，所述氣缸支撐架26上設置有透濕杯27，測試時由控制系統4的程序控制所述氣缸支撐架26運動，所述氣缸支撐架26運動帶動所述透濕杯27上升到測試樣品5下方，使所述干燥劑位于距離所述測試樣品5三毫米處，測試一段時間后，所述氣缸支撐架26又向下運動使透濕杯放到所述稱重天平25上進行稱量，由此反復測試和間歇稱重。
[0025]如圖3所示，所述水汽產生部3包括濕度發生器31、氣體混合腔32和流量閥33。所述濕度發生器31與所述氣體混合腔32相連，所述氣體混合腔32通過流量閥33與所述水汽輸入口 28相連，所述濕度發生器31和氣體混合腔32之間設置有第二開關閥62。其中，所述濕度發生器31采用雙氣流濕度發生器，所述雙氣流濕度發生器水汽發生速度快，加濕穩定，且可以很好地使溫濕度控制范圍；所述氣體混合腔32內設置有濕度傳感器34，用于調節水蒸汽和氣體的混合比例，從而達到控制水汽的濕度；所述流量閥33可以有效地調整氣體輸出的流量和流速，且所述流量閥33可將氣體的流速控制在0.5-2.5m/s之內。使用時，采用氮氣作為載氣，一部分干燥氮氣通過濕度發生器31加濕變成水蒸氣氮氣后通過所述第二開關閥62流入到所述氣體混合腔32內，另一部分干燥氮氣直接通過第三開關閥63流入到所述氣體混合腔32，所述氣體混合腔32內的水蒸汽氮氣和干燥氮氣通過所述濕度傳感器34調節比例后，再經過所述流量閥33從所述水汽輸入口 28進入到所述上腔23內，這樣既保證了氣體濕度相對穩定，也能控制氣體濕度和測試上腔的溫度。
[0026]如圖3所示，所述控制系統包括MCU和溫度控制系統，所述MCU控制所述溫度控制系統和濕度發生器。這里所述溫度控制系統采用具有一體化設置自動控制溫度升降的嵌入式電子控溫裝置，所述嵌入式電子控溫裝置為集成式溫控板(集成式溫控板就是指集成式的溫控器)，所述集成式溫控板安裝在所述測試腔內，所述溫度控制系統自動控制所述上腔23和下腔24的溫度:通過集成式溫控對所述上腔23內恒定流量的氣體進行加熱，把氣體加熱到測試溫度；所述下腔24所述上腔23通過且其由集成式溫控板直接控溫，由軟件進行程序步進控制測試溫度，既可升溫也可降溫，控溫精確。測試腔內的測試溫度應該控制在15-45 °C，標準溫度 38°C，精度 ±0.1°C。
[0027]進一步地，所述MCU采用ARM9系列處理器，并基于ARM9微處理器建立W500系列水汽透過率測定儀專用系統。所述ARM9微處理器為低功耗的32位RISC處理器，ARM9微處理器是整個W500系列水汽透過率測定儀專用系統的核心部件，主要控制所述濕度傳感器、集成式溫控板和稱重傳感器，同時所述控制系統的MCU輸出端還連接有顯示模塊、打印模塊和PC機。使用時，ARM微處理器向溫濕度傳感器、稱重傳感器等核心部件發出信號，啟動相應的傳感器采集數據，傳感器采集完一次數據后，將模擬數據量轉變成ARM微處理器能識別的數字信號。然后由ARM微處理器根據現場對數據的不同要求通過所述顯示模塊和PC機顯示數據。由于ARM9采用的是三級流水線來增加指令的處理速度，這樣幾個指令的操作就能同時進行，在執行一條指令的同時對下一條指令進行譯碼，并將第三條指令從存儲器中取出。所以基于ARM9的W500系列水汽透過率測定儀專用系統的運算速度和精度顯著提高，實現了對試樣信息的實時跟蹤顯示，有效解決了信息傳輸延時問題，且基于ARM9的水汽透過率測定儀專用智能型控制系統的運算速度更快、穩定性更好、功能更強大。更快的運算速度使其具備了運行WindowsCE系統的條件,在穩定、安全、久經考驗的WindowsCE系統下執行程序，專用智能型控制系統的可靠性有了本質的提高。此套軟件分兩大部分，一個是儀器上的軟件，另一個是電腦軟件，脫機可獨立工作。
[0028]本發明的測試原理是:把試樣固定在測試腔中間將測試腔分上下兩個腔，含穩定相對濕度的氣體在薄膜的上腔流動，下腔托盤上放置裝有干燥劑的透濕杯，水分子透過試樣擴散到下腔，被透濕杯里面的分子篩吸收，通過稱重傳感器對干燥杯的稱量，從而計算出水汽透過量。
