I 1 2 2 4 6 6 7 9 10 10 10 11 12 13 13 15 21 22 22 22 27 28 28 29 29 29 30 31 31 34 34 35 36 36 37 37 40 40 42 48 48 48 50 50 50 50 56 65 65 66 74 841煙用爆珠也稱香丸、脆性膠囊、珠子，是指施加在煙用濾棒內(nèi)的彈性膠囊，爆珠內(nèi)部包含不同的液體物質(zhì)用來(lái)改善調(diào)節(jié)卷煙感官，爆珠直徑多在2.0~5.0mm之間，單珠質(zhì)量多在15~40mg之間。煙用爆珠多用滴制法和化學(xué)法生產(chǎn)制備，由壁材與內(nèi)容物兩部分組成，其中膠皮是由高分子材料與水等材料按照一定配比配制成的膠液冷凝而成，在干燥之后具有良好的韌性與硬度，能夠很好的保護(hù)內(nèi)容物[1]。消費(fèi)者抽吸含有爆珠的卷煙時(shí)將爆珠捏破，爆珠內(nèi)的近年來(lái)，隨著消費(fèi)者認(rèn)可度的不斷提高，爆珠卷煙產(chǎn)品在全球市場(chǎng)發(fā)展迅速：在國(guó)內(nèi)，爆珠卷煙銷量和產(chǎn)量連年高速增長(zhǎng)，在國(guó)際市場(chǎng)，以薄荷醇香型為主的爆珠卷煙也呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)[4]。特別是在墨西哥、澳大利亞等地增長(zhǎng)迅速，深受女士及年輕吸煙者青睞[5-7]，逐年大幅度增長(zhǎng)的趨勢(shì)可以說(shuō)明，卷煙爆珠已成為煙草行業(yè)重要的輔材。目前卷煙爆珠質(zhì)量檢測(cè)相關(guān)研究，主要集中在卷煙爆珠安全性質(zhì)量檢測(cè)、卷煙爆珠理化指標(biāo)品質(zhì)穩(wěn)定性檢測(cè)以及卷煙爆珠對(duì)煙氣成分影響三個(gè)部分。卷煙爆珠安全性質(zhì)量檢測(cè)涉及主動(dòng)添加著色劑和非主動(dòng)添加的溶劑殘留、增塑劑等檢測(cè)，檢測(cè)方法主要包括液相色譜法及氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法。卷煙爆珠產(chǎn)品物理指標(biāo)檢測(cè)主要是視覺(jué)上的外觀檢測(cè)和力學(xué)性能方面的壓破強(qiáng)度。外觀檢測(cè)主要關(guān)注感官上粒徑大小是否一致，有無(wú)破損、氣泡和拖尾等缺陷。卷煙爆珠對(duì)煙氣成分影響的研究主要是爆珠破碎對(duì)主流煙氣有害成分釋放量和濾嘴截留的影響。物理檢測(cè)中的壓破強(qiáng)度是卷煙爆珠重要的控制指標(biāo)，強(qiáng)度過(guò)低會(huì)影響爆珠卷煙生產(chǎn)加工，降低良品率[8]，強(qiáng)度過(guò)高會(huì)影響消費(fèi)爆珠的壓破強(qiáng)度直接影響濾棒成型及消費(fèi)者感受，需要控制該指標(biāo)在一定范圍內(nèi)。膠囊顆粒強(qiáng)度過(guò)低，膠囊耐加工性差，膠囊容易破碎，進(jìn)而污染濾棒和煙用濾棒壓破強(qiáng)度的儀器，該儀器已在煙草工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀的測(cè)量原理基本相同，但設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)存在差異，標(biāo)定方法各不相同，測(cè)量精度參差不齊，導(dǎo)致不同品牌型號(hào)卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生差異。因此，為了保證卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀滿足卷煙爆珠測(cè)試要求及卷煙爆珠壓破強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果的科學(xué)性，提高測(cè)試結(jié)果的可比性和一致性，有必要對(duì)卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀的通用技術(shù)條件開展研究，制定卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀的通用技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)，以便行業(yè)內(nèi)不同品牌型號(hào)的卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀能盡早2“爆珠添加”作為一種卷煙賦香的創(chuàng)新技術(shù)，為以香型塑造為核心的品類構(gòu)建提供了新的、更為具體的感知支撐手段，為進(jìn)一步支撐創(chuàng)新供給，推動(dòng)卷煙產(chǎn)品供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革提供了新的思路。起初爆珠口味單一，隨后發(fā)展出酒香、果香、藥香、花香等多種類型，以其對(duì)消費(fèi)者個(gè)性化口味需求的滿足和香味物質(zhì)受控釋放的趣味體驗(yàn)等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，成為了卷煙品類創(chuàng)新發(fā)展的“特點(diǎn)”之一。隨著消費(fèi)者對(duì)該品類的逐漸接受和認(rèn)可，我國(guó)爆珠煙快速增長(zhǎng)，2015年箱，年同比增長(zhǎng)均在110%以上，呈現(xiàn)出增長(zhǎng)的勢(shì)頭[11]。隨著爆珠市場(chǎng)的需求逐步增大，卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣，但沒(méi)有相應(yīng)的檢定規(guī)程作為依據(jù)去校準(zhǔn)卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀。中國(guó)煙草總公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《卷煙爆珠壓破強(qiáng)度的測(cè)定恒速加壓法》規(guī)定了卷煙爆珠壓破強(qiáng)度的測(cè)試儀的施壓速度、壓縮裝置、壓力的測(cè)定和記錄裝置等技術(shù)參數(shù)，以上參數(shù)各廠家生產(chǎn)的強(qiáng)度測(cè)試儀測(cè)量結(jié)果無(wú)法統(tǒng)一，導(dǎo)致行業(yè)內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的校準(zhǔn)與溯源工作。因此，為了填補(bǔ)行業(yè)內(nèi)卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀校準(zhǔn)工作的空白，提高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，有必要制定適用于卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀的通用技術(shù)條卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀是用于卷煙爆珠、含有爆珠的卷煙和煙用濾棒壓破強(qiáng)度的儀器。儀器主要包括進(jìn)樣單元、施壓?jiǎn)卧毫y(cè)定單元、控制單元、形變的測(cè)定和記錄單元等部分。在恒定加壓的條件下，對(duì)試樣施加垂直方向的壓試儀的技術(shù)參數(shù)。調(diào)研內(nèi)容主要包括儀器的基本信息、測(cè)試部件結(jié)構(gòu)、形變量測(cè)量、施壓速度、施壓裝置、壓力傳感器和校準(zhǔn)方法，具體技術(shù)參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。三個(gè)廠家生產(chǎn)的爆珠強(qiáng)度儀基本信息基本一致，表示三者所能達(dá)到的技標(biāo)較為相近。在測(cè)試部件結(jié)構(gòu)類別中上下壓縮板的平整度精度僅有廠家1利用塞尺進(jìn)行檢測(cè)，廠家2和廠家3兩個(gè)廠家采用技術(shù)人員目視檢測(cè)的方法，三個(gè)廠家在壓縮板平整度檢測(cè)這一指標(biāo)上沒(méi)有形成統(tǒng)一。廠家1公司采用量塊檢測(cè)上下壓縮板的軸向偏差，廠家2和廠家3兩個(gè)廠家采用技術(shù)人員目視檢測(cè)的方法去檢測(cè)軸向偏差。測(cè)量形變量的方法三個(gè)廠家也各不相同，廠家1利用電機(jī)計(jì)步、廠家2利用位移傳感、廠家3利用光柵尺測(cè)量爆珠的形變量，但三種方法所能達(dá)到的測(cè)量精度均相同。施壓速度是標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的重要參數(shù)，會(huì)直接影響爆珠測(cè)量的效率，三個(gè)廠家采用不同的方法計(jì)算，廠家1采用晶振方法、廠家2采用定距測(cè)速方法、廠家3采用光柵尺與精確計(jì)時(shí)組合的方法驗(yàn)證施壓速3度。通過(guò)以上的分析可知，卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀沒(méi)有統(tǒng)一的檢測(cè)方法，許多重要的技術(shù)參數(shù)的測(cè)量均由廠家自行驗(yàn)證，不利于在整個(gè)行業(yè)內(nèi)形成統(tǒng)一規(guī)范的表1爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀技術(shù)參數(shù)調(diào)查表對(duì)比111有有有有有有41個(gè)>1000顆量時(shí)/施壓到爆裂終止）4有有有器有是是121配備各質(zhì)量塊的質(zhì)量是kg）2有是是323卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀的測(cè)量原理如圖1所示。儀器主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、位移器等。儀器中待測(cè)樣品通自動(dòng)進(jìn)樣裝置自動(dòng)上樣到樣品測(cè)量平臺(tái)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓桿勻速運(yùn)動(dòng)，均勻施加設(shè)定的垂直作用力于被測(cè)膠囊上方，通過(guò)設(shè)置于膠囊下5方的力學(xué)傳感器，測(cè)量膠囊在被壓破瞬間的壓力，得到煙用膠囊的顆粒強(qiáng)度指標(biāo)以及膠囊的形變量指標(biāo)。壓力傳感器的功能是測(cè)量膠囊樣品所承受的壓力，其一端與裝置的底座固定，另一端與樣品平臺(tái)連接固定。電機(jī)的功能是通過(guò)絲杠帶動(dòng)樣品壓桿向下移動(dòng)，對(duì)樣品進(jìn)行壓力加載。位移傳感器的功能是檢測(cè)樣品壓桿移動(dòng)的距離，從而計(jì)算膠囊樣品加載力過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的位移量。位移傳感器由兩個(gè)可以相互滑動(dòng)的元件組成，位移傳感器的一端固定在平臺(tái)固定塊上，另一端固定在平臺(tái)移動(dòng)塊上，當(dāng)樣品壓桿處于初始位置并開始逐漸接近膠囊樣品，至壓桿接觸到膠囊樣品時(shí)，壓力傳感器感知壓力，此時(shí)系統(tǒng)記錄的壓力初始距離為L(zhǎng)1，電動(dòng)平臺(tái)繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)直至將膠囊樣品壓碎，此時(shí)壓力傳感器記圖1卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀的測(cè)量原理卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀由自動(dòng)進(jìn)料裝置、測(cè)試單元、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集、處理、控制系統(tǒng)等組成，其系統(tǒng)組成框圖如圖2所示。