提升壓差法透氣性測(cè)試設(shè)備的檢測(cè)效率

壓差法是透氣性測(cè)試中的基礎(chǔ)方法，而真空法又是壓差法中使用最廣的方法。由于以前該技術(shù)所需的關(guān)鍵元器件技術(shù)相對(duì)落后、精度有限，影響到整體設(shè)備的檢測(cè)精度及效率，所以過(guò)去的壓差法設(shè)備一直存在“測(cè)試精度低，檢測(cè)效率差”的缺點(diǎn)。近年來(lái)隨著測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步，壓差法的測(cè)試精度已經(jīng)大大提高，目前達(dá)到了0.01 ml/m2·24h·0.1MPa，甚至更低的水平, 已與等壓法不相上下，同時(shí)檢測(cè)效率也有了明顯提高。但是面對(duì)如今阻隔性檢測(cè)的普及以及檢測(cè)任務(wù)的日益加重，當(dāng)前壓差法設(shè)備的檢測(cè)效率仍然顯得不那么令人滿意。對(duì)此，Labthink蘭光適時(shí)推出了Labthink VAC-V2壓差法氣體滲透儀。

檢測(cè)效率的影響因素

“檢測(cè)效率低”之所以成為過(guò)去對(duì)壓差法測(cè)試設(shè)備的一個(gè)非常普遍的評(píng)價(jià)，是由于壓差法設(shè)備存在測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)和試樣件數(shù)有限兩個(gè)主要缺點(diǎn)。這意味著要想提高檢測(cè)效率，必須縮短測(cè)試時(shí)間或者增加試樣件數(shù)。

1、 測(cè)試時(shí)間

壓差法的代表方法——真空法的測(cè)試時(shí)間包括抽真空時(shí)間以及滲透平衡的建立時(shí)間。試驗(yàn)證明，抽真空時(shí)間過(guò)短會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果。這一方面是由于在試驗(yàn)的過(guò)程中，真空管路的“出氣”被算作滲透通過(guò)試樣的測(cè)試氣體（壓力傳感器不區(qū)分氣體的種類），導(dǎo)致測(cè)試數(shù)據(jù)偏大和測(cè)試數(shù)據(jù)不穩(wěn)定；另一方面材料雖然進(jìn)行過(guò)預(yù)處理，但是材料表面仍會(huì)存在一些雜質(zhì)并有氣體滲入其中。通常，抽真空時(shí)間的長(zhǎng)短會(huì)影響材料表面雜質(zhì)以及滲入其中的氣體的排除程度，也就是說(shuō)，抽真空越徹底，排除效果越好，測(cè)試數(shù)據(jù)越穩(wěn)定。長(zhǎng)期試驗(yàn)證明，試驗(yàn)腔的體積與抽真空所需的時(shí)間有關(guān)，體積縮小，則所需的抽真空時(shí)間也會(huì)縮短。但是對(duì)于真空法設(shè)備，若抽真空時(shí)間太短，則系統(tǒng)不易于保壓。況且抽真空時(shí)間在標(biāo)準(zhǔn)中也有要求，如國(guó)標(biāo)GB 1038中要求在真空系統(tǒng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)所要求的真空度后再持續(xù)抽真空3h以上。

等壓法的代表方法——傳感器法的測(cè)試時(shí)間分為系統(tǒng)吹掃平衡時(shí)間和滲透測(cè)試時(shí)間兩部分。各種測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于吹掃時(shí)間的要求都非常明確， 在ASTM D 3985-05標(biāo)準(zhǔn)中吹掃時(shí)間甚至被分成了除濕及吹掃零點(diǎn)兩部分，從而使吹掃時(shí)間與真空法中的抽真空時(shí)間不相上下。Labthink蘭光在研發(fā)氧傳感器法檢測(cè)設(shè)備時(shí)曾對(duì)系統(tǒng)吹掃的合理時(shí)間進(jìn)行了研究，認(rèn)為只有將吹掃的載氣引入傳感器中持續(xù)吹掃24h后，方可確定系統(tǒng)內(nèi)部的氧含量已經(jīng)達(dá)到極低的狀態(tài)，這樣才能確保較高的測(cè)試精度。