[0029]使用本發明時，把測試樣品5用所述夾具21固定后，由所述水汽產生部3產生的溫濕度穩定的氣體在所述上腔23內流動，水分子透過測試樣品5擴散到所述下腔24，被透濕杯27里面的干燥劑吸收，然后通過所述稱重傳感器210對透濕杯27的稱量，從而計算出水汽透過量。其具體測試步驟是:1.開機控溫；2根據儀器顯示調節濕度及氣體流量；3放樣品直接點擊測試；5結果出來，自動停止測試，打印實驗報告。
[0030]本發明可應用于測試塑料薄膜、塑料復合薄膜、紙塑復合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復合膜等膜狀材料、片材、工程塑料、橡膠，建材等片狀材料，如PP片材、PVC片材、PVDC片材，玻璃陶瓷等，同時本發明還可以擴展應用于太陽能背板膜、液晶顯示屏膜、各類漆膜、降解膜、醫療貼劑、容器封蓋、瓶子、袋子等阻水性測試。
[0031]本發明更適合實驗室使用，其功能符合國家標準和國際標準，提高了儀器的通用性；采用精確的溫濕度控制技術，減小由于溫濕度控制精度對測試結果所產生的誤差影響；采用精確控制氣體流量的方法，提高儀器測試結果的準確度；采用水汽透過率測定儀專用智能系統，保證客戶端能夠對測試全過程進行實時監控，并能夠對測試結果按不同的方式進行數據處理；實現水汽透過率測定儀控制系統的自診斷功能，便于工程師以最低的消耗，能夠在最短的時間內排除儀器所產生的故障；相對大型冷庫來說體積相對較小，且采用加重法測試水汽透過率，測試方法更合理，測試結果更準確，誤差更小，基于ARM的智能控制系統能夠脫機運行，并能鼠標操作輸入數據，結合自動、手動、聯機、脫機操作，界面簡單，操作方便。
[0032]以上所述者，僅為本發明較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施的范圍，SP大凡依本發明申請專利范圍及發明說明內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的范圍內。
【權利要求】
1.一種增重法水汽透過率測定儀，包括測試機臺，其特征在于:所述測試機臺內設置有測試腔，所述測試腔內設置有用于卡設測試樣品的夾具，所述測試樣品和夾具將所述測試腔分割成上腔和下腔，所述下腔的底部安裝有稱重天平，其內壁上設置有可上下移動的氣缸支撐架，所述氣缸支撐架上設置有透濕杯；所述上腔的側壁上設置有水汽輸入口和水汽輸出口，所述上腔外部套設有保溫蓋。
2.如權利要求1所述的一種增重法水汽透過率測定儀，其特征在于，所述稱重天平上設置有稱重傳感器。
3.如權利要求1所述的一種增重法水汽透過率測定儀，其特征在于，所述水汽輸出口處設置有控制所述輸出口打開和關閉的第一開關閥。
4.如權利要求1所述的一種增重法水汽透過率測定儀，其特征在于，所述測試機臺內還設置有水汽產生部和控制系統，所述水汽產生部包括濕度發生器、氣體混合腔和流量閥，所述濕度發生器與所述氣體混合腔相連，所述氣體混合腔通過流量閥與所述水汽輸入口相連。
5.如權利要求4所述的一種增重法水汽透過率測定儀，其特征在于，所述濕度發生器和氣體混合腔之間設置有第二開關閥。
6.如權利要求4所述的一種增重法水汽透過率測定儀，其特征在于，所述控制系統包括MCU和溫度控制系統，所述MCU分別控制所述溫度控制系統和濕度發生器。
7.如權利要求6所述的一種增重法水汽透過率測定儀，其特征在于，所述溫度控制系統采用具有一體化設置自動控制溫度升降的嵌入式電子控溫裝置。
8.如權利要6所述的一種增重法水汽透過率測定儀，其特征在于，所述控制系統包括MCU的輸出端還連接有顯示模塊、打印模塊和PC機。
9.如權利要求6所述的一種增重法水汽透過率測定儀，其特征在于，所述MCU采用ARM9系列處理器。
10.如權利要求6所述的一種增重法水汽透過率測定儀，其特征在于，所述測試腔采用不銹鋼材質制成。
【文檔編號】G01N5/02GK103471951SQ201310414869
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月12日 優先權日:2013年9月12日
【發明者】周學成 申請人:廣州標際包裝設備有限公司