氧气渗透率测试仪

透氧分析仪STO-1000A适用于塑料薄膜、高阻隔性材料、太阳能背板、片材、复合材料、镀铝膜、共挤膜等膜、铝箔、片状材料及塑料、橡胶、纸质、玻璃、金属等材料的瓶、袋、罐、盒等包装容器的氧气透过率测试。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206291010_374911_2557742_3.jpg

透氧仪透氧性测试仪卓越的密封设计，具备国际领先水准的高速测试能力，适用于塑料薄膜、复合膜、高阻隔材料、片材、金属箔片、橡胶等材料的O2、CO2、N2及空气等多种气体透过率的检测。利用压差法的原理设计，将预先处理好的试样放置在上下测试腔之间，下腔抽真空，这样气体会在压差梯度的作用下，由高压侧向低压侧渗透。精确测量通过低压侧的压力变化，计算试样的各项阻隔性参数。主机、PC、专用软件、通讯电缆、压缩空气、精密减压阀(气源用户自备) 将预先处理好的试样放置在上下测试腔之间，下腔抽真空，这样气体会在压差梯度的作用下，由高压侧向低压侧渗透。精确测量通过低压侧的压力变化，计算试样的各项阻隔性参数 卓越的密封设计，具备国际领先水准的高速测试能力 计算机控制，全自动试验 操作简单，使用方便 系统绝对稳定，可靠性好，易于维护 采用国际顶级真空传感器和压力传感器，测量精度高 具备精确的压力控制能力,维持恒定的压力差 采用高品质元器件，保证仪器运行的稳定性、可靠性 测试数据准确，可直观显示实时检测结果，检测结果可信度更高 专业软件支持，计算机全程监控测试过程 测试数据自动存储、打印，查询方便，报表精美 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208091658_382898_2557742_3.jpg

http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/01/201701191700_667324_3037432_3.png 产品详细：　　试样垂直固定在向上流动的氧、氮混合气体的透明燃烧筒里，点燃试样顶端，观察试样的燃烧特性，把试样连续燃烧时间或试样燃烧长度与给定的极限值相比较，极限氧指数测试仪通过在不同氧浓度下的一系列试验，测得维持燃烧时以氧气百分含量表示的最低氧深度值。　　符合标准：　　ISO 4589-2，ASTM D2863，GB/T 2406，GB/T 5454　　技术参数：　　1. 燃烧筒：由内径至少75mm和高度至少450mm的耐热玻璃管构成。筒底连接进气管，并用直径3-5mm的玻璃珠充填，高度为80-100mm，在玻璃珠的上方放置一金属网，以承受燃烧时可能滴落之物，维持筒底清洁;　　2. 点火器：内径为2mm±1mm的管子通以丙烷或丁烷气体，在管子的端头点火，火焰高度可用气阀调节，能从燃烧筒上方伸入以点燃试样，火焰高度为15 - 20mm;　　3. 利用最新的氧分析仪技术，提供了一个稳定的供气机构，氧气浓度数字读数的±0.1%;　　4. 特殊耐热石英玻璃管，用耐热的高硼硅制的燃烧筒，提供两种型号的试样架：　　a) 可用于无支撑的试样，如纺织品、塑料片和纸张等 ，试样大小：150×37.5 mm，厚度小与12mm;　　b) 有支撑的棍形试样，如塑料和木材能，试样大小：150mm长，直径小于10 mm。　　5. 仪器具有自动校准功能;　　6. 数字化显示氧浓度，直接控制氧气浓度;　　7. 自动控制氧气和氮气浓度达到预期浓度;　　8. 数显显示器，可直观显示仪器状态，氧气浓度，气体流量，石英玻璃管温度，使用时间;　　9. 配备气体截止阀、流量计，过滤器;　　10. 配有燃烧器和技术手册;　　11. 外形尺寸：460 mm(W)×410mm(L)×780mm (H);　　12. 重量：45kg。

称重原理，渗透测试环境与称重环境一致，排除操作误差 全球顶级高精度传感器（M-T/梅特勒-托利多），测试数据精确，测试时间短 高精度测试环境控制系统：恒温控制和湿度调节，专利加湿除雾部件 独有的软性加热器设计，杜绝普通加热器产生的振动干扰，测量更精确 多腔集成测试，保证测试环境的一致性； 嵌入系统控制，PC机全程监控，测试过程智能化； 专业软件支持，具有历史数据查询、比对、打印、绘图、原始数据分析功能 试验数据动态显示，形象直观，界面美观，操作简便 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/07/201207111651_377010_2557742_3.jpg