其中，控制／采集卡是計(jì)算機(jī)控制儀器硬件、采集測(cè)試數(shù)據(jù)的設(shè)備。在測(cè)量過(guò)程中，樣品從料斗逐個(gè)進(jìn)入測(cè)試頭，通過(guò)系統(tǒng)測(cè)試后，排料清潔機(jī)構(gòu)工作將樣品殘?jiān)腿胧占兄校瑫r(shí)完成測(cè)試頭的清潔。系統(tǒng)測(cè)試的數(shù)據(jù)會(huì)實(shí)時(shí)顯示在電腦屏幕上，同時(shí)軟件設(shè)計(jì)了詳盡的操作提示和實(shí)時(shí)、圖文并茂的結(jié)果顯示，使用戶能夠輕松地輸入數(shù)據(jù)和控制儀器的運(yùn)行。自動(dòng)下料和清潔裝置大大減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高6圖2卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀系統(tǒng)框圖廠家1爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀器由料斗、機(jī)箱、測(cè)試頭三大部分組成。在機(jī)箱的前面板左側(cè)設(shè)置有USB口和打印機(jī)，右側(cè)是測(cè)試頭（測(cè)試頭分為前門、壓縮機(jī)構(gòu)和料盒三部分如圖3所示。平板電腦位于儀器左上部，在儀圖3CTS-III爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀71)工作環(huán)境溫度：+10℃~+40℃;廠家1爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀器的測(cè)量機(jī)構(gòu)如圖4所示。在壓頭之下有一個(gè)接料裝置——載物臺(tái)，下料時(shí)下料管下降并將樣品放到載物臺(tái)中央?yún)^(qū)域，然后下料管退回初始位置。載物臺(tái)和傳感器剛性連接，壓頭在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下壓縮樣品直到壓破。壓頭初始位置距離壓物臺(tái)有一定距離。樣品壓爆后，然后后退到初始位圖4CTS-III爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀器的測(cè)量機(jī)構(gòu)廠家2卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀由自動(dòng)分煙裝置、測(cè)量模塊、自動(dòng)控制系統(tǒng)和測(cè)量軟件系統(tǒng)等組成，如圖5所示。在測(cè)量過(guò)程中，批量樣品放入自動(dòng)分煙裝置區(qū)分單支樣品后，通過(guò)強(qiáng)度測(cè)量單元進(jìn)行測(cè)試，最后落入放置在機(jī)座中的樣8圖5HJBC-I卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀系統(tǒng)圖隨后由推樣桿將不同長(zhǎng)度卷煙推到標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量位置，推樣桿前進(jìn)距離可由程序自動(dòng)調(diào)整，保證不同長(zhǎng)度卷煙測(cè)量位置始終在樣品指定部位。樣品到位后，通過(guò)伺服電機(jī)控制下壓頭運(yùn)動(dòng)，通過(guò)底部壓力傳感器檢測(cè)施加壓力。從而計(jì)算出樣圖6強(qiáng)度測(cè)試模塊9廠家3卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀如圖7所示，主要由測(cè)量平臺(tái)、觸摸顯示屏、1)測(cè)量平臺(tái)：用于測(cè)量待測(cè)膠囊濾棒樣品。測(cè)量樣品通過(guò)推桿推送到測(cè)量托盤上，樣品壓桿下壓樣品，通過(guò)壓力傳感器和光柵尺測(cè)量樣品的強(qiáng)度2)觸摸顯示屏：儀器人機(jī)交互，上位機(jī)軟件界面顯示、參數(shù)設(shè)置、儀器校7)急停開關(guān)：儀器出現(xiàn)嚴(yán)重故障或緊急情況下，按下急停開關(guān)儀器立即停圖7CAT100卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀2)可測(cè)量膠囊濾棒/卷煙直徑：4.5m在恒速加壓的條件下，對(duì)試樣施加垂直方向的壓力，將爆珠試樣或試樣中受的壓力和相應(yīng)的形變量，可使用自動(dòng)記錄系統(tǒng)獲得一條完整的壓力-形變量曲記錄壓力值達(dá)到最大時(shí)的形變量作為最大形變量。記錄壓力值達(dá)到0.1N時(shí)壓板 或 L?L L?LFc?F0ε計(jì)算所有試樣的算術(shù)平均值，最大值，最小值，標(biāo)準(zhǔn)偏差和變異系數(shù)。按環(huán)境溫度和濕度可能會(huì)影響爆珠的力學(xué)性能和產(chǎn)品整體的穩(wěn)定性，爆珠的試驗(yàn)速度的大小可能會(huì)引起爆珠壓破強(qiáng)度的改變，試驗(yàn)機(jī)的速度公差是保證試驗(yàn)機(jī)測(cè)試時(shí)速度設(shè)置精度的重要參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)中要求為“試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)速度設(shè)置初始?jí)毫Φ哪康氖谴_定形變量開始計(jì)算的起點(diǎn)和樣品直徑測(cè)量的開始點(diǎn)，因此預(yù)壓力的大小是影響。初始?jí)毫τ绊懺嚇拥膲嚎s前直徑，初始?jí)毫υ缴舷聣嚎s板是用于壓縮卷煙爆珠的機(jī)構(gòu)，用于均勻的施加壓力，壓板的平整度和垂直度會(huì)影響爆珠的壓破強(qiáng)度。爆珠強(qiáng)度測(cè)定時(shí)，保證壓板大于爆珠即可，而測(cè)定濾棒中爆珠時(shí)，由于濾棒測(cè)試區(qū)域較大，壓板的尺寸會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果壓力傳感器用于測(cè)量卷煙爆珠最大壓破強(qiáng)度，其分辨力、精度直接影響測(cè)爆珠檢定設(shè)備的采樣頻率是指單位時(shí)間內(nèi)能夠采集的樣本信號(hào)數(shù)量，采樣頻率越高，采集的樣本信號(hào)數(shù)量就越多。采樣頻率必須大于被采樣信號(hào)帶寬的兩倍，另外一種等同的說(shuō)法是奈奎斯特頻率必須大于被采樣信號(hào)的帶寬。如果信號(hào)的帶寬是100Hz，那么為了避免混疊現(xiàn)象采樣頻率必須大于200Hz。換句話說(shuō)就是采樣頻率必須至少是信號(hào)中最大頻率分量頻率的兩倍，否則就不能從廠家2等。雖然不同廠家生產(chǎn)的爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀均有不同，但基本原即利用施壓裝置對(duì)爆珠進(jìn)行恒速壓破，利用位移傳感器和壓力傳感器測(cè)量爆珠的形變量和壓破強(qiáng)度。爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀主要由以下部件組成：壓縮裝置、壓力的測(cè)定和記錄裝置、形變量的測(cè)定和記錄裝置。圖8是一臺(tái)爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀的1.驅(qū)動(dòng)電機(jī)2.精密絲杠模組3.位移傳感器4.樣品壓頭5.樣品平臺(tái)6.壓力傳感器7.基座圖8爆珠強(qiáng)度測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)示意圖爆珠的力學(xué)性能是爆珠卷煙產(chǎn)品最重要的物理指標(biāo)，由于爆珠生產(chǎn)工藝和材料的不同，導(dǎo)致爆珠強(qiáng)度存在差異，爆珠的壓破強(qiáng)度直接影響用戶的消費(fèi)體驗(yàn)，強(qiáng)度過(guò)大會(huì)導(dǎo)致抽吸時(shí)爆珠捏破困難，強(qiáng)度過(guò)小則在生產(chǎn)加工和運(yùn)輸包裝過(guò)程中容易發(fā)生破損。煙用爆珠由芯材和包裹芯材的壁材兩部分組成，影響爆珠力學(xué)性能的主要因素是爆珠的壁材材料和狀態(tài)，爆珠的壁材一般有植物膠（海藻酸鈉、阿拉伯膠、卡拉膠等）和動(dòng)物膠兩類，兩類壁材對(duì)于環(huán)境條件都具有很高的敏感性，因此，爆珠的加工和儲(chǔ)運(yùn)都需要嚴(yán)格的控制環(huán)境溫度和濕度，以保證爆珠的力學(xué)性能和產(chǎn)品整體性能的穩(wěn)定。為了考察環(huán)境條件對(duì)爆珠力學(xué)性能的影響，研究了爆珠樣品調(diào)節(jié)的合適條件和不同溫濕度、儲(chǔ)存時(shí)間條件下爆珠的力學(xué)性能，旨在提出適用于爆珠產(chǎn)品加工、使用和儲(chǔ)存的合適環(huán)境煙用爆珠樣品信息如表2所示，樣品均為市場(chǎng)在用爆珠產(chǎn)品，壁材包括植爆珠濾棒樣品為含有對(duì)應(yīng)爆珠樣品的未分切濾棒，每個(gè)分切單元含有1粒表2爆珠樣品信息樣品壁材生產(chǎn)工藝直徑/mmA植物膠冷凝法B動(dòng)物膠冷凝法C海藻酸鈉，阿拉伯膠，卡拉膠乳化法3.0D明膠，槐豆膠，卡拉膠、果膠、阿拉伯膠冷凝法3.0E紅藻膠、褐藻膠、改性纖維素、卡拉膠冷凝法3.1F瓊脂冷凝法3.5CST-1000型煙用膠囊顆粒強(qiáng)度檢測(cè)儀（合肥眾沃公司恒溫恒濕箱設(shè)置三個(gè)實(shí)驗(yàn)條件（表3每個(gè)樣品2組，打開包裝取出稱重后直接放置在恒溫恒濕箱中，每隔24h取出稱重一次，稱重后馬上放回恒溫恒濕箱，重復(fù)至96h為止，記錄每次稱重每組樣品的質(zhì)量，以質(zhì)量變化率（質(zhì)量變化率=（樣表3樣品平衡調(diào)節(jié)的條件123在-20°C~50°C的范圍內(nèi)，每隔10°C設(shè)置一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件，其中10°C~50°C的實(shí)驗(yàn)在恒溫恒濕箱中保持60%的相對(duì)濕度對(duì)樣品進(jìn)行調(diào)節(jié)，-20°C~0°C的實(shí)驗(yàn)在冰箱中對(duì)樣品進(jìn)行調(diào)節(jié)，所有樣品均調(diào)節(jié)48h，取出后在3分鐘內(nèi)測(cè)試完直徑16.0mm；測(cè)試環(huán)境溫度（22±2）°C,相對(duì)濕度(60±5)%；以壓恒重實(shí)驗(yàn)的目的是確定爆珠在不同溫濕度條件下達(dá)到平衡的時(shí)間，爆珠的的差異，爆珠的包裝，一般是使用加蓋塑料密封蓋的塑料瓶，有一定的隔絕濕度能力，但不是絕對(duì)密封，因此爆珠的初始濕度會(huì)跟加工環(huán)境條件有一定的差度條件下，6個(gè)樣品的質(zhì)量隨時(shí)間均呈減少趨勢(shì)，24h后基本趨于一致，但仍略樣品質(zhì)量隨時(shí)間增加而增加，A、B、D樣品質(zhì)量隨時(shí)間增加減少，F(xiàn)樣品質(zhì)量在60%濕度條件下，所有爆珠樣品的質(zhì)量均隨時(shí)間增加而增加，24h后趨于一致，48h后基本完全達(dá)到恒重，所有的爆珠樣品在60%濕度的平衡條件下，均通過(guò)吸濕達(dá)到平衡狀態(tài)，由以上結(jié)果可見(jiàn)，爆珠樣品的初始濕度在50%~60%之間。