电子式纸张抗张强度试验仪的工作原理与校准方法

概述

电子式纸张抗张强度试验仪是用于测定纸张、纸板及相关材料在拉伸状态下力学性能的关键设备。其通过测量试样在受控拉伸条件下的最大抗张力与伸长量，结合试样尺寸计算出抗张强度、断裂伸长率等参数，为评估材料的机械耐久性与适用性提供科学依据。该仪器广泛应用于造纸、包装、印刷及材料研究等领域，其测试结果对于质量控制与产品研发具有重要意义。

工作原理

仪器基于电子传感与闭环控制技术实现精确测量。工作时，夹具夹持标准尺寸的试样，上夹具由伺服电机驱动进行匀速拉伸，下夹具连接高精度力值传感器与位移传感器。力值传感器实时检测试样所受张力，位移传感器同步记录拉伸长度变化。数据采集系统将模拟信号转换为数字信号，传输至控制单元处理。当试样断裂时，系统自动记录最大力值与断裂时的伸长量，并依据预设公式计算性能指标。

抗张强度计算公式为：

S=F/ (W×T)

其中，S表示抗张强度（单位：kN/m），F表示最大抗张力（单位：N），W表示试样宽度（单位：mm），T表示试样厚度（单位：mm）。断裂伸长率计算公式为：

ε= (L-L₀) /L₀× 100%

其中，ε表示断裂伸长率，L表示断裂时长度，L₀表示初始标距长度。

校准方法

为确保测试数据准确可靠，需定期对仪器进行校准。校准应依据相关国家或国际标准执行，主要涵盖力值系统、位移系统与速度系统。

力值校准

使用标准测力仪或经认证的标准砝码进行。将标准测力仪安装于夹具间，仪器施加递增与递减的力值序列，记录仪器显示值与标准值。计算示值误差与重复性，误差一般需控制在标称量程的±1%以内。校准点应覆盖常用量程范围，建议不少于5个点。

位移校准

采用标准位移块或激光位移测量装置。将标准块置于夹具间，驱动仪器移动特定距离，比较仪器显示位移与标准值。同时检查标距设定装置的准确性，确保试样初始长度符合标准要求。位移示值误差通常要求不超过±0.1mm。

速度校准

使用光电计时器或频率计测量横梁移动速度。设定仪器多个典型速度档位，测量移动固定距离所需时间，计算实际速度。实际速度与设定速度的偏差一般需在±2%以内。

校准周期

校准周期建议为12个月，或根据使用频率与重要程度调整。日常使用中需注意环境条件稳定，避免振动与气流干扰。夹具应保持清洁，防止打滑或损伤试样。每次测试前可进行快速点检，使用已知性能的标准样品验证仪器状态。

参数与要求

参考文献

GB/T 12914 纸和纸板抗张强度的测定

ISO 1924-2 纸和纸板抗张强度的测定 第2部分：恒速拉伸法

TAPPI T494 纸和纸板抗张性能测定