[color=#990000]摘要：针对高温土壤气体渗透率测试，介绍了气体渗透率测试方法（压降法），设计了测量装置，并介绍了测量装置的结构和主要部件的功能。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align] [size=18px][color=#990000]一、技术要求[/color][/size] （1）样品尺寸：直径100mm，高度200mm。 （2）样品温度范围：100℃~500℃。 （3）真空压力范围（绝对压力）：进气口最大70kPa，出气口最小5kPa。[size=18px][color=#990000]二、测量装置结构和测量原理[/color][/size] 测量装置结构如图所示，测量原理为压降法，即在被测土壤样品的上下两端分别形成固定真空压力P1和P2（P1P2），由此形成一固定压力差，在压差作用下气体从上而下流动。通过测量此气体流量，最终得到渗透系数或渗透率。[align=center][img=气体渗透系数测量,690,384]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/11/202111231457596045_7871_3384_3.png!w690x384.jpg[/img][/align][size=18px][color=#990000]三、真空压力控制和测量[/color][/size] 土壤气体渗透率测量的关键技术之一是要准确控制土壤样品上下两端的真空压力，这就要求满足以下两方面的要求： （1）保持上下两端压力恒定，即压力恒定且不受样品温度变化影响。 （2）由于样品上下是一个相对密闭空间，特别是样品底部不允许额外的气体进入而影响测量。因此，在压力控制时，不能使用调节流量控压方式，只能直接对压力进行控制。 在土壤气体渗透率测量装置中，对样品上下两端的压力分别采用了压力调节器进行压力调节，并通过一个2通道PID控制器对这两个压力调节器进行控制。恒压控制过程中，在PID控制器上输入两个压力设定值，控制器输出相应的控制信号给压力调节器实现控压。 测量装置中，为了实现真空压力控制，两个压力调节器共用一路抽气，即并联连接到真空泵上。 压力调节器自带压力传感器，控制过程中的压力变化可通过压力传感器测量，对应真空压力测量值输出对应的 0~10V 直流电压信号。[align=center]=======================================================================[/align]

本实验室分别利用RO和UF工艺对优质饮用水过程进行研究，实验表明：运用以“超滤”和“反渗透”为主的处理技术可以达到我国颁布的饮用净水水质标准（CJ 94-1999）。对于特定的污染物也显示出不同的特点，反渗透处理后的水的氨氮去除率在96%左右，氯化物去除率是47%～50%，但是膜污染问题严重；超滤处理后的水的氨氮去除率和氯化物去除率明显低于RO系统，但通过适当的预处理可以达到设计基本要求。优质饮用水是指自来水或其他原水经深度净化处理，达到饮用水水质标准，通过独立封闭的循环管网系统，供给居民可直接饮用的优质水。但由于优质饮用水的局部供水性，经济制约的局限性，以及投资分散的重复性浪费，决定了这不是一条提高全民饮水质量的根本途径。目前在优质饮用水中常用的膜处理技术有以下4种：微滤（MF），超滤（UF），纳滤（NF）和反渗透（RO）。反渗透膜处理可以将水中的金属离子、细菌、病毒、农药、矿物质去除掉，获得清洁的纯净水。本论文主要以反渗透和超滤工艺的设计、运行和监测进行分析对比，寻求合适的优质水处理方法和注意的问题。1 实验方法实验利用典型的处理工艺进行如下相关常规的测试。测试指标主要有代表着微污染的程度氨氮含量；影响水质的氯化物；代表水体中可被氧化的有机物和还原性无机物的总量的高锰酸钾指数（耗氧量）。1.1 水质检测方法（国家检测标准方法）氨氮：纳氏试剂光度法；氯化物：硝酸银滴定法；高锰酸钾指数（耗氧量）：酸性法。2 试验过程及结果分析本实验主要是利用超滤法和反渗透法处理水源水，然后对处理后的水测其水质，确定上述两种方法的优劣。