從達(dá)到溫濕度平衡的角度，爆珠的調(diào)節(jié)條件設(shè)置為“溫度(22±1)°C,相對(duì)濕圖9爆珠質(zhì)量隨時(shí)間的變化（溫度(22±1)°C，相對(duì)濕度(40±3)%）圖10爆珠質(zhì)量隨時(shí)間的變化（溫度(22±1)°C，相對(duì)濕度(50±3)%）圖11爆珠質(zhì)量隨時(shí)間的變化（溫度(22±1)°C，相對(duì)濕度(60±3)%）圖12~14是爆珠濾棒的恒重實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可見(jiàn)爆珠濾棒的初始濕度在60%左右，在60%濕度條件下，爆珠濾棒的恒重時(shí)間與爆珠一致，24h時(shí)質(zhì)量趨于一致，48h時(shí)基本達(dá)到恒重?？梢?jiàn)，包裹絲束和濾棒成形紙的爆珠的吸濕和放濕能力與裸露的爆珠沒(méi)有明顯差異，爆珠濾棒和爆珠樣品達(dá)到溫濕度平衡的調(diào)節(jié)圖12爆珠濾棒質(zhì)量隨時(shí)間的變化（溫度(22±1)°C，相對(duì)濕度(40±3)%）圖13爆珠濾棒質(zhì)量隨時(shí)間的變化（溫度(22±1)°C，相對(duì)濕度(50±3)%）圖14爆珠濾棒質(zhì)量隨時(shí)間的變化情況（溫度(22±1)°C，相對(duì)濕度(60±3)%）爆珠的壓破強(qiáng)度是指在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法規(guī)定的條件下，爆珠破裂前所能承受的最大壓力，壓破強(qiáng)度衡量的是爆珠壓破所需的最大力，與消費(fèi)者抽吸時(shí)捏破爆珠的感受相關(guān)性最大。爆珠壁材的含水量隨濕度的增加而增加，而含水量是決定壁材力學(xué)性能的關(guān)鍵因素，因?yàn)楸诓闹械乃制鸬降氖窃鏊艿淖饔?，水分子與壁材本身的高分子的羥基之間通過(guò)氫鍵結(jié)合而影響其力學(xué)性能，表4是三個(gè)調(diào)節(jié)環(huán)境條件下爆珠壓破強(qiáng)度隨時(shí)間的變化測(cè)試結(jié)果，爆珠的壓破強(qiáng)度隨調(diào)節(jié)時(shí)間的增加，沒(méi)有明顯的變化趨勢(shì)，表明爆珠在很短的調(diào)節(jié)時(shí)間內(nèi)已經(jīng)達(dá)到濕度平衡，其含水量不再發(fā)生變化；經(jīng)過(guò)24h的調(diào)節(jié)后，大部分樣品的壓破強(qiáng)度都隨濕度的增加而增加，表明爆珠的壓破強(qiáng)度在40%~60%的濕度范圍是是隨表4爆珠壓破強(qiáng)度隨時(shí)間的變化測(cè)試結(jié)果樣品相對(duì)濕度/%壓破強(qiáng)度/N0h24h48h72h96h409.49.1A40B40C40D40E40F爆珠的壓破形變率表征的是爆珠破裂時(shí)每單位直徑的減少量，以壓破時(shí)形變量與爆珠直徑的比值表示，直觀的表現(xiàn)是抽吸時(shí)捏破爆珠過(guò)程的長(zhǎng)短。表5是爆珠的壓破形變率隨時(shí)間和調(diào)節(jié)濕度的變化測(cè)試結(jié)果，可以看出，壓破形變率的受濕度和時(shí)間的影響與壓破強(qiáng)度趨勢(shì)一致，隨著調(diào)節(jié)時(shí)間的增加壓破形變表5爆珠壓破形變率隨時(shí)間的變化測(cè)試結(jié)果樣品相對(duì)濕度壓破形變率/%/%0h24h48h72h96h4039.132.631.333.832.7A36.432.339.137.737.337.638.94029.625.124.322.021.0B4029.129.637.025.827.934.529.526.632.827.827.634.224.827.532.8C4033.137.054.134.939.851.335.337.351.033.341.851.0D4052.654.150.952.954.648.952.348.749.552.954.149.051.854.849.4E4047.750.958.349.853.051.252.458.848.552.053.851.350.553.449.5F58.358.357.661.558.162.658.062.457.063.2彈性指數(shù)表征的是爆珠的彈性，以壓破強(qiáng)度與壓破形變率的比值表示，其值越大，使爆珠發(fā)生一定彈性變形的力也越大，即爆珠剛度越大，亦即在一定壓力作用下，發(fā)生彈性變形越小，彈性指數(shù)能夠直觀的反映爆珠被捏破的難易程度。表6是爆珠的彈性指數(shù)隨時(shí)間和濕度的變化情況，可見(jiàn)隨調(diào)節(jié)時(shí)間的增加，三個(gè)濕度條件下爆珠的彈性指數(shù)沒(méi)有明顯的變化，這一結(jié)果與壓破強(qiáng)度和形變率的結(jié)果是一致的；隨著調(diào)節(jié)濕度的增加，爆珠的彈性指數(shù)呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì)，表明隨著爆珠含水量的增加，爆珠的彈性變好，剛度變小，一定的壓力整體來(lái)看，爆珠的壓破強(qiáng)度、壓破形變率和彈性指數(shù)在設(shè)定的實(shí)驗(yàn)條件下隨時(shí)間和濕度的變化沒(méi)有較大的差異，說(shuō)明在40%~60%的濕度范圍內(nèi)，爆珠具表‘爆珠彈性指數(shù)隨時(shí)間的變化測(cè)試結(jié)果樣品相對(duì)濕度/%彈性指數(shù)0h24h48h72h96h400.250.270.280.280.28A0.250.260.250.260.280.250.25400.470.480.500.530.52B0.450.500.450.470.480.470.450.440.430.45400.370.380.390.380.38C0.380.370.360.360.380.370.340.330.340.33400.270.280.270.280.28D0.260.270.280.270.280.270.260.250.260.254060.260.25E40.23400.300.330.330.330.34F0.310.320.310.310.320.300.300.300.300.30煙用爆珠的實(shí)際使用和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中,溫度的波動(dòng)范圍遠(yuǎn)大于濕度的波動(dòng)，同一個(gè)爆珠卷煙產(chǎn)品，要經(jīng)受住北方的嚴(yán)寒和南方的酷暑，因此，煙用爆珠應(yīng)能隨環(huán)境溫度的變化維持力學(xué)性能的穩(wěn)定。圖15是爆珠壓破強(qiáng)度隨調(diào)節(jié)溫度的變化情況，可見(jiàn)B樣品和F樣品的壓破強(qiáng)度隨溫度有較大的波動(dòng)，其余樣品在20℃以下波動(dòng)較為明顯，爆珠的壓破強(qiáng)度對(duì)于低溫的敏感程度大于高溫，一方面是因?yàn)?0℃~50℃的溫度條件下，調(diào)節(jié)濕度均為60%，而10℃以下的實(shí)驗(yàn)沒(méi)有維持環(huán)境濕度，干燥條件下，壁材中的含水量明顯降低，導(dǎo)致強(qiáng)度變低，另一方面，低溫下，爆珠壁材中蛋白質(zhì)分子的活性降低，部分爆珠會(huì)結(jié)凍，也會(huì)圖15爆珠壓破強(qiáng)度隨調(diào)節(jié)溫度的變化情況理論上，爆珠在低溫下脆性大，高溫下更加柔韌，因此形變率應(yīng)該是隨溫度升高而增加，圖16是爆珠壓破形變率隨調(diào)節(jié)溫度的變化情況，從結(jié)果看來(lái)，-20℃時(shí)爆珠的形變率反而較大，這是因?yàn)榻?jīng)過(guò)-20℃調(diào)節(jié)后的爆珠，基本上都處于結(jié)凍狀態(tài)，發(fā)生的形變接近脆性形變，而且多數(shù)爆珠從-20℃到22℃的環(huán)境中，由于溫度變化劇烈，在測(cè)試前已經(jīng)破裂。多數(shù)樣品在10℃~40℃的調(diào)節(jié)溫度下壓破形變率基本一致，4個(gè)樣品的壓破形變率在50℃時(shí)明顯減小，1個(gè)樣品明顯增加，說(shuō)明過(guò)高的溫度會(huì)引起爆珠壁材的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變響與壓破強(qiáng)度和壓破形變率一致，-20℃條件下的彈性指數(shù)最小，由于此時(shí)發(fā)生的是脆性形變，因此該條件下的彈性指數(shù)意義不大，10℃~40℃的調(diào)節(jié)溫度下彈性指數(shù)變化不大，在這一溫度范圍內(nèi)多數(shù)樣品的彈性指數(shù)隨溫度增加而增加，有較大的波動(dòng)，尤其是低溫對(duì)爆珠的影響較大，一旦經(jīng)歷低溫條件，即使回到常溫下，爆珠的力學(xué)性能也不能恢復(fù)，在10℃~40℃的環(huán)境溫度下，爆珠具有圖17爆珠彈性指數(shù)隨調(diào)節(jié)溫度的變化情況（1）爆珠和爆珠濾棒在“溫度(22±1)（2）爆珠的壓破強(qiáng)度、壓破形變率和彈性指數(shù)在40%~60%相對(duì)濕度范圍內(nèi)隨時(shí)間和濕度的變化沒(méi)有較大的差異，在該濕度范圍內(nèi)，爆珠具有良好的力（3）極限溫度條件（低于10℃,高于40℃)對(duì)（4）在10℃~40℃的環(huán)境溫度下，爆珠的壓破強(qiáng)度、壓破形變率和彈性指試驗(yàn)速度一方面影響測(cè)試時(shí)壓縮板與試樣接觸時(shí)的沖量，另一方面會(huì)影響壓力和應(yīng)變量記錄裝置的采樣準(zhǔn)確度。調(diào)研的文獻(xiàn)資料中，對(duì)于恒速試驗(yàn)，一度差異較大，為了考察試驗(yàn)速度對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，選擇5個(gè)規(guī)格爆珠樣品，按照表6設(shè)置了測(cè)試速度水平，對(duì)樣品分別進(jìn)行了測(cè)試。每個(gè)速度水平測(cè)試的表‘測(cè)試速度水平測(cè)試速度（mm/min）20304050607090200250壓破強(qiáng)度隨著測(cè)試速度的升高略有增加，但總體變化不明顯，爆珠樣品本身的差異影響了隨測(cè)試速度增加引起的壓破強(qiáng)度的差異，如圖18所示。壓破強(qiáng)度變異系數(shù)在不同的速度范圍內(nèi)呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律，大部分樣品的壓破強(qiáng)度從10mm/min到40mm/min呈增加趨勢(shì)，但總體變化不明顯，不同樣品的測(cè)試圖18爆珠壓破強(qiáng)度隨測(cè)試速度的變化情況圖19爆珠壓破強(qiáng)度變異系數(shù)隨測(cè)試速度的變化情況壓破形變率隨著測(cè)試速度的升高總體變化不明顯，如圖20所示。壓破形變率變異系數(shù)的結(jié)果與壓破強(qiáng)度變異系數(shù)的結(jié)果一致，從10mm/圖20爆珠壓破形變率隨測(cè)試速度的變化情況圖21爆珠壓破形變率變異系數(shù)隨測(cè)試速度的變化情況圖22是彈性系數(shù)隨測(cè)試速度的變化趨勢(shì)，可見(jiàn)有三個(gè)樣品的彈性系數(shù)隨著測(cè)試速度的升高呈增加趨勢(shì)。彈性系數(shù)變異系數(shù)隨測(cè)試速度增加沒(méi)有明顯的差圖22彈性系數(shù)隨測(cè)試速度的變化情況圖23爆珠彈性系數(shù)變異系數(shù)隨測(cè)試速度的變化情況為了考察測(cè)試速度的增加是否會(huì)對(duì)爆珠產(chǎn)生破壞，統(tǒng)計(jì)了每組樣品中離群值的個(gè)數(shù)，如圖24所示，離群值個(gè)數(shù)和出現(xiàn)的幾率隨著測(cè)試速度的升高略有增圖24離群值隨測(cè)試速度的變化情況數(shù)據(jù)間距大，離最高點(diǎn)偏差就大。