壓差法透氣性測試設備檢測效率獲得明顯改進

壓差（chà）法是透氣性測試中的基礎方法，真空法是壓差法中使用最廣泛的方（fāng）法（fǎ）。由於以前該技術所需的關鍵（jiàn）元器件技術相對落後、精度有限，影響到整體設備的檢測（cè）精（jīng）度及效率，所（suǒ）以過去（qù）有關於壓差法設備“測試精度低、檢測效率差”的觀點。隨著測試技術（shù）的進步，壓差法的測試精度已經大大提高，至今已經達到了0.01 ml/m²·24h·0.1MPa，甚至更低的水平,與等壓法不相上下，同時檢測效率也（yě）有了明顯提高。但是如今隨著阻隔性檢測的普及以及檢測任務的加（jiā）重，對當（dāng）前設備的檢測效（xiào）率又提出（chū）了更高的（de）要求。本文將結合壓差（chà）法的測試特點來分析一下壓差法檢測效率的改進方向（xiàng）並介（jiè）紹一下現在實際取得的成績。

 

1 . 檢測效率的影響（xiǎng）因素

檢測效率低是過去對壓差法測試設備的一個（gè）非常普遍的評價，也（yě）揭示了當時壓差法設備的兩個主（zhǔ）要缺點：第一，測試時間長；第二，試樣件數（shù）有限。這兩點都直（zhí）接製約了檢測效率的提高，因此如果（guǒ）要提高檢測效率，縮短測試（shì）時（shí）間，或者增加試樣件數都可以。

 

1.1 測試時間

壓差法的代表（biǎo）方法——真空法的測試時間（jiān）包括抽真空時間以及（jí）滲透平衡的建立時（shí）間。試驗證明，抽真空時間過短會影響試驗結（jié）果。這一方麵是由於在試驗的過程中，真空管路的“出氣”被算作（zuò）滲透通過試樣的測試氣體（壓力傳感器不區分氣體的種類），導致測試數據偏大，而且測試數據不穩定。另一方麵由於材料雖然進行過預處（chù）理，但是材料表麵仍會存（cún）在一些雜質並有氣體滲入其（qí）中，抽真空時間的長（zhǎng）短會影響材料表麵雜質以及（jí）滲入（rù）其（qí）中的（de）氣體的排除（chú）程度（dù）。抽真空（kōng）越徹底，排除效果越好，測試（shì）數據越穩（wěn）定。長期試驗證明，試驗腔的體積與抽真空所（suǒ）需的時間有關，體積縮小，則所需的抽真空時間也會縮短。但（dàn）是對於真空法設備，當（dāng）抽真空（kōng）時間太（tài）短時，係統保壓難度較（jiào）大（dà）。而且抽真（zhēn）空時間在標準中也有要求，國標GB 1038中要求在真空係統達到標準所要求的真空度後要再（zài）持續（xù）抽真空3小時以上。

 

這裏再講一下等（děng）壓法的測試時間情（qíng）況。等（děng）壓法的代表方（fāng）法——傳感器法的測試時間也分（fèn）為係統吹掃平衡時間和滲（shèn）透測試時間兩部分。測（cè）試標準中對於吹掃時（shí）間的要求是非常（cháng）明確的，在很多地方都說明了（le）這個“吹掃（sǎo）時間”決不會很短。而且標準ASTM D 3985-05中（zhōng）的（de）吹掃時間更（gèng）分成了除濕以及吹掃零點兩部分，吹掃時間與真空法中的抽真（zhēn）空時間不相上下。LabthinkMD传媒视频在研發氧傳感器法檢（jiǎn）測設備（bèi）時曾對係統吹掃的（de）合（hé）理時間進行了研究，認為（wéi）將吹掃的載氣引入傳感器中持續吹掃24小時後，可認為係統內部的氧含（hán）量已經達到極低的狀（zhuàng）態，這樣才能得到（dào）較高的測試（shì）精度。