2.1 超滤工艺超滤是一个压力驱动过程，其介于微滤与纳滤之间。一般来说，超滤膜的截留相对分子质量在1000～300000之间，而相应的孔径在5～100nm之间，操作压力一般为0.1～0.5MPa，主要用于截留去除水中的悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质。工艺流程是原水从水箱中流出，经过锰砂过滤、精密过滤和超滤三道过滤程序以后，再进行消毒处理，最后得到纯水。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/04/200904061110_142695_1623180_3.jpg[/img]从表 1中可以看出：只有4号的氨氮含量接近规定的0.1mg/L，考虑到实验读数存在误差，故4号可以看作是符合规定的；而对于高锰酸钾指数这个指标，后3组数据均小于规定的3mg/L，1号是3.102稍高于规定数值，随着对水处理深度的加深，高锰酸钾指数稳步下降；氯化物含量在各个过滤器中的变化不大，均在40～51之间，完全符合小于250mg/L的规定。

产品渗透压与人体生理健康密切相关，溶液的渗透压，依赖于溶液中溶质粒子的数量，高渗透压内让细胞造成萎缩,低渗透压则会使细胞胀破, 所以等渗透压产品才能让细胞维持正常，然后被吸收利用。正常人体血浆的渗透压摩尔浓度范围为(300±20) mOsm/kg。渗透压的测定分为冰点法和露点法。 冰点渗透压仪根据拉乌尔冰点原理，以溶液冰点下降值与其摩尔浓度成比例关系为基础，采用高灵敏的感温元件—热敏电阻测量不同溶液的结冰点。冰点渗透压仪由于测试结果精确、重复性好、线性好等优点应用最广泛。下图为德国罗泽公司的CM815冰点渗透压仪。[img=,690,902]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/03/202203181412348095_7590_4079281_3.png!w690x902.jpg[/img]露点是固定气压下，空气中所含的气态水达到饱和而凝结成液态水所需要降至的温度。此时凝结的水漂浮在空中成为雾，沾在固体表面上时成为露。露点渗透压仪应用沸点升高原理，将溶液加热使之蒸发，密封样品腔内的热电偶通过佩尔蒂尔效应冷却到露点以下，使样品中的水蒸气在其上凝结，利用热电偶凝结样品溶液蒸气感应测量。下图为美国Wescor5520露点渗透压仪。[img=,508,676]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/03/202203181413129263_9518_4079281_3.jpg!w508x676.jpg[/img] 工作过程中遇到了一个奇怪的现象，同样的样品和浓度，冰点渗透压仪测定值为2500mOsm/kg（不合格），露点渗透压仪测定值为1760mmoL/kg（合格），直接让我们在各个环节产生了怀疑。 通过与厂家技术人员，校准液供应技术人员沟通，几经周转，总结出来一个经验供相关检测人员参考：冰点渗透压仪采用半导体制冷测试，可检测挥发性的样品，尤其是受热易分解的样品，但只适用于分析稀溶液，线性范围较窄，因为浓溶液在测量过程中温度下降可能析出溶质。露点渗透压仪用电热丝加热，理论上适用于整个浓度范围，但溶液浓度过高也会导致相对湿度较低，在冷却过程中，热电偶上凝结的水不足，影响检测准确性，但测量范围较冰点渗透压仪宽。因此较大的渗透压值建议使用露点渗透仪检测。

全自动太阳能光热系统性能测试仪器太阳能光热系统性能测试仪器监测方法1、外墙保温系统外墙保温系统的节能监测主要包括系统耐候性试验、系统抗风载性能试验、系统抗冲击性能试验、抗拉强度试验和传热系数测定试验等。而在当前的建筑节能监测中,主要技术是能够快速准确地测定建筑外围护结构的热工性能,即得出外围护结构的传热系数。传热系数的测定方法主要有热流计法和热箱法两种。热流计是建筑热耗测定中常用仪表,其监测基本原理为:在被测部位至少布置两块热流计,测量通过建筑构件的热量,在热流计的周围和对应的冷表面上各布置4个热电偶测量温度,并直接传输进入微机系统,通过计算可得出传热系数值。