施壓速度慢，數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)間距小，離最高點(diǎn)偏差也小。因此，從數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確的角度考慮，應(yīng)盡量選擇較低的測(cè)試速測(cè)試速度是影響測(cè)試時(shí)間的主要因素，因此，在合理的范圍內(nèi)，應(yīng)盡量增加測(cè)試速度以提高測(cè)試效率，圖26是不同測(cè)試速度測(cè)試100圖，假設(shè)接觸爆珠后壓縮過(guò)程的理論行程3mm，理論用時(shí)差異較大，由于爆珠測(cè)試的行程主要是壓板接觸前的行程，而壓板接觸爆珠后的行程很短，因此實(shí)圖26爆珠強(qiáng)度測(cè)試用時(shí)分析圖爆珠受壓時(shí)的沖量與受壓時(shí)間相關(guān)，由于測(cè)試速度的不同，受壓時(shí)間也有較大的差異，因此，不同測(cè)試速度的理論沖量（I=F*t）差異較大，為了考察沖量對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，計(jì)算了一個(gè)爆珠樣品在不同測(cè)試速度時(shí)的理論沖量，與圖27不同速度測(cè)試的壓破強(qiáng)度與理論沖量的對(duì)比圖（1）壓破強(qiáng)度變異系數(shù)在不同的速度范圍內(nèi)呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律，大部分樣品的壓破強(qiáng)度從10mm/min到40mm/min呈增加趨勢(shì)，但總體變化不明顯，（2）壓破形變率變異系數(shù)的結(jié)果與壓破強(qiáng)度變異系數(shù)的結(jié)果一致，從（3）部分樣品的彈性系數(shù)隨著測(cè)試速度的升高呈增加趨勢(shì)，彈性系數(shù)變異（4）離群值個(gè)數(shù)和出現(xiàn)的幾率隨著測(cè)試速度的升高略有增加，速度（6）從數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確的角度考慮，應(yīng)盡量選擇較低的測(cè)試速度。綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，參考相關(guān)恒速加載的強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中測(cè)試設(shè)置初始?jí)毫Φ哪康氖谴_定形變量開始計(jì)算的起點(diǎn)和樣品直徑測(cè)量的開始點(diǎn)，初始?jí)毫Σ⒉皇穷A(yù)壓力，本標(biāo)準(zhǔn)方法中不允許對(duì)爆珠施加預(yù)壓力。初始?jí)毫?yīng)大于儀器的測(cè)量分辨力但又不應(yīng)過(guò)大，過(guò)大的初始?jí)毫?huì)影響形變量的測(cè)試結(jié)果。圖28是使用測(cè)量分辨力為0.08N的設(shè)備測(cè)量三個(gè)樣品的壓破強(qiáng)數(shù)據(jù)曲線，圖29是將0-0.2N范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)放大后的曲線，可以看出施壓前的信號(hào)噪聲都在0.08N（圖中黑線）范圍內(nèi)，綜合考慮現(xiàn)有儀器設(shè)備參數(shù)后，標(biāo)準(zhǔn)中將初始?jí)毫Φ脑O(shè)置規(guī)定為“以0.1N作為初始?jí)毫?，記錄壓力值達(dá)到0.1N圖28三個(gè)樣品的壓破強(qiáng)度曲線圖29三個(gè)樣品的壓破強(qiáng)度曲線（0-0.2N范圍）爆珠強(qiáng)度測(cè)定時(shí)，保證壓板大于爆珠即可，而測(cè)定濾棒中爆珠時(shí)，由于濾棒測(cè)試區(qū)域較大，壓板的尺寸會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果造成影響，表7是不同直徑壓板測(cè)試同一爆珠濾棒樣品的測(cè)試結(jié)果，隨直徑的增加，壓破強(qiáng)度增加，因此，應(yīng)規(guī)定壓板的尺寸，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了壓板為圓形，文獻(xiàn)“人手指的寬度及各節(jié)長(zhǎng)度的測(cè)量”中的結(jié)果表明男性手指食指寬度平均值18.4mm，女性手指食指寬度平均值16.5mm，參考人手指的寬度，將壓縮板直徑設(shè)置為16.0mm，標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定為表7不同直徑壓板測(cè)試同一爆珠濾棒樣品的測(cè)試結(jié)果序號(hào)樣品量壓板直徑（mm）強(qiáng)度（N）形變量（mm）15029.6992.42125027.5442.377350823.0222.327壓縮裝置一般有上下兩塊壓板構(gòu)成，用于均勻的施加壓力，壓板應(yīng)足夠平整，且不能有凹槽或者開孔，避免施壓時(shí)對(duì)爆珠造成破壞，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)壓板的要求為“對(duì)試樣施加變形負(fù)荷的兩塊硬化鋼質(zhì)壓縮板應(yīng)能對(duì)試樣軸向加荷，兩板彼此平行且垂直于加荷軸，與軸向偏差在1：1000之內(nèi)，同時(shí)通過(guò)拋光的壓板在檢測(cè)時(shí)不易實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中要求的軸向偏差為1:1000的準(zhǔn)確測(cè)量，項(xiàng)目組壓緊下壓縮板時(shí)的最大位移偏差為0.016mm，按照公式（5）計(jì)=1圖30軸向偏差轉(zhuǎn)換成位移偏差測(cè)量原理（上壓縮板直徑寫成L）壓力傳感器固定在下壓縮板上，用于測(cè)量上壓縮板壓破爆珠的最大壓力。表8為調(diào)研現(xiàn)有設(shè)備壓力傳感器的參數(shù)表，包括壓力傳感器量程、壓破強(qiáng)度測(cè)參考現(xiàn)有設(shè)備以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為實(shí)現(xiàn)通用技術(shù)條件的統(tǒng)一，兼顧每個(gè)廠家儀器的特點(diǎn)，要求壓力傳感器的測(cè)量范圍應(yīng)滿足0.1~100N，測(cè)量精度0.1~100N范表8壓力傳感器的參數(shù)表采樣頻率，也稱為采樣速度或者采樣率，定義了單位時(shí)間內(nèi)從連續(xù)信號(hào)中提取并組成離散信號(hào)的采樣個(gè)數(shù)。采樣過(guò)程產(chǎn)生一系列的數(shù)字，稱為樣本。樣本代表了原來(lái)的信號(hào)。每一個(gè)樣本都對(duì)應(yīng)著測(cè)量這一樣本的特定時(shí)間點(diǎn)，而采樣間隔的倒數(shù)，1/T即為采樣頻率，fs，其單位為樣本/秒，即赫茲(hert為15N，平均破裂形變量為1mm，則施壓時(shí)間t=1/20*60=3s，在分辨力滿足0.1N的情況下，假設(shè)壓破強(qiáng)度從0N連續(xù)變化至15N，則3s內(nèi)共有150個(gè)（15/0.1）強(qiáng)度值，每秒強(qiáng)度數(shù)據(jù)50個(gè)（150/3采樣速率應(yīng)至少為數(shù)據(jù)變化2）爆珠濾棒：施壓速度20mm/min，個(gè)（42/0.1）強(qiáng)度值，每秒強(qiáng)度數(shù)據(jù)35個(gè)（420/12采綜合，施壓過(guò)程中的強(qiáng)度數(shù)據(jù)并非線性連續(xù)變化，剛開始施壓階段強(qiáng)度變化緩慢，隨著施壓強(qiáng)度增加，強(qiáng)度變化較快，0.1N的分辨力要求對(duì)施壓全過(guò)程都要滿足，因此建議采樣速率至少提升至500Hz以上，結(jié)合三家廠家采樣頻率大小，初步選擇1000Hz作為壓力傳感器的采樣頻率。表9采樣頻率參數(shù)表廠家采樣頻率本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用于恒速施壓測(cè)定卷煙爆珠、含有爆珠的卷煙或煙用濾棒壓本標(biāo)準(zhǔn)適用于卷煙爆珠、含有爆珠的卷煙和下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，用于煙用濾棒內(nèi)的囊狀材料，在外力作用下在規(guī)定條件下進(jìn)行擠壓，爆珠試樣或卷煙、濾棒在試驗(yàn)過(guò)程中，產(chǎn)生壓力和試驗(yàn)速度的單元，應(yīng)具在試驗(yàn)過(guò)程中，測(cè)定儀的兩壓板相互接近的速在恒速加壓的條件下，對(duì)試樣施加垂直方向的壓力濾棒試樣中爆珠壓縮至破裂，測(cè)定破裂時(shí)的最大圖1典型的壓力-形變量曲線儀器銘牌、標(biāo)志應(yīng)清晰、完整；表面不應(yīng)有污損、裂縫、變形現(xiàn)象；金屬零件不應(yīng)有銹蝕及機(jī)械損傷；緊固件、接插件應(yīng)牢固可靠；開關(guān)、按鈕應(yīng)靈活（1）施壓?jiǎn)卧聣嚎s板應(yīng)水平，上壓縮板與下壓縮板軸向偏差在1:1000（3）復(fù)位狀態(tài)下，上壓縮板與下壓縮板之間應(yīng)保持不小于15mm的間距；上壓縮板加荷軸裸露部分長(zhǎng)度不應(yīng)小于10mm，用于安裝外部速度測(cè)量裝置，且（1）結(jié)合卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、電器控制特點(diǎn)及使用特點(diǎn)，分析卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀需重點(diǎn)關(guān)注的計(jì)量性能指標(biāo)，特別是對(duì)該儀器檢測(cè)結(jié)果有顯著影響計(jì)量性能指標(biāo)（施壓速度、施壓力值、上下壓縮板、軸向偏差等）（2）根據(jù)已確定檢定項(xiàng)目的特點(diǎn)，研究適用于卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀的檢定方法，包括研制速度校準(zhǔn)裝置和壓力校準(zhǔn)裝置，選擇適用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具，確（3）按照J(rèn)JF1002-2010《國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程編寫規(guī)則》的要求，結(jié)合YQ-CLT3—2020《卷煙爆珠壓破強(qiáng)度的測(cè)定恒速加壓法》及卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)技術(shù)參數(shù)，對(duì)卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀的計(jì)量性能要求，通用技術(shù)要求，在首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢驗(yàn)時(shí)的要求、計(jì)量器具要求、檢定條件、檢定項(xiàng)目、檢定方法、檢定結(jié)果的處理、檢定周期進(jìn)行明確規(guī)定，完成《卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀檢定規(guī)程技術(shù)路線如圖31所示，項(xiàng)目組開展制定檢定的爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀的技術(shù)參數(shù)和儀器測(cè)量指標(biāo)。