可見(jiàn)，兩種方法在滲透開(kāi)始之前的準(zhǔn)備時(shí)間（真空法的抽真空時(shí)間以及傳感器法的吹掃時(shí)間）是相當(dāng)?shù)?。至于滲透平衡的建立時(shí)間，主要取決于試樣的透氣性能。由于在滲透平衡的建立過(guò)程中環(huán)境因素會(huì)對(duì)該過(guò)程產(chǎn)生影響，因此滲透平衡時(shí)間的長(zhǎng)短受環(huán)境因素影響比較明顯。最明顯的是溫度變化對(duì)滲透過(guò)程產(chǎn)生的影響，溫度波動(dòng)越劇烈，則達(dá)到滲透平衡所需的時(shí)間越長(zhǎng)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性越差、準(zhǔn)確性越低。需要說(shuō)明的是，環(huán)境變化對(duì)壓差法和等壓法都會(huì)造成影響，影響的程度會(huì)因測(cè)試方法的不同而存在一些差異。不管哪種方法，只要提高透氣性檢測(cè)設(shè)備的控溫控濕穩(wěn)定性，就會(huì)有利于測(cè)試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定。

綜上所述，兩種測(cè)試方法的測(cè)試時(shí)間是相當(dāng)?shù)?，一些文獻(xiàn)中片面認(rèn)為等壓法測(cè)試時(shí)間短的說(shuō)法，通過(guò)實(shí)踐證明并不符合實(shí)際情況。

2、 試樣件數(shù)

如上所述，僅依靠縮短測(cè)試時(shí)間來(lái)提高檢測(cè)效率困難很大，而如果能在同一段時(shí)間內(nèi)檢測(cè)盡可能多的試樣則可以大大提高檢測(cè)效率。然而材料的透氣性檢測(cè)是一種微觀檢測(cè)，測(cè)試系統(tǒng)的密封性是評(píng)價(jià)設(shè)備精度以及數(shù)據(jù)可靠性的基礎(chǔ)。當(dāng)測(cè)試試樣數(shù)量并非1件時(shí)，整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中可能存在泄漏點(diǎn)的概率就要比僅有1件試樣時(shí)大很多，從而嚴(yán)重影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)。例如在真空法中由于直接檢測(cè)的參數(shù)是測(cè)試腔內(nèi)的壓力，而壓力傳感器無(wú)法識(shí)別氣體，因此倘若系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏，則滲入的氣體將混入滲透通過(guò)試樣的試驗(yàn)氣體中而無(wú)法由傳感器區(qū)分，導(dǎo)致其檢測(cè)到的壓力值增大，試驗(yàn)失敗。因此盡管多腔檢測(cè)對(duì)提高檢測(cè)效率作用十分顯著，但要實(shí)現(xiàn)多腔真空法檢測(cè)的困難很大。

Labthink VAC-V2的改良

從上述分析可知，以目前的真空技術(shù)，要實(shí)現(xiàn)真空法測(cè)試中的真空條件，即使可以通過(guò)縮小測(cè)試腔的體積將抽真空時(shí)間進(jìn)一步縮短，但是這個(gè)時(shí)間卻很難低于5h。因此要想縮短試驗(yàn)時(shí)間，就只能在縮短滲透平衡的建立時(shí)間上下功夫。這個(gè)時(shí)間雖是由試樣客觀決定的，但是測(cè)試環(huán)境溫度的穩(wěn)定性能也會(huì)影響這段時(shí)間的長(zhǎng)短，因此可以通過(guò)提高環(huán)境溫度的穩(wěn)定性來(lái)盡量縮短這段時(shí)間。

Labthink VAC-V2采用外置溫度控制系統(tǒng)，通過(guò)水循環(huán)原理有效實(shí)現(xiàn)測(cè)試腔溫度高精度地快速升降，使溫度的控制效率獲得明顯提高，同時(shí)縮小控溫面積使控溫僅限于測(cè)試腔，從而大大增強(qiáng)測(cè)試腔內(nèi)的溫度均勻性，避免實(shí)測(cè)溫度與腔內(nèi)溫度出現(xiàn)差距，控溫精度可達(dá)±0.1℃。

真空法設(shè)備Labthink VAC-V2克服了設(shè)備結(jié)構(gòu)技術(shù)上的難點(diǎn)，可以同時(shí)進(jìn)行3種不同試樣的檢測(cè)，并出具獨(dú)立試驗(yàn)數(shù)據(jù)，其檢測(cè)效率是單腔檢測(cè)設(shè)備的3倍多，與多腔的傳感器法設(shè)備不相上下。此外VAC-V2的測(cè)試腔密封性能優(yōu)異，其再抽真空系統(tǒng)能力還具有提升的潛力，因而可進(jìn)一步縮短抽真空時(shí)間，提高檢測(cè)效率。(end)