而热箱法的工作原理为:在试件两侧的箱体(冷箱和热箱)内,分别建立所需的温度、风速和辐射条件,达到稳定状态后,测量空气温度、试件和箱体内壁的表面温度及输入到计量箱的功率,就可以计算出试件的热传递性质,热箱法不适合于现场监测,适合于外墙、楼板、门窗的热传递系数的实验室测量。目前较先进的方法还有红外线热像仪法。红外线热像仪是集先进的光电技术、红外探测器技术和红外图像处理技术于一身的高科技产品。热像仪测量物体表面温度是一种非接触式、快速的测量仪器,测量物体表面温度分布,能够直观的显示物体表面的温度分布范围。此外还有显示方法多、输出信息量大、可进行数据处理、操作简单、携带方便等优点。[img=太阳能光热系统性能测试仪器,400,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210070920056230_4359_4136176_3.jpg!w690x690.jpg[/img]2、建筑外门窗试验建筑外门窗的节能监测主要包括保温性和气密性能的监测。门窗是建筑外围护结构中热工性能最薄弱的构件,通过建筑门窗的能耗在整个建筑物能耗中占有相当可观的比例。调查表明,我国北方一些地区的采暖建筑由于采用普通钢门窗,冬季通过外窗的传热与空气渗透耗热量之和,可达全部建筑能耗的50%以上 夏季通过向阳面门窗进入室内的太阳辐射所得的热量,成为空气负荷的主体。外门窗保温性能以传热系数为评定指标。其监测方法为标定热箱法。试件一侧为热箱,模拟采暖建筑冬季室内气候条件,另一侧为冷箱,模拟冬季室外气候条件,在对试件缝隙进行密封处理,试件两侧各自保持稳定的空气温度、气流速度和热辐射条件下,测量热箱中电暖气的发热量,减去通过热箱外壁和试件框的热损失,除以试件面积与两侧空气温差的乘积,即可得出试件的传热系数。外门窗的气密性监测一般可采用压力法,就是利用风机等增压或减压的原理,使建筑外门窗内外之间人为造成压力差,测定在该压力差条件下的空气渗透量。[img=太阳能光热系统性能测试仪器,400,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210070920334308_3344_4136176_3.jpg!w690x690.jpg[/img]太阳能光热系统性能测试仪器监测技术我国建筑节能监测技术是与建筑节能工作的开展同步发展起来的，太阳能光热系统性能测试仪器具体分为直接监测和间接监测2大类。直接监测是采用能源计量法，即对拟进行监测的建筑物单元提供热源，待稳定后，测试室内外温度，计量热源供应总量。据建筑面积、实测室内外空气温差、实测能源消耗推算标准规定的温差条件下的建筑物单位耗热量。间接法是通过测试建筑物围护结构传热系数和气密性，计算建筑物的耗热量。测试围护结构传热系数通常是设法在被测结构的两侧形成较为稳定的温度场，测试该温度场作用下通过被测结构的热流量，从而获得被测结构的传热系数，实际现场测试围护结构传热系数的方法有热流计法和热箱法。直接法必须在冬季供暖稳定期测试，即使对于北方采暖建筑使用也有一定的局限性，对于夏热冬冷地区，就更加不便应用。间接法虽然理论上基本不受供暖季节的限制，但为了在被测结构两侧获得较为稳定的热流密度，通常也以在冬夏两季测试为宜。

[align=center][b][img=防热烧蚀复合材料高温气体渗透率测试技术,690,458]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311090939039664_4444_3221506_3.jpg!w690x458.jpg[/img][/b][/align][size=16px][color=#333399][b]摘要：气体渗透率是树脂基纤维防热和烧蚀复合材料的关键性能参数，基于现有的稳态法渗透率测试技术相关研究报道，本文提出了更详细和切实可行的渗透率测试中的真空压力差精密控制解决方案。解决方案采用了两个真空度可精密控制的缓冲罐布置在被测样品的气流上下游，从而在样品上实现真空压力差可调且精密恒定控制。解决方案具有很强的可拓展性，为后续的高温氧化性能测试和质谱仪气体分析留有相应的连接接口。[/b][/color][/size][align=center][size=16px][color=#333399][b]=====================[/b][/color][/size][/align][size=18px][color=#333399][b]1. 