分析爆珠測(cè)量時(shí)影響爆珠強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果的關(guān)鍵因素，確定所需要檢定的項(xiàng)目和檢定方法。上壓縮板的下壓速度和施加到爆珠上的壓力大小是爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀的兩個(gè)關(guān)鍵輸出指標(biāo)，因此研發(fā)基于位移和時(shí)間的速度校準(zhǔn)裝置用于校準(zhǔn)施壓速度，采用高精度等級(jí)的壓力需確定檢定的環(huán)境條件。項(xiàng)目組依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果確定所需檢定項(xiàng)目的偏差范圍。在合肥、鄭州、成都等地開展爆珠強(qiáng)度檢定規(guī)程項(xiàng)目對(duì)比性實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了壓力示值誤差實(shí)驗(yàn)、速度示值誤差實(shí)驗(yàn)、預(yù)壓力示值誤差實(shí)驗(yàn)、上下壓縮板直接測(cè)量、軸向偏差示值誤差實(shí)驗(yàn)。對(duì)實(shí)驗(yàn)處理進(jìn)行了處理，編制檢定規(guī)圖31卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀檢定規(guī)程技術(shù)路線首先根據(jù)前期的調(diào)研結(jié)果，明確了儀器在檢定時(shí)環(huán)境條件。根據(jù)：YQ-CL/T3-2020《卷煙爆珠壓破強(qiáng)度的測(cè)定恒速加壓法》中對(duì)爆珠強(qiáng)度測(cè)量的要求，73環(huán)境相對(duì)濕度滿足60±5）%3表11卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀檢定規(guī)程序號(hào)檢定項(xiàng)目性能要求1速度測(cè)量最大允許誤差試驗(yàn)速度設(shè)定值滿足（20±5）mm/min最大允許誤差為設(shè)定值的±10%2壓力測(cè)定單元的初始?jí)毫Γ?.1±0.01）N30.1~5N壓力測(cè)量最大允許誤差壓力測(cè)量最大允許誤差為±0.05N45~80N壓力測(cè)量最大允許誤差壓力測(cè)量最大允許誤差為標(biāo)準(zhǔn)值的±1%5上壓縮板直徑卷煙爆珠：直徑不小于16mm卷煙和煙用濾棒：上壓縮板直徑應(yīng)為16mm6下壓縮板直徑卷煙爆珠：應(yīng)大于或者等于上壓縮板卷煙和煙用濾棒：下壓縮板的尺寸應(yīng)大于或者等于上壓縮板并保證試樣不超過(guò)壓縮板。7位移測(cè)量最大允許誤差為標(biāo)準(zhǔn)值的±0.02mm8垂直度測(cè)量單元的軸線偏差上下壓縮板軸向偏差在1：1000之內(nèi)物理學(xué)中用速度來(lái)表示物體運(yùn)動(dòng)的快慢和方向，速度在數(shù)值上等于物體運(yùn)動(dòng)的位移跟發(fā)生這段位移所用的時(shí)間的比值，因此位移和時(shí)間的測(cè)量精度是校準(zhǔn)速度的主要依據(jù)。圖32是利用速度校準(zhǔn)裝置測(cè)量爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀施壓速度單元的原理圖。由于爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀內(nèi)部空間狹小，并且每個(gè)廠家生產(chǎn)的設(shè)備結(jié)構(gòu)和空間均不相同，給速度校準(zhǔn)的統(tǒng)一性帶來(lái)了困難。為解決以上問(wèn)題項(xiàng)目研制速度校準(zhǔn)裝置，主要由壓桿、陶瓷量塊、激光位移傳感器、控制系統(tǒng)、硬件定時(shí)器等部件組成，用于測(cè)量爆珠儀器的施壓速度。利用壓桿固定在爆珠儀器的上壓縮板上，壓桿跟隨上壓縮板運(yùn)動(dòng)，壓桿的端部配有陶瓷量塊作為測(cè)量基準(zhǔn)，解決了壓桿表面粗糙不平整影響測(cè)量結(jié)果的問(wèn)題。激光位移傳感器測(cè)量壓桿上的陶瓷量塊跟隨上壓縮板移動(dòng)的距離，系統(tǒng)內(nèi)部的硬件定時(shí)器記錄下壓該YQ-CLT3—2020《卷煙爆珠壓破強(qiáng)度的測(cè)定恒速加壓法》爆珠儀器的施壓速度的要求為設(shè)置試驗(yàn)速度至（20±5）mm/min，試驗(yàn)速度最大允許誤差應(yīng)在±10%之內(nèi)。使用速度校準(zhǔn)裝置標(biāo)準(zhǔn)器具校準(zhǔn)爆珠強(qiáng)度儀施壓速度時(shí)，試驗(yàn)速度設(shè)定值滿足（20±5）mm/min，最大允許誤差為設(shè)定值的±10%，則認(rèn)定該速度校準(zhǔn)裝置檢定器具應(yīng)滿足以下要求：速度測(cè)量范圍10圖32速度校準(zhǔn)裝置原理圖爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀的壓力測(cè)定單元工作時(shí)，上壓縮板對(duì)爆珠施加壓力使其破爆珠測(cè)量之前上壓縮板會(huì)對(duì)爆珠施加一定的初始?jí)毫?，初始?jí)毫Φ哪康氖谴_定形變量開始計(jì)算的起點(diǎn)和樣品直徑測(cè)量的開始點(diǎn)。因此爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀在使用過(guò)程中涉及的力有壓破強(qiáng)度和初始?jí)毫煞N，初始?jí)毫?shù)值較小一般為0.1N，上壓縮板的施力范圍最大可達(dá)100N，兩種力的大小跨度較大，若采用同一種檢定方法則誤差較大。經(jīng)項(xiàng)目組討論并結(jié)合各廠儀器的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析將0.1~100N的力分為三段進(jìn)行采用不同的方法進(jìn)行檢5~100N范圍的壓力采用研制的壓力校準(zhǔn)裝置進(jìn)行檢定。圖33為壓力校準(zhǔn)裝置工作原理圖，壓力校準(zhǔn)裝置主要由壓力傳感器、鋼珠、控制系統(tǒng)、顯示器等部分組成。壓力校準(zhǔn)裝置的傳感器固定在下壓縮板上，鋼珠放置在壓力傳感器上，鋼珠起到將壓力由面接觸轉(zhuǎn)化為點(diǎn)接觸減少了由于傳感器表面引起的測(cè)量誤差。上壓縮板對(duì)鋼珠施加壓力，壓力校準(zhǔn)裝置和爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀均顯示壓力示值，以壓力校準(zhǔn)裝置的壓力示值為標(biāo)準(zhǔn)值，爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀的壓力示值為測(cè)量值，若測(cè)量值的偏差在標(biāo)準(zhǔn)值的最大允許誤差之內(nèi)，則該壓力示值測(cè)量值符合要求選用量程應(yīng)不小于100mm，最大允許誤差應(yīng)滿足±0.1mm的游標(biāo)卡測(cè)定卷煙爆珠時(shí)上壓縮板直徑不小于16mm，下壓縮板的尺寸應(yīng)大于或者測(cè)定卷煙和煙用濾棒時(shí)上壓縮板直徑應(yīng)為16mm，下壓縮板的尺寸應(yīng)大于垂直度即上下壓縮板的軸向偏差，YQ-CLT3—2020《卷煙爆珠壓破強(qiáng)度的測(cè)定恒速加壓法》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了對(duì)試樣施加變形負(fù)荷的兩塊硬化鋼質(zhì)壓縮板應(yīng)能對(duì)試樣進(jìn)行垂直加荷，兩板彼此平行且垂直于加荷軸，與軸向偏差在1：1000之內(nèi)。3.5.2小節(jié)中已介紹將軸向偏差1:1000轉(zhuǎn)換為位移最大允許誤差為0.016mm。測(cè)量軸向偏差時(shí)分別選取2mm、5mm、10mm的標(biāo)準(zhǔn)量塊，將標(biāo)準(zhǔn)位置4，利用上壓縮板壓緊量塊，每個(gè)位置的測(cè)量均值的偏差在測(cè)量位移時(shí)選取2mm、5mm、10mm的標(biāo)準(zhǔn)量塊，將量塊依次放置在下壓縮板的中心位置，利用上壓縮板壓緊量塊，每個(gè)量塊的偏差在0.02以內(nèi)則檢定垂直度和位移檢定器具應(yīng)滿足以下要求：準(zhǔn)確度等級(jí)滿足2級(jí)，型號(hào)為圖34垂直度測(cè)量原理在《卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀通用技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)和檢定規(guī)程的制訂》項(xiàng)目研究過(guò)程中，我們通過(guò)對(duì)市場(chǎng)現(xiàn)有儀器的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)各廠家、型號(hào)的測(cè)定儀存在一定的差異性，且不易直接進(jìn)行速度的實(shí)時(shí)檢測(cè)，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)速度計(jì)量裝置，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)位移和時(shí)間的同步測(cè)量、記錄和運(yùn)算，以滿足對(duì)測(cè)定儀施壓速度的有效檢定。本裝置測(cè)量速度范圍在5-50mm/min，按照說(shuō)明書放置在爆度測(cè)定儀前面，利用自動(dòng)或者手動(dòng)模式測(cè)量出其實(shí)時(shí)施壓速度，可以實(shí)現(xiàn)多樣品連續(xù)速度測(cè)量，實(shí)時(shí)顯示速度和速度圖譜，覆蓋行業(yè)內(nèi)大部分爆珠施壓速度范圍。該裝置對(duì)爆珠強(qiáng)度儀施壓速度的測(cè)量由于速度是由位移和時(shí)間這兩個(gè)基礎(chǔ)物理量運(yùn)算而得來(lái)的，那么位移和時(shí)間的檢測(cè)則是測(cè)量速度的主要判斷依據(jù)。為了提高速度測(cè)量的準(zhǔn)確性，需要選擇合適的位移式傳感器以及時(shí)間計(jì)數(shù)方式，以實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的速度測(cè)量，首先是位移的檢測(cè)，針對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)位移傳感器開展了一系列調(diào)研。綜合調(diào)研結(jié)果可知，目前經(jīng)常應(yīng)用于位移式檢測(cè)的傳感器有長(zhǎng)度計(jì)、激光位移傳感器、光柵尺等技術(shù)，而用于嵌入式微控制器時(shí)間定時(shí)的方法主要有軟件定時(shí)器和硬件定時(shí)長(zhǎng)度計(jì)具有較高的精度且應(yīng)用廣泛，較多應(yīng)用于測(cè)量靜止物體之間的長(zhǎng)度、位置以及距離等，其次其測(cè)量范圍比較小，一般可移動(dòng)范圍在12mm-30mm，在計(jì)算機(jī)中才可采集，一般的嵌入式微控制器是無(wú)法采集此信號(hào)并做相應(yīng)處理的,而且由于其、運(yùn)動(dòng)范圍比較小，對(duì)垂直度要求較高，對(duì)被測(cè)物體的反向力比激光位移傳感器是利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。