纸张平滑度仪的研究与开发

　　0 引言

　　纸张平滑度对印刷品质量有很大影响，印刷时要根据印品质量的要求选择不同平滑度的纸张，因而需将平滑度定量化。在国标标准中是用秒(s)来对其量化，对应采用的仪器为平滑度仪。全球根据空气泄漏法的原理设计制造的平滑度测量仪器有近10种[1]，如别克(Bekk)型、威廉(Williams)型、格尔莱(Gurley HPS)型、本特生(Bendtseen)型、雪菲尔德(Sheffield)型和PPS型等。别克型是目前国内使用最多的纸张平滑度仪，其测量原理是，将纸或纸板置于玻璃板上，施加特定压力产生半真空状态，从而吸入空气，并使空气通过接触表面，测量真空度在规定范围内变化所需的时间，测试结果以秒(s)为单位[2]。

　　然而，这种测量法也存在缺陷，一是压力太小，对于微观平滑度好、宏观平滑度差、厚度不均或起伏不平的纸样(特别是纸板)，测定时间过长，测试结果偏低;二是测试环面过宽，不能测定很粗糙的纸，对表面有凹坑如毛布痕等纹理的粗糙纸张，测定结果偏高。另外，外界环境气压、温湿度等变化，均会使平滑度测试值发生变化。就仪器本身及操作而言，影响测试结果的因素有橡胶片厚度、硬度，测量腔容积，预压时间，加在试样上的压力，试样的有效测试面积及系统密封性等。目前国内市场的平滑度仪采用的元器件相对落后，电路复杂，测量精度低;显示界面大都采用LED数码管，信息量小、显示内容不直观[3]。所以，有必要对应用于印刷行业的纸张平滑度仪进行研究和智能化改进。

　　1 原纸张平滑度仪简介

　　原纸张平滑度仪的测量原理如图1所示。原仪器各电磁阀开关及气路的通断过程如下。

　　1)当测试选择状态2时(规定状态2是平滑度为15～300s)，各电磁阀开关顺序为：打开电磁阀1、2、3，然后启动真空泵抽真空，传感器测量腔内压力，并通过增强滤波电路和A/D(模/数)转换传到AT89S52。当测量腔内压力达到53.35kPa时，停止抽真空。关闭电磁阀1、3，开始预压，当预压时间达到60s后，打开电磁阀4，与大气相通。当腔内压力达到50.66kPa时，关闭电磁阀4，同时打开电磁阀1、3，开始测试计时，当压力达到48.00kPa时测试完毕，记录测试时间，显示、处理并打印。

　　2)当用户选择状态1时(规定状态1是平滑度为300s以上)，各电磁阀开关顺序为：打开电磁阀1、2、3，然后启动真空泵抽真空，传感器测量腔内压力，并通过增强滤波电路和A/D转换传到AT89S52。当腔内压力达到53.35kPa时，停止抽真空。关闭电磁阀1、3，开始预压，当预压时间达到60s后，打开电磁阀4，与大气相通。当腔内压力达到50.66kPa时，关闭电磁阀4，同时打开电磁阀1，关闭电磁阀2，开始测试计时，当压力达到48.00kPa时测试完毕，记录测试时间，显示、处理并打印。