项目背景[/b][/color][/size][size=16px] 树脂基纤维复合材料在工业炉、防火、棉絮材料和高速航天器的隔热罩等应用中被用作高性能隔热材料，这类高孔隙率材料通过在高温下提供气体缓冲，有效保护下层结构免受周围热源的影响，其低密度特性同时最小程度地增加了高速航天器的有效载荷质量。[/size][size=16px] 由于树脂基纤维复合材料的高孔隙率，气体可以很容易地在烧蚀材料中流动，例如酚醛树脂分解产生的热解气体在离开材料之前会穿过烧焦的结构，可能会与纤维发生反应。类似地，来自边界层的反应物可以进入材料微结构并在孔内流动，这种气体传输对整体材料响应具有显著的影响。这种通过多孔结构的流动行为常以渗透率为特征，因为渗透率控制着介质内的动量传输，因此在模拟多孔介质流动时，渗透率是一个关键的材料性能参数。[/size][size=16px] 材料渗透率的测量，特别是测试高温下的材料渗透率普遍采用稳态法，即在样品的上、下游端施加稳定的压力差，通过测量流经样品的流量气体，依据达西定律计算获得渗透率。在参考文献[1,2]中对纤维复合材料的高温渗透率稳态法测量进行了报道，并给出了测试系统结构示意图，但在如何形成稳定的高精度压力差方面并未给出说明，而这恰恰是稳态法渗透率测试的关键。[/size][size=16px] 为了真正实施稳态法高温渗透率测试方法，特别是模拟星际环境在被测样品两侧建立宽域可调且精确稳定控制的真空压力差，本文提出了如下真空压力控制解决方案。[/size][size=18px][color=#333399][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 对于高温渗透率测试中的真空压力控制，解决方案拟达到如下技术指标：[/size][size=16px] （1）样品上下游的真空压力控制范围气压（绝对压力）：0.1Torr~750Torr。[/size][size=16px] （2）控制精度：读数的±1%。[/size][size=16px] 可实现上述技术指标的真空压力差控制系统结构如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#333399][b][img=高温渗透率测量装置真空压力差控制系统结构示意图,690,439]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311090940235059_6758_3221506_3.jpg!w690x439.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#333399][b]图1 高温渗透率测量装置真空压力差控制系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如图1所示，本解决方案对文献[1,2]中所报道的真空压力差控制系统进行了细化，即系统中增加了上游和下游真空压力缓冲腔及其控制装置，分别将上下游缓冲腔按照所需的真空度设定值P1和P2（P1P2）进行精密恒定控制，由此可在高温样品的上下游形成宽域可调且精确稳定控制的真空压力差，然后通过布置在上游管路中的气体流量计测量压力差稳定后的气体渗透流量，由此最终根据样品尺寸数据计算得到不同温度和压差下的不同气体渗透率。[/size][size=16px] 对于上下游缓冲腔的真空度控制，配备了两套相同的真空度控制系统，每套控制系统主要由两只薄膜电容真空计、两只电控针阀和一个双通道真空压力控制器，具体型号和指标如下：[/size][size=16px] （1）薄膜电容真空计：量程1Torr和1000Torr，测量精度为读数的±0.25%。[/size][size=16px] （2）电控针阀：型号NCNV-20和-120，线性度0.1~2%，重复精度1%，响应时间1秒。[/size][size=16px] （3）双通道真空压力控制器：独立双通道，24位AD、16位DA和0.01%最小输出功率百分比，带PID参数自整体和MODBUS标准协议的RS485通讯接口，并配有计算机软件。[/size][size=16px] 在每个缓冲腔的真空度控制过程中，具体操作步骤需要注意以下内容：[/size][size=16px] （1）对于10~1000Torr的低真空范围内控制，采用排气调节模式，即将负责进气流量调节的电控针阀控制为固定开度使得进气流量恒定，然后再自动控制负责排气流量调节的电控针阀。