它由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。能夠比較精確的非接觸測(cè)量被測(cè)物體的位置、位移等變化。可以用于位移、厚度、振動(dòng)、距離、直徑等精密的幾何測(cè)量。激光位移傳感器以其廣泛的環(huán)境適應(yīng)性,超高的檢測(cè)頻率和精度,被廣泛應(yīng)用于手機(jī)檢測(cè),機(jī)械加工,汽車制造,精密儀器,鐵路鐵軌檢測(cè)以及科研教學(xué)等領(lǐng)域。激光測(cè)量原理是一種非接觸式測(cè)量原理。這種類型的傳感器特別適合測(cè)量快速的位移變化,且無(wú)需在被測(cè)物體上施加外力。而非接觸測(cè)量對(duì)于被測(cè)表面不允許接觸的情況,或者需要傳感器有超長(zhǎng)壽命的應(yīng)用領(lǐng)用意義重大。其非接觸式這個(gè)優(yōu)勢(shì)讓其在各種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的環(huán)境下大顯身手，高精度、寬量程，適合測(cè)量幅度較大的往返運(yùn)動(dòng)設(shè)備。但是其光電照射點(diǎn)受照射點(diǎn)材質(zhì)影響，材質(zhì)必須保證較高平整度，因此針對(duì)照射點(diǎn)材質(zhì)問(wèn)題，也展開了一系列調(diào)研，經(jīng)過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)白陶瓷量塊具有強(qiáng)度高、耐磨、耐酸堿、不導(dǎo)電、不導(dǎo)磁，可用于特殊場(chǎng)合，尺寸穩(wěn)定性好，可延長(zhǎng)檢定周期，其使用壽命是鋼制量塊的5-10倍，測(cè)量面光滑且研合性好，膨脹系數(shù)小，接近于鋼，可替代鋼制量塊。使用白陶瓷量塊作為基準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)可光柵尺在一些短距離電機(jī)運(yùn)動(dòng)中經(jīng)常用到，主要測(cè)量電機(jī)運(yùn)動(dòng)的位移或者速度。具有高精度、高量程，但是其結(jié)構(gòu)安裝復(fù)雜，影響測(cè)量精度的特點(diǎn)，因此和存在與長(zhǎng)度計(jì)等接觸式傳感器共同的垂直度和往返運(yùn)動(dòng)超量程反作用力損壞傳感器問(wèn)題，導(dǎo)致限位位置需要做好處理，防止超量程導(dǎo)致傳感器損壞等問(wèn)軟件定時(shí)器是用程序模擬出來(lái)的定時(shí)器，可以由一個(gè)硬件定時(shí)器模擬出成千上萬(wàn)個(gè)軟件定時(shí)器，這樣程序在需要使用較多定時(shí)器的時(shí)候就不會(huì)受限于硬件資源的不足，這是軟件定時(shí)器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。但由于軟件定時(shí)器是通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)的，其運(yùn)行和維護(hù)都需要耗費(fèi)一定的MCU資源，具有一定的延遲性。使用軟件定時(shí)器時(shí)往往會(huì)隨著計(jì)時(shí)的累加出現(xiàn)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，同時(shí)軟件定時(shí)器的精一般硬件定時(shí)器集成在MCU的內(nèi)部，有的可以使用外置的硬件定時(shí)器芯片，可以人為通過(guò)編程來(lái)設(shè)置硬件定時(shí)器的工作頻率，硬件定時(shí)器一旦設(shè)定好了工作頻率，只要上電，那么硬件定時(shí)器就會(huì)周期性的給MCU輸出一個(gè)中斷信號(hào)，稱這個(gè)中斷信號(hào)為時(shí)鐘中斷，很多嵌入式微控制器內(nèi)核已經(jīng)實(shí)現(xiàn)好了時(shí)鐘中斷對(duì)應(yīng)的服務(wù)程序，這個(gè)服務(wù)程序也稱之為時(shí)鐘中斷服務(wù)函數(shù)，既然硬件定時(shí)器周期性的給MCU產(chǎn)生時(shí)鐘中斷，那么對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序就可以被內(nèi)硬件延時(shí)利用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器芯片，或用微控制器內(nèi)部的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，對(duì)期信號(hào)(比如10ms)去觸發(fā)中斷，每10ms調(diào)用一次定時(shí)器中斷服務(wù)程序。在定時(shí)器中斷服務(wù)程序中加入計(jì)數(shù)變量，就可以得到任意的定時(shí)了。在10ms沒(méi)有到時(shí)，微控制器可以運(yùn)行其它程序，10ms到時(shí)再自動(dòng)進(jìn)去中斷服務(wù)程序以處理定通過(guò)以上調(diào)研可知，在位移采集方面：長(zhǎng)度計(jì)可以做到±0.2um的高精度測(cè)量，同時(shí)也帶來(lái)了短量程以及接觸式的缺點(diǎn)。激光位移傳感器既可以做到高精度測(cè)量，又有較大的可運(yùn)動(dòng)測(cè)量范圍，以及非接觸式測(cè)量避免損壞傳感器等優(yōu)勢(shì)，從而比較適合此裝置的位移測(cè)量，但是又有光點(diǎn)照射點(diǎn)平整度問(wèn)題，針對(duì)此問(wèn)題增加白陶瓷量塊作為測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)最大程度上的解決了表面不平整問(wèn)題。光柵尺也可以做到高精度測(cè)量，但是要保證其結(jié)構(gòu)安裝的精準(zhǔn)度以及往返運(yùn)動(dòng)在時(shí)間定時(shí)計(jì)數(shù)方面：軟件定時(shí)器由于較為占用MCU資源，定時(shí)計(jì)時(shí)往往隨著計(jì)時(shí)的累加出現(xiàn)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，而硬件定時(shí)器由于是通過(guò)外部時(shí)鐘提供的周期性脈沖來(lái)進(jìn)行計(jì)數(shù)工作，其完全是由微控制器內(nèi)部的硬件定時(shí)器硬件電綜合以上分析，在長(zhǎng)度計(jì)、激光位移傳感器、光柵尺三種位移式檢測(cè)傳感器中綜合可取性、適用性、可行性等方面的原因，選擇激光位移傳感器作為此裝置的位移檢測(cè)傳感器，由于此裝置只需用到一路定時(shí)器，且對(duì)時(shí)間精度要求表11三種位移式傳感器的對(duì)比結(jié)果傳感器優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)長(zhǎng)度計(jì)1.高精度1.接觸式2.量程短3.信號(hào)采集激光位移傳感器1.高精度2.量程大3.非接觸式4.信號(hào)采集簡(jiǎn)單1.光點(diǎn)受照射點(diǎn)材質(zhì)影響2.全段位移波動(dòng)不一致，不能使用全段測(cè)量光柵尺1.高精度2.量程大3.信號(hào)采集簡(jiǎn)單1.接觸式2.結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)度要求較高，復(fù)雜程度大3.限位位置影響軟件定時(shí)器1.可模擬出很多個(gè)軟件定時(shí)器，數(shù)量不受限制1.耗費(fèi)MCU資源2.具有延遲性，定時(shí)不準(zhǔn)確硬件定時(shí)器1.不耗費(fèi)MCU資源，定時(shí)準(zhǔn)確2.中斷觸發(fā)，不影響程序執(zhí)行1.受硬件資源束縛，數(shù)量不能擴(kuò)展太多速度校準(zhǔn)系統(tǒng)其工作原理即為速度測(cè)量原理，其核心物理量即為位移和時(shí)間。由于使用的位移檢測(cè)傳感器為激光位移傳感器，其測(cè)量原理為漫反射型三角測(cè)量原理，由發(fā)射點(diǎn)、待測(cè)點(diǎn)、受光點(diǎn)組成特定的三角形，受光點(diǎn)與測(cè)量距離有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以可以通過(guò)受光點(diǎn)位置，計(jì)算出測(cè)量點(diǎn)的位置。這樣連續(xù)測(cè)量出兩個(gè)位置，從而可以得出一段位移。而兩個(gè)位置即為兩次位移采樣，那么這個(gè)采樣間隔即為時(shí)間，從而可以得出此段位移的速度值。如果將這個(gè)采樣間隔在理想情況下無(wú)限制縮小，再進(jìn)行位移采樣，這樣就可以得出實(shí)時(shí)速度值，但是實(shí)際情況要根據(jù)位移傳感器的采樣頻率以及嵌入式微控制器的采樣頻率來(lái)確定具體的采樣間隔。因此，從本質(zhì)上看激光測(cè)速是在特定時(shí)間間隔對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行兩次激光測(cè)距，取得在該一時(shí)段內(nèi)被測(cè)物體的移動(dòng)距離，從而得到速度校準(zhǔn)系統(tǒng)主要包括機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)三大部分，其中機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整個(gè)裝置的主體架構(gòu)，主要包括整體外觀設(shè)計(jì)和各功能模塊的結(jié)構(gòu)安裝支撐等功能。電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括整機(jī)電子配件的選擇與安裝。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要分為電子軟件系統(tǒng)和上位機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中電子軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括信號(hào)處理、數(shù)據(jù)采集處理、上下位機(jī)通信等功能。上位機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括人機(jī)交互操作與顯示、數(shù)據(jù)分析與判斷等功能。每圖35速度校準(zhǔn)系統(tǒng)組成及工作流程圖圖36速度校準(zhǔn)裝置實(shí)物圖如圖37所示為系統(tǒng)校準(zhǔn)界面，主要功能：位移校準(zhǔn)與驗(yàn)證功能、時(shí)間計(jì)量圖37系統(tǒng)校準(zhǔn)界面位移校準(zhǔn)使用三個(gè)不同厚度的白陶瓷量塊作為基準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)，使用兩點(diǎn)校準(zhǔn)法進(jìn)行位移校準(zhǔn)，即最大最小值量塊作為被校準(zhǔn)量塊，中間值量塊用來(lái)驗(yàn)證，等計(jì)數(shù)值達(dá)到輸入的計(jì)量值時(shí)時(shí)間計(jì)量完成，并且此時(shí)綜合檢定儀上會(huì)顯示倒位移瀏覽界面，點(diǎn)擊位移瀏覽，顯示實(shí)時(shí)位移值，此功能主要用于輔助調(diào)節(jié)位移測(cè)量范圍，因?yàn)樵谡綔y(cè)試之前需要將被測(cè)設(shè)備壓桿的正常施壓范圍調(diào)其中在校準(zhǔn)量塊和正常測(cè)速時(shí)，由于其兩種運(yùn)動(dòng)方向相反，因此調(diào)節(jié)壓桿的位置原點(diǎn)也不同，正好相反，為了方便調(diào)節(jié)，結(jié)合位移瀏覽功能，給出以下位移調(diào)節(jié)示意圖，可在不同工作環(huán)境下調(diào)節(jié)合適的壓桿位置，如圖38為測(cè)速位圖38測(cè)速位移調(diào)節(jié)示意圖圖39測(cè)速位移調(diào)節(jié)示意圖因此在調(diào)節(jié)可測(cè)量范圍時(shí)，使用位移瀏覽功能較為直觀，防止出現(xiàn)不在量圖40校準(zhǔn)界面軟件設(shè)計(jì)流程圖速度校準(zhǔn)系統(tǒng)完成設(shè)計(jì)后，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該系統(tǒng)達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)如下所其它功能：自動(dòng)測(cè)量和手動(dòng)測(cè)量；實(shí)時(shí)速度和速度圖譜顯示；量塊位移校針對(duì)爆珠強(qiáng)度測(cè)定儀在對(duì)爆珠施加力至其破裂時(shí)或過(guò)程中動(dòng)態(tài)施力，研制了一臺(tái)適用于采集各種常用爆珠強(qiáng)度測(cè)定儀態(tài)施力的計(jì)量裝置。