可見，兩種方法中滲透開始之前（qián）的準備時間（真空（kōng）法的抽真空（kōng）時間以及傳感器法的吹掃時間）是相當的。至於滲透平衡的建立時間（jiān），主要是取決於試樣的透氣性能。然（rán）而由於在滲透平衡的建立（lì）過程中環境因素會（huì）對該過程產生影響（xiǎng），因此滲（shèn）透平（píng）衡（héng）時間的長短受環境因素影響比較明顯。最明顯的是溫度變化對滲透（tòu）過程產（chǎn）生的（de）影響，溫度波動越（yuè）劇烈則達到滲透平衡所需的時間越長，相應地（dì）試（shì）驗數據的重（chóng）複性越差、準確性（xìng）越低。需要說明的是，環境變化對所有的透氣性測試方法，包括壓差法和等壓法（fǎ），都會受到影響，而且這種影響的程度（dù）因測試方法的不同而存在差異。因此若透氣性檢測設備具有（yǒu）穩定的控溫控濕功能，更加有利於（yú）測試數據的穩定。

綜上所述，兩種測試方法的測試時間是相當的，一些文獻中片麵認為等壓法（fǎ）測試時間短的（de）說法，通過實踐證明並不符合實際情況。

 

1.2 試樣件數

如上所述，僅依靠（kào）縮短測試時間（jiān）來提高檢測效率困（kùn）難很大，因此如果可以在同一段時間內檢（jiǎn）測盡可能（néng）多的試樣就可以大大提高檢測效率。然而材料的透氣性（xìng）檢測是一種微觀檢測，測試係統的密封（fēng）性是評價（jià）設備精度以及（jí）數據可靠性的基礎。當（dāng）測試試樣數量並非一件時，整個測試係統（tǒng）中可能存在泄漏點（diǎn）的概率要比僅有一件試樣時大很多，而出現（xiàn）係統泄漏則（zé）會嚴重影響試驗數（shù）據（jù）。例（lì）如（rú）在真空法中由於直接檢測參（cān）數（shù）是測試腔內的壓力，而壓力傳感器無法識別氣體（tǐ），因此倘若係統出現泄漏，則滲入的氣體（tǐ）將混入滲透通過試樣的試驗氣體中而無法由（yóu）傳感（gǎn）器區分，導致其檢測到（dào）的壓力值增大，試驗失敗。因此盡管多腔檢測對檢測效率帶來的（de）影響非常顯著，但是（shì）要實現多腔真（zhēn）空法檢測實際困難（nán）很大。

 

2 . Labthink VAC-V2的改良

從之前的分析可知，以目前的真空技術，要實現真空法測試中的真空條件，即（jí）使（shǐ）可以通過縮小測試腔的體積（jī）將抽（chōu）真空時間進一步的縮短，但是這個時間很難低於5小時。因此要盡可（kě）能地縮短（duǎn）試驗時間，隻能在縮（suō）短滲透平衡的建立時間上（shàng）下功夫。同前所述，這（zhè）個時（shí）間是（shì）由試樣客觀決定的，但是測試環境溫度的（de）穩定性能會（huì）影響這段時間的長短（duǎn），因（yīn）此（cǐ）可以通過提高環境溫度的穩（wěn）定（dìng）性來盡（jìn）量縮短這（zhè）段時間（jiān）。Labthink VAC-V2壓差法氣體滲透儀采用外置溫度控製係統（tǒng），通過（guò）水循環原理有效實現測試腔溫度高精度的快（kuài）速（sù）升降，使溫度的控製效率獲得有效提高，同時縮小（xiǎo）控溫麵積僅對於測試腔範圍作用（yòng），大大加強測（cè）試腔內的（de）溫度均勻性，控溫精度已達±0.1℃，避免實測溫度與腔內溫度出現差距。

真空法設備（bèi）Labthink VAC-V2克服了設備結構技術上的（de）難點，可以同時進行三種不同試樣的檢（jiǎn）測，出具獨立試驗數據，其檢測效率相對（duì）於（yú）單腔檢測設備的3倍多，與多腔（qiāng）的傳感器法（fǎ）設備不相上下。此外VAC-V2的測試腔密封性能優（yōu）異，再抽真空係統能力提升之後抽（chōu）真空時（shí）間還有望縮短，則（zé）檢測效率還有增長的空間。

 

3 . 總結

真空法作為基（jī）礎的透氣性測試方法，一直是使（shǐ）用最廣泛的方法，但是過去檢測效率低一（yī）直是這種檢測方法在實際使用時遇到的一個瓶頸。如今隨著高精度真（zhēn）空技術的（de）發展、多（duō）腔測試技術的成功，真空法（fǎ）設備的檢測效率與多腔傳（chuán）感器法設（shè）備相（xiàng）比（bǐ）已（yǐ）是不分仲伯，完全可以滿足繁重檢測任務的實際檢測需要，為真空法的全麵應用奠定了更堅實（shí）的基礎。