[/size][size=16px] （2）对于0.1~10Torr的高真空范围内控制，采用进气调节模式，即将负责排气流量调节的电控针阀控制为100%固定开度使得全速排气，然后再自动控制负责进气流量调节的电控针阀。[/size][size=16px] （3）双通道真空压力控制器具有两路独立的PID自动控制通道，其中在第一输入通道上连接10Torr量程真空计，在第二输入通道上连接1000Torr量程真空计，第一输出通道上连接负责进气的电控针阀，第二输出通道上连接负责排气的电控针阀。[/size][size=16px] 还需说明的是本解决方案将气体流量计布置在样品的上游端，这样做的好处是流经流量计的气体温度为常温，常温气体对流量计不会带来损害。[/size][size=16px] 另外，红外测温仪也布置在石英管的上游端外，这是因为石英管上游端的密封法兰相对比较简单，而石英管下游端的密封法兰则相对比较复杂，这是因为下游端还需为今后的测试功能拓展留有余地。[/size][size=18px][color=#333399][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述，本解决方案对文献[1,2]所报道的高温渗透率测试装置中的真空压差控制系统进行了细化，比较而言，本文所提出的解决方案具有以下优势和特点：[/size][size=16px] （1）本解决方案更具有实用性，可实现样品上下游压力的恒定控制，这是文献[1,2]报道中所欠缺的关键技术，由此可任意设定和调节样品两端的压力差，更符合稳态法渗透率测试模型。[/size][size=16px] （2）本解决方案具有很强的适用性和可拓展性，如通过改变其中的相关部件参数指标就可适用于不同范围的真空压力，实现不同压力差的精密控制及其对应渗透率测试。[/size][size=16px] （3）本解决方案可以通过高压气源的改变来实现不同工作气体下的渗透率测量，也可进行多种气体混合后的真空压力差控制和氧化性能测试，具有很大的灵活性。[/size][size=16px] （4）更重要的是，本解决方案为后续的残余气体取样分析留有接口通道，可方便的与质谱仪和微流量可变泄漏阀连接，使得质谱仪分析流经被测样品的气体。[/size][size=16px] （5）解决方案中的真空压力控制自带计算机软件，可直接通过计算机的软件界面操作进行整个控制系统的调试和运行，且控制过程中的各种过程参数变化曲线自动存储，这样就无需再进行任何的控制软件编写即可很快搭建起控制系统，极大方便了试验装置的搭建和测试研究。[/size][size=18px][color=#333399][b]4. 参考文献[/b][/color][/size][size=16px] [1] Panerai F， White J D， Cochell T J，et al. Experimental measurements of the permeability of fibrous carbon at high-temperature[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer， 2016， 101： 267-273.[/size][size=16px] [2] Panerai F， Cochell T， Martin A， et al. Experimental measurements of the high-temperature oxidation of carbon fibers[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer， 2019， 136： 972-986.[/size][align=center][size=16px][color=#333399][b][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#333399][b]~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/color][/size][/align]