將本裝置按照說(shuō)明固定在爆珠強(qiáng)度測(cè)定儀上，調(diào)節(jié)本裝置施力單元會(huì)在顯示屏上實(shí)時(shí)輸出相應(yīng)的力值，待力值穩(wěn)定后讀取并比較與爆珠強(qiáng)度測(cè)定儀上的力值顯示差值。針對(duì)爆珠強(qiáng)度測(cè)定儀各種不同施加力值準(zhǔn)確性的綜合考慮，在0.1-100N力值范圍內(nèi)需要進(jìn)行精確度判斷和檢定。在《卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀通用技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)和檢定規(guī)程的制訂》項(xiàng)目研究過(guò)程中，我們通過(guò)對(duì)市場(chǎng)現(xiàn)有儀器的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)各因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)力值檢定裝置，可實(shí)現(xiàn)無(wú)法使用砝碼檢定時(shí)進(jìn)行力值檢定，爆珠強(qiáng)度測(cè)定儀壓力校準(zhǔn)系統(tǒng)主要包括機(jī)械系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)三大部分。其中機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整個(gè)裝置的主體架構(gòu)，主要包括整體外觀設(shè)計(jì)和各功能模塊的結(jié)構(gòu)安裝支撐等功能。電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括整機(jī)電子配件的選擇、驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)、裝配等。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要linux底層驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和應(yīng)用程濾波等功能。應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、界面設(shè)計(jì)主要包括人機(jī)交互操作與數(shù)據(jù)顯示等功圖41速度校準(zhǔn)系統(tǒng)組成及工作流程圖系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)承載了計(jì)算平臺(tái)、顯示器、各外接接口安裝以及整體外觀的功能。主體表面主要有總電源接口、USB接口、傳感器連接接口等，裝置主體圖42力度校準(zhǔn)裝置圖爆珠強(qiáng)度測(cè)定儀-力值測(cè)量裝置的軟件包括兩個(gè)部分：驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序。驅(qū)動(dòng)軟件主要完成Linux系統(tǒng)和ltc2440芯片的數(shù)據(jù)交換，并完成數(shù)據(jù)的濾波處理。應(yīng)用軟件則主要完數(shù)據(jù)的調(diào)用和按項(xiàng)目要求如圖43所示為系統(tǒng)測(cè)量界面，主要功能：清零、校準(zhǔn)、退出、實(shí)時(shí)力值顯示顯示。傳感器都存在一定程度的漂移，使用前清零；力值傳遞的可靠性由校圖43測(cè)量界面軟件設(shè)計(jì)如圖44所示為系統(tǒng)校準(zhǔn)界面，執(zhí)行清零功能后放置具有證書的砝碼或者已知重量的質(zhì)量塊，在彈出的數(shù)字鍵盤輸入有效值（單位：克點(diǎn)擊確定即可完圖44校準(zhǔn)界面軟件設(shè)計(jì)速度校準(zhǔn)系統(tǒng)完成設(shè)計(jì)后，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該系統(tǒng)達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)如下所（1）速度校準(zhǔn)裝置：速度測(cè)量范圍10~30mm/min、速度測(cè)量精度±3%、（2）壓力校準(zhǔn)裝置：測(cè)量量程滿足5~100N，測(cè)量精度滿足±0.3%FS，測(cè)環(huán)境溫度滿足22±2）℃;環(huán)境相對(duì)濕度滿足60±5）%；環(huán)境大氣壓將速度校準(zhǔn)裝置的連接桿固定至爆珠強(qiáng)度測(cè)試儀的上壓縮板上，確保連接施壓?jiǎn)卧氖核俣冗M(jìn)行校準(zhǔn)，將試樣放置在下壓縮板上，用速度校準(zhǔn)裝置對(duì)上壓縮板的下壓速度重復(fù)測(cè)量5次，速度測(cè)量最大允許誤差為設(shè)定值的±10%根據(jù)儀器具有的功能廠家1和廠家3爆珠儀器進(jìn)行爆珠和濾棒的校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)，廠設(shè)定實(shí)驗(yàn)速度為20mm/min，最大允許誤差為設(shè)定值的10%判定為合格，布在設(shè)定值20mm/min的±1%，低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定±10%的偏差范圍，測(cè)量結(jié)果均表12儀器A測(cè)量爆珠施壓速度（mm/min）樣品序號(hào)4次平均值是否合格120.3120.4420.5520.5520.61220.5520.5920.5420.6720.61320.3520.3320.4320.5320.3420.2420.4820.4120.4220.48520.520.3920.5920.5120.37620.6120.3420.5220.5720.53720.6420.6120.3520.4320.55820.5820.4820.4120.4620.69920.6620.4420.520.4820.6320.4220.4520.3820.5420.4820.4320.4720.2820.5820.4620.5620.520.3020.6320.520.4120.4420.3020.4520.3820.4520.3720.3020.4620.4520.4020.3720.1720.4520.5020.4120.4020.0620.5120.5420.3520.2420.1420.5220.3920.3620.2520.0520.4720.3020.2720.2120.1120.4820.212020.3520.2720.1620.3820.332120.3320.3120.2120.3120.332220.2320.1420.1920.3120.142320.1120.1120.2320.3920.122420.1620.0920.1720.3120.142520.0720.0720.1520.1020.092620.1120.1620.220.2520.092720.2520.1420.1720.1220.222820.1920.2320.2520.1820.182920.2420.1220.1920.1920.113020.2820.1220.1220.2120.193120.1920.1920.1420.2320.173220.1420.1820.120.1320.163320.220.1720.1820.2520.193420.1720.1720.1420.1120.163520.2520.1720.1220.1520.253620.220.1820.1420.1920.233720.0820.2420.3119.873820.1620.1220.0719.9219.493920.0920.0720.0520.1220.094020.2120.0620.0720.03表13儀器A測(cè)量濾棒施壓速度（mm/min）樣品序號(hào)4次平均值是否合格119.8420.2820.0619.8219.75219.7620.3220.0219.95320.0220.0319.7219.87419.8920.0319.88519.9319.8319.8319.9162020.0420.0419.6920.06719.8919.9420.0719.7219.97819.9719.8819.6419.83919.732019.6219.8519.7819.6819.6519.7619.8119.6419.8219.7319.7919.8319.6519.8619.8219.6519.8119.8519.8719.6119.7619.7219.6919.6519.7119.6619.7920.0819.6319.7419.6819.7219.6119.7519.7419.5919.7119.7719.6519.9319.6119.792019.8119.6519.8719.752119.8519.8119.7819.782219.8519.6819.752319.7619.8519.7919.692419.7719.7519.7519.812519.7719.7720.0119.6619.812619.7519.7620.0119.7319.722719.7419.7919.7419.872819.8119.7219.7419.812919.8119.7819.753019.8219.7719.823119.6719.7119.6719.723219.7119.8219.7719.683319.8219.7919.793419.7219.8219.793519.8219.7619.7419.763619.7619.7119.793719.6819.7819.8819.863819.8819.7819.693919.7619.7319.7319.824019.8619.7319.84設(shè)定實(shí)驗(yàn)速度為20mm/min，最大允許誤差為設(shè)定值的10%判定為合格，表8儀器B測(cè)量濾棒施壓速度（mm/min）樣品序號(hào)4次平均值是否合格120.4820.520.4120.4920.56220.4720.5120.4520.520.53320.4820.4920.4120.4920.56420.4820.4820.4320.520.52520.4720.4720.4420.4920.52620.4820.4820.4420.5120.57720.4620.4720.4320.4920.52820.4720.520.4220.4920.54920.4620.4920.4420.4920.5220.4620.4620.4320.4920.5220.4920.4820.4620.5120.5620.4720.