提升壓差法透氣性測試設(shè)備的檢測效率

壓差法是透氣性測試中的基礎(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)相對落后、精度有限，影響到整體設(shè)備的檢測精度及效率，所以過去的壓差法設(shè)備一直存在“測試精度低，檢測效率差”的缺點。近年來隨著測試技術(shù)的進步，壓差法的測試精度已經(jīng)大大提高，目前達到了0.01 ml/m2·24h·0.1MPa，甚至更低的水平, 已與等壓法不相上下，同時檢測效率也有了明顯提高。但是面對如今阻隔性檢測的普及以及檢測任務(wù)的日益加重，當(dāng)前壓差法設(shè)備的檢測效率仍然顯得不那么令人滿意。對此，Labthink蘭光適時推出了Labthink VAC-V2壓差法氣體滲透儀。

檢測效率的影響因素

“檢測效率低”之所以成為過去對壓差法測試設(shè)備的一個非常普遍的評價，是由于壓差法設(shè)備存在測試時間長和試樣件數(shù)有限兩個主要缺點。這意味著要想提高檢測效率，必須縮短測試時間或者增加試樣件數(shù)。

1、 測試時間

壓差法的代表方法——真空法的測試時間包括抽真空時間以及滲透平衡的建立時間。試驗證明，抽真空時間過短會影響試驗結(jié)果。這一方面是由于在試驗的過程中，真空管路的“出氣”被算作滲透通過試樣的測試氣體（壓力傳感器不區(qū)分氣體的種類），導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)偏大和測試數(shù)據(jù)不穩(wěn)定；另一方面材料雖然進行過預(yù)處理，但是材料表面仍會存在一些雜質(zhì)并有氣體滲入其中。通常，抽真空時間的長短會影響材料表面雜質(zhì)以及滲入其中的氣體的排除程度，也就是說，抽真空越徹底，排除效果越好，測試數(shù)據(jù)越穩(wěn)定。長期試驗證明，試驗腔的體積與抽真空所需的時間有關(guān)，體積縮小，則所需的抽真空時間也會縮短。但是對于真空法設(shè)備，若抽真空時間太短，則系統(tǒng)不易于保壓。況且抽真空時間在標準中也有要求，如國標GB 1038中要求在真空系統(tǒng)達到標準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——傳感器法的測試時間分為系統(tǒng)吹掃平衡時間和滲透測試時間兩部分。各種測試標準對于吹掃時間的要求都非常明確， 在ASTM D 3985-05標準中吹掃時間甚至被分成了除濕及吹掃零點兩部分，從而使吹掃時間與真空法中的抽真空時間不相上下。Labthink蘭光在研發(fā)氧傳感器法檢測設(shè)備時曾對系統(tǒng)吹掃的合理時間進行了研究，認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)達到極低的狀態(tài)，這樣才能確保較高的測試精度。

可見，兩種方法在滲透開始之前的準備時間（真空法的抽真空時間以及傳感器法的吹掃時間）是相當(dāng)?shù)?。至于滲透平衡的建立時間，主要取決于試樣的透氣性能。由于在滲透平衡的建立過程中環(huán)境因素會對該過程產(chǎn)生影響，因此滲透平衡時間的長短受環(huán)境因素影響比較明顯。最明顯的是溫度變化對滲透過程產(chǎn)生的影響，溫度波動越劇烈，則達到滲透平衡所需的時間越長，試驗數(shù)據(jù)的重復(fù)性越差、準確性越低。需要說明的是，環(huán)境變化對壓差法和等壓法都會造成影響，影響的程度會因測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設(shè)備的控溫控濕穩(wěn)定性，就會有利于測試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定。

綜上所述，兩種測試方法的測試時間是相當(dāng)?shù)?，一些文獻中片面認為等壓法測試時間短的說法，通過實踐證明并不符合實際情況。

2、 試樣件數(shù)

如上所述，僅依靠縮短測試時間來提高檢測效率困難很大，而如果能在同一段時間內(nèi)檢測盡可能多的試樣則可以大大提高檢測效率。然而材料的透氣性檢測是一種微觀檢測，測試系統(tǒng)的密封性是評價設(shè)備精度以及數(shù)據(jù)可靠性的基礎(chǔ)。當(dāng)測試試樣數(shù)量并非1件時，整個測試系統(tǒng)中可能存在泄漏點的概率就要比僅有1件試樣時大很多，從而嚴重影響試驗數(shù)據(jù)。例如在真空法中由于直接檢測的參數(shù)是測試腔內(nèi)的壓力，而壓力傳感器無法識別氣體，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試樣的試驗氣體中而無法由傳感器區(qū)分，導(dǎo)致其檢測到的壓力值增大，試驗失敗。因此盡管多腔檢測對提高檢測效率作用十分顯著，但要實現(xiàn)多腔真空法檢測的困難很大。

Labthink VAC-V2的改良

從上述分析可知，以目前的真空技術(shù)，要實現(xiàn)真空法測試中的真空條件，即使可以通過縮小測試腔的體積將抽真空時間進一步縮短，但是這個時間卻很難低于5h。因此要想縮短試驗時間，就只能在縮短滲透平衡的建立時間上下功夫。這個時間雖是由試樣客觀決定的，但是測試環(huán)境溫度的穩(wěn)定性能也會影響這段時間的長短，因此可以通過提高環(huán)境溫度的穩(wěn)定性來盡量縮短這段時間。

Labthink VAC-V2采用外置溫度控制系統(tǒng)，通過水循環(huán)原理有效實現(xiàn)測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，同時縮小控溫面積使控溫僅限于測試腔，從而大大增強測試腔內(nèi)的溫度均勻性，避免實測溫度與腔內(nèi)溫度出現(xiàn)差距，控溫精度可達±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，可以同時進行3種不同試樣的檢測，并出具獨立試驗數(shù)據(jù)，其檢測效率是單腔檢測設(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，因而可進一步縮短抽真空時間，提高檢測效率。(end)