氧气透过率测定仪设备工艺原理

氧气透过率测定仪设备工艺原理概述氧气透过率测定仪是一种用于测量材料在特定条件下氧气透过率的设备，通常用于包装材料质量的检测和研究。其中，氧气透过率是指单位面积、单位时间内氧气分子从一个侧面穿过材料薄膜到达另一个侧面的数量。氧气透过率测定仪的工作原理与一般渗透仪相似，通过在容器内建立不同压力差的氧气浓度梯度，测量材料对氧气透过率的影响。本文将介绍氧气透过率测定仪的设备工艺原理，以及常用的试验方法和数据处理方法。设备工艺原理氧气透过率测定仪主要由三部分组成：压力差控制系统、测试仓和气体分析系统。其中，压力差控制系统用于控制测试仓内外气体压力差，从而建立氧气浓度梯度；测试仓则用于装载待测材料，同时保持材料与测试仪器周围环境的隔离；气体分析系统则用于检测测试仓内外氧气浓度的变化，从而计算材料的氧气透过率。以下分别介绍这三部分的工艺原理：压力差控制系统为了建立恒定的氧气浓度梯度，氧气透过率测定仪通常采用两个平行的测试仓，其间通过一个恒流量阀门连接，同时接入两个压力传感器和两个流量计进行测量。测试仓内氧气浓度随时间变化可以表示为：$$C_{in}(t)=C_{0}+\\frac{q}{v}\\frac{R}{P}\\cdott$$其中，Cint表示测试仓内氧气浓度，C0表示测试仓内氧气浓度初始值，q表示向测试仓内注入氧气的恒定流量，v表示测试仓的体积，类似地，测试仓外氧气浓度随时间变化可以表示为：$$C_{out}(t)=C_{0}-\\frac{q}{v}\\frac{R}{P_{0}-\\DeltaP}\\cdott$$其中，Coutt表示测试仓外氧气浓度，为了使两个测试仓内外氧气浓度差恒定，氧气透过率测定仪通常会采用微型压差传感器控制氧气流量或泵送速率，从而保持恒定的氧气浓度梯度。测试仓测试仓是氧气透过率测定仪的核心部件，其主要功能是装载待测材料，并实现材料对氧气的隔离。常用的测试仓形式包括平板型、圆杯型、圆筒型等。材料的尺寸和形状对测试结果有较大影响，通常需要进行标准化处理。国际上常用的标准试样包括边长为100mm的正方形、直径为54mm的圆片等。气体分析系统气体分析系统是氧气透过率测定仪用于检测测试仓内外氧气浓度的部件，其中主要包括气体分析仪、功率放大器和数据采集器等。通常，气体分析仪用于检测测试仓内外氧气浓度的变化，功率放大器用于放大信号，数据采集器用于记录并计算氧气透过率数据。试验方法氧气透过率测定仪的试验方法主要包括标准方法和非标准方法，其中标准方法通常由ISO、ASTM等国际标准化组织制定。以下是常用的试验方法：平板法平板法是一种常见的氧气透过率测定仪试验方法，其工作原理如下：准备两个面积相同的标准试样和两个平板试验仪。将一个标准试样横放于一个平板试验仪上，并涂抹均匀的胶水。将另一标准试样放在涂有胶水的试验仪上，并将两个试样紧密压在一起，确保胶水铺满整个试样。将另一个试验仪放置在第二个试样上，并用重物压紧。在两个试验仪内侧注入不同浓度的氧气，建立氧气浓度梯度。测量测试仪内外氧气浓度随时间变化的曲线，计算样品的氧气透过率。圆杯法圆杯法是一种圆形样品的氧气透过率测定仪试验方法，其工作原理如下：准备一个圆杯型样品和一组带有密封装置的测试仪。将样品置于测试仪底部，并涂抹上胶水，然后将测试仪盖紧，使得样品周围完全与周围隔离。在测试仪内侧注入不同浓度的氧气，建立氧气浓度梯度。测量测试仪内外氧气浓度随时间变化的曲线，计算样品的氧气透过率。数据处理方法氧气透过率测定仪的数据处理方法主要包括组合法、连续记录法和不连续记录法等。以下是常用的数据处理方法：组合法组合法是一种将多个测试结果组合在一起，以提高准确度的方法。例如，在多个样品上进行测试后，可以将测试结果相加，并计算其平均值。连续记录法连续记录法是一种实时记录试验数据并实时进行处理的方法，通常需要配合计算机或其他数据处理设备使用。不连续记录法不连续记录法是一种在规定时间间隔内连续记录数据，并进行统计和分析的方法。通常需要设定记录频次和终点，超过终点后停止记录。总结氧气透过率测定仪是一种用于测量材料在特定条件下氧气透过率的设备，其工作原理并不复杂