提升压差法透气性测试设备的检测效率

lovejhf99

压差法是透气性测试中的基础方法，而真空法又是压差法中使用最广的方法。由于以前该技术所需的关键元器件技术相对落后、精度有限，影响到整体设备的检测精度及效率，所以过去的压差法设备一直存在“测试精度低，检测效率差”的缺点。近年来随着测试技术的进步，压差法的测试精度已经大大提高，目前达到了0.01 ml/m2·24h·0.1MPa，甚至更低的水平, 已与等压法不相上下，同时检测效率也有了明显提高。但是面对如今阻隔性检测的普及以及检测任务的日益加重，当前压差法设备的检测效率仍然显得不那么令人满意。对此，Labthink兰光适时推出了Labthink VAC-V2压差法气体渗透仪。
" v7 {! H8 {5 G: [检测效率的影响因素
- _6 N& i, \7 q$ I. \" `“检测效率低”之所以成为过去对压差法测试设备的一个非常普遍的评价，是由于压差法设备存在测试时间长和试样件数有限两个主要缺点。这意味着要想提高检测效率，必须缩短测试时间或者增加试样件数。
; M  h8 \! l. V$ @. L5 N8 N% t1、 测试时间
# \. ]! H# d7 m7 G* {压差法的代表方法——真空法的测试时间包括抽真空时间以及渗透平衡的建立时间。试验证明，抽真空时间过短会影响试验结果。这一方面是由于在试验的过程中，真空管路的“出气”被算作渗透通过试样的测试气体（压力传感器不区分气体的种类），导致测试数据偏大和测试数据不稳定；另一方面材料虽然进行过预处理，但是材料表面仍会存在一些杂质并有气体渗入其中。通常，抽真空时间的长短会影响材料表面杂质以及渗入其中的气体的排除程度，也就是说，抽真空越彻底，排除效果越好，测试数据越稳定。长期试验证明，试验腔的体积与抽真空所需的时间有关，体积缩小，则所需的抽真空时间也会缩短。但是对于真空法设备，若抽真空时间太短，则系统不易于保压。况且抽真空时间在标准中也有要求，如国标GB 1038中要求在真空系统达到标准所要求的真空度后再持续抽真空3h以上。
等压法的代表方法——传感器法的测试时间分为系统吹扫平衡时间和渗透测试时间两部分。各种测试标准对于吹扫时间的要求都非常明确， 在ASTM D 3985-05标准中吹扫时间甚至被分成了除湿及吹扫零点两部分，从而使吹扫时间与真空法中的抽真空时间不相上下。Labthink兰光在研发氧传感器法检测设备时曾对系统吹扫的合理时间进行了研究，认为只有将吹扫的载气引入传感器中持续吹扫24h后，方可确定系统内部的氧含量已经达到极低的状态，这样才能确保较高的测试精度。
3 @; d: F1 o7 K$ X6 o' Z/ ?可见，两种方法在渗透开始之前的准备时间（真空法的抽真空时间以及传感器法的吹扫时间）是相当的。至于渗透平衡的建立时间，主要取决于试样的透气性能。由于在渗透平衡的建立过程中环境因素会对该过程产生影响，因此渗透平衡时间的长短受环境因素影响比较明显。最明显的是温度变化对渗透过程产生的影响，温度波动越剧烈，则达到渗透平衡所需的时间越长，试验数据的重复性越差、准确性越低。需要说明的是，环境变化对压差法和等压法都会造成影响，影响的程度会因测试方法的不同而存在一些差异。不管哪种方法，只要提高透气性检测设备的控温控湿稳定性，就会有利于测试数据的稳定。
综上所述，两种测试方法的测试时间是相当的，一些文献中片面认为等压法测试时间短的说法，通过实践证明并不符合实际情况。
+ O$ X) J, {8 f+ _7 o7 D- R8 Y2、 试样件数
如上所述，仅依靠缩短测试时间来提高检测效率困难很大，而如果能在同一段时间内检测尽可能多的试样则可以大大提高检测效率。然而材料的透气性检测是一种微观检测，测试系统的密封性是评价设备精度以及数据可靠性的基础。当测试试样数量并非1件时，整个测试系统中可能存在泄漏点的概率就要比仅有1件试样时大很多，从而严重影响试验数据。例如在真空法中由于直接检测的参数是测试腔内的压力，而压力传感器无法识别气体，因此倘若系统出现泄漏，则渗入的气体将混入渗透通过试样的试验气体中而无法由传感器区分，导致其检测到的压力值增大，试验失败。因此尽管多腔检测对提高检测效率作用十分显著，但要实现多腔真空法检测的困难很大。
Labthink VAC-V2的改良
! R) J& D$ f8 ^* R; z7 m- Y3 j从上述分析可知，以目前的真空技术，要实现真空法测试中的真空条件，即使可以通过缩小测试腔的体积将抽真空时间进一步缩短，但是这个时间却很难低于5h。因此要想缩短试验时间，就只能在缩短渗透平衡的建立时间上下功夫。这个时间虽是由试样客观决定的，但是测试环境温度的稳定性能也会影响这段时间的长短，因此可以通过提高环境温度的稳定性来尽量缩短这段时间。
Labthink VAC-V2采用外置温度控制系统，通过水循环原理有效实现测试腔温度高精度地快速升降，使温度的控制效率获得明显提高，同时缩小控温面积使控温仅限于测试腔，从而大大增强测试腔内的温度均匀性，避免实测温度与腔内温度出现差距，控温精度可达±0.1℃。
真空法设备Labthink VAC-V2克服了设备结构技术上的难点，可以同时进行3种不同试样的检测，并出具独立试验数据，其检测效率是单腔检测设备的3倍多，与多腔的传感器法设备不相上下。此外VAC-V2的测试腔密封性能优异，其再抽真空系统能力还具有提升的潜力，因而可进一步缩短抽真空时间，提高检测效率。
文章关键词： 设备