手把手教你设计纸张含水量测定仪

时间:2016-04-25 10:43:30来源:科印网作者:操凯鹏、刘昕

  纸张含水量是纸张的重要特性之一,其对纸张的印刷过程有很大影响。含水量过高,不仅会影响纸张的表面强度,导致纸张在印刷过程中出现脱粉、掉纸屑等现象,还会影响油墨的干燥速度;含水量过低,纸张则容易因发脆而破损。此外,纸张含水量控制不好,还会引起印刷机前规和侧规定位不准,影响套印精度。因此,准确测量纸张含水量对顺利完成整个印刷过程具有重要意义。

  原始的纸张含水量测量方法是干燥称重法,随着纸张含水量测量方法的多样化,通过间接测量其他变量来测量纸张含水量的方法也越来越多,而且可以直接制成仪表来测量,发展最早的是电导式和电容式含水量测定仪。由于电容式含水量测定仪的电路和探头设计比较简单,因此得到了较快发展,应用也较为广泛。本文以铜版纸、胶版纸和新闻纸3种纸张作为研究对象,通过试验得到了3种纸张的含水量和电容传感器电容值以及含水量和电容频率转换电路输出频率之间的拟合关系,继而设计出基于单片机的便携式纸张含水量测定仪。

  纸张含水量测定仪的设计

  1.电容法测试原理

  电容法测量纸张含水量的原理是基于纸张植物纤维的介电常数远小于水分的介电常数。纸张的主要成分是植物纤维,一般干燥植物纤维的介电常数为2~4,而水在常温下的介电常数高达80。纸张含水量的高低将直接影响纸张介电常数值的变化。根据公式(1),若把纸张作为电容器的极间介质,当电容器的极板面积和极板间的距离保持不变时,通过测量此电容器的电容值,然后将电容变化转变成频率信号的变化,就可获得被测纸张的含水量。

  式中,C为电容,是真空介电常数,为介质的相对介电常数,S为极板面积,d为极板间的距离。

  2.硬件系统总体设计方案

 

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