4920.4420.5220.5220.4920.4920.4820.5220.5420.5020.4820.4820.5320.5720.5020.520.4620.5520.5720.5120.5220.4820.5120.5920.4920.5220.5020.5020.5720.5020.5320.4820.5220.5920.4820.5220.5020.5320.602020.520.520.5120.5320.582120.5120.5220.5120.5220.622220.5220.5220.4420.5420.592320.520.5220.420.5320.592420.4920.5220.3820.5020.602520.5020.5220.4020.5320.592620.4920.5120.3520.5420.592720.5020.520.3720.5020.592820.5020.5120.3420.5120.612920.5020.5120.3120.5020.583020.5020.4820.3220.5020.573120.5020.5020.2820.5120.583220.4920.4920.320.5120.553320.4920.520.2920.5220.573420.4920.4920.2720.5320.553520.4920.4920.2620.5320.573620.520.4920.2820.5320.563720.4920.5220.2620.4620.563820.5120.5220.2620.3720.573920.4820.5120.2620.2820.544020.3920.4520.4220.2120.43表15儀器B測(cè)量濾棒施壓速度（mm/min）樣品序號(hào)4次平均值是否合格120.5520.4820.6820.6820.93220.4120.4520.7920.7920.73320.6720.4420.0920.6720.87420.1119.7320.3420.6720.72519.9719.3820.1820.3820.88620.0519.3520.4520.3020.22720.3419.4620.0520.2320.28820.0919.5520.3720.23920.1519.5920.1020.1720.3820.1519.4520.1820.1120.2620.0519.5420.0720.3620.3020.1619.7920.0920.3120.3220.1619.7720.1920.1220.2520.1019.5720.0520.0620.0020.1319.6620.3020.2020.1920.3219.7620.2020.1720.3520.1719.7520.3520.3320.2720.2319.9120.2020.3320.1019.7320.1020.3320.262020.1219.9120.0720.2120.292120.1119.8420.1220.1320.242220.1519.8920.2320.2320.182320.1219.9220.1620.1820.192420.1919.8620.1020.2420.252520.2019.8920.0520.2020.182620.2319.8020.2420.2320.202720.2519.9020.0720.1820.212820.1720.1020.2120.2020.262920.2019.9720.2420.1420.143020.2419.8720.2420.2420.103120.2520.0320.2520.2820.343220.2520.0220.2920.3420.323320.3020.0220.3220.4020.283420.3520.0520.3220.2920.283520.3220.0320.3220.3220.233620.2820.1220.3120.2620.333720.3120.0920.2120.2120.223820.2820.0720.2920.3020.253920.2620.0020.2320.2020.294020.2320.0520.2020.3020.31設(shè)定實(shí)驗(yàn)速度為20mm/min，最大允許誤差為設(shè)定值的10%判定為合格，儀器C只有爆珠濾棒的測(cè)試功能，儀器C測(cè)量濾棒時(shí)，施壓速度測(cè)量實(shí)驗(yàn)表16儀器B測(cè)量濾棒施壓速度（mm/min）樣品序號(hào)4次平均值是否合格119.9119.9420.0320.1619.92219.9320.0520.1519.89319.8720.0520.0020.1419.93419.9520.1320.0320.1219.97519.9820.1120.0120.1819.97619.9820.0820.0620.1819.97720.0420.1320.0720.2220.04820.0220.1520.1020.2120.02920.0520.1420.0820.2220.0320.0520.1320.1120.2120.0920.0320.1820.1220.1720.0620.1020.2020.1020.1820.1220.1020.2620.1720.1520.1120.1120.2720.1920.1620.1220.1420.2820.1620.2020.1420.1420.2620.2020.1620.1420.1220.3220.2320.1820.2320.1420.3320.1820.1120.1620.1620.3020.1720.1020.182020.1120.2920.1620.0820.162120.1520.3920.1620.0520.182220.1120.3520.1420.0820.202320.1020.3420.1420.0420.152420.1120.3420.1620.0020.152520.1120.3020.1319.9920.122620.1220.3020.1419.9720.112720.1120.3020.1019.9120.122820.0920.3020.0919.8920.132920.0320.2420.0719.8720.123020.0320.2820.0019.8920.093119.9820.2820.0319.8820.083219.9920.2420.0019.8520.073319.9620.2619.8020.053419.9720.2119.8020.033519.9420.1819.7720.013619.8920.1519.7820.003719.9120.1019.7819.983819.8420.1019.7819.953919.8220.0719.7919.914019.8320.0519.7619.87從上述數(shù)據(jù)可以得出采用速度校準(zhǔn)裝置檢定儀器A、儀器B、儀器C爆珠或者爆珠濾棒儀器的施壓速度，每個(gè)儀器的速度偏差范圍均在設(shè)定值的10%以初始?jí)毫Φ哪康氖谴_定形變量開始計(jì)算的起點(diǎn)和樣品直徑測(cè)量的開始點(diǎn)，檢定初始?jí)毫r(shí)初始的結(jié)果表示方式不同，為便于表17廠家1自動(dòng)爆珠和爆珠濾棒儀器初始?jí)毫z定儀器信息廠家1自動(dòng)爆珠（N）是否合格測(cè)量次數(shù)12345砝碼10g0.0980.0990.0980.0970.098合格儀器信息廠家1爆珠濾棒（N）是否合格測(cè)量次數(shù)12345砝碼10g0.1000.0990.0980.0970.098合格表18廠家1自動(dòng)爆珠和爆珠濾棒儀器初始?jí)毫z定儀器信息廠家1自動(dòng)爆珠（N）是否合格測(cè)量次數(shù)12345砝碼10g0.1010.1030.1060.1010.101合格儀器信息廠家1爆珠濾棒（N）是否合格測(cè)量次數(shù)12345砝碼10g0.9800.1030.1060.9900.102合格表19廠家2爆珠濾棒儀器初始?jí)毫z定儀器信息廠家2自動(dòng)爆珠（N）是否合格測(cè)量次數(shù)12345砝碼10g0.1010.1020.1010.1010.101合格0.1~100N的壓力范圍較大，若采用統(tǒng)一的最大允許偏差為標(biāo)準(zhǔn)值的1%表示，因?yàn)?.1~5N的力值較小導(dǎo)致偏差范圍小需控制的精度較高，且0.1~5N的廠家1的0.1~5N范圍力檢定結(jié)果如表20所示。可以得表20廠家1自動(dòng)爆珠和爆珠濾棒儀器0.1~5N范圍力的檢定儀器信息廠家1自動(dòng)爆珠（Ng=9.8是否合格測(cè)量次數(shù)12345砝碼200g1.91~2.01合格砝碼500g4.914.914.914.904.914.85~4.95合格儀器信息廠家1爆珠濾棒（N）合格范圍是否合格測(cè)量次數(shù)12345砝碼200g1.91~2.01合格砝碼500g4.904.904.914.904.904.85~4.95合格廠家2的0.1~5N范圍力檢定結(jié)果如表21所示。可以得出廠家2自動(dòng)爆珠表21廠家2自動(dòng)爆珠和爆珠濾棒儀器0.1~5N范圍力的檢定儀器信息廠家2自動(dòng)爆珠（Ng=9.8合格范圍是否合格測(cè)量次數(shù)12345砝碼200g1.91~2.01合格砝碼500g4.914.904.904.904.914.85~4.95合格儀器信息廠家2爆珠濾棒（N）合格范圍是否合格測(cè)量次數(shù)12345砝碼200g1.91~2.01合格砝碼500g4.904.914.914.904.914.85~4.95合格廠家3的0.1~5N范圍力檢定結(jié)果如表22所示?？梢缘贸鰪S家3的爆珠濾表22廠家2爆珠濾棒儀器0.1~5N范圍力的檢定儀器信息廠家3爆珠濾棒（Ng=9.8合格范圍是否合格測(cè)量次數(shù)12345砝碼200g1.91~2.01合格砝碼500g4.904.924.904.914.904.85~4.95合格利用研制的力度校準(zhǔn)裝置檢定爆珠或爆珠濾棒儀器5~80N范圍的力，力度校準(zhǔn)裝置測(cè)量量程滿足10~100N，測(cè)量精度滿足±0.3%FS，測(cè)量分辨力滿足0.01N。將壓力校準(zhǔn)裝置的壓力傳感器探頭固定在卷煙爆珠強(qiáng)度測(cè)定儀壓力測(cè)定單元的下壓縮板上，保持傳感器探頭中心和壓力測(cè)定單元上壓板中心一致，將輔助鋼珠放置在傳感器的中心位置處。爆珠強(qiáng)度測(cè)定儀設(shè)定壓力測(cè)定單元的施對(duì)每個(gè)施壓力度值重復(fù)進(jìn)行5次測(cè)試過(guò)程，利用壓力校準(zhǔn)裝置采集數(shù)據(jù)，每次測(cè)量都以壓力校準(zhǔn)裝置的讀數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，每次測(cè)量值的最大允許誤差為標(biāo)準(zhǔn)值圖45壓力校準(zhǔn)單元安裝示意圖表23廠家1自動(dòng)爆珠儀器5~80N力值檢定測(cè)量次數(shù)123456789測(cè)量值（10N）9.759.859.899.969.97標(biāo)準(zhǔn)值（10N）9.809.909.93差值百分比0.40%0.39%0.51%0.51%0.40%0.50%0.39%0.40%0.49%0.50%測(cè)量值（20N）20.3520.0420.3620.2120.3020.26標(biāo)準(zhǔn)值（20N）20.3920.0620.3920.2520.3420.30差值百分比0.20%0.10%0.10%0.15%0.20%0.20%0.15%0.25%0.20%0.20%測(cè)量值（30N）29.4230.0329.6529.8429.8929.9229.7930.3130.2330.36標(biāo)準(zhǔn)值（30N）29.4630.0529.6829.8729.9329.9629.8230.3430.2730.39差值百分比0.14%0.07%0.10%0.10%0.13%0.13%0.10%0.10%0.13%0.10%測(cè)量值（40N）39.8339.2339.5739.1539.9839.7840.