1、問題的提出

    車用非金屬材料透氣度的檢測，尤其是在紡織品、土工布及無紡布行業，長期以來都是采用傳統的弗雷澤壓差測試法，大部分測試儀器也都是以手動和半自動型式為主。近年來隨著電子測量技術突飛猛進的發展，尤其是氣流流量控制技術與壓力傳感技術的突破，使透氣度的電子自動化測試成為可能。近年來，國內外很多知名企業，在不同的材料領域開發出了一系列電子或電動透氣測試儀器，例如：英國 WIRA公司、SDL公司、美國Gurley、中國的濟南蘭光機電技術有限公司等。為了使大家對這類測試設備有一個更加全面的了解，下面我將就電子技術在透氣度測量上的具體應用作一下介紹。

2、電子透氣度測試儀的工作原理

    由於透氣度測試儀可以測試聚氨脂泡沫塑料、皮革、紡織品、濾芯紙板等多種非金屬材料，根據不同的標准規定，歸納起來可得出透氣度檢測的兩種試驗方法。一種試驗方法是定流量測壓差△P值，另一種試驗方法是定壓差測流量qv值。在上期內容中，我們了解到△P、qv值雖然不是材料測試最終所要的實驗結果，但在計算公式中卻是必需求得的物理量。與傳統的測試設備相比，用於確定流量的流量控制器、以及用於確定壓差的壓力控制器，可以直接輸出電信號，以便於微機進行數據采集與處理，通過系統計算得出最終實驗結果，這是電子透氣度測試儀最大的優點之一。這裡所說的“最終實驗結果”，對於不同的測試材料，最後出具的實驗結果的內容也不一樣。比如：紡織品的最終測試結果是透氣率 R（mm/s）；多孔泡沫材料的最終測試結果是空氣流通阻力R S（m²）、空氣透氣率K（m²）以及空氣線流速ｕ（m·s－1）；而皮革的最終測試結果卻是透氣量｛mL/（cm²·h）｝。

3、電子透氣度測試儀的兩種試驗方法介紹

    定流量測壓差（見測試方法簡圖 1）是指：先在設備的操作界面中輸入一個設定的流量值，實驗開始後，通過真空泵的抽吸系統內會形成一股垂直通過待測試樣的氣流，但在流量控制器的調整下，會使系統內的氣流流量漸趨並最終達到預先的設定值。流量穩定後，試樣兩側所造成的壓差，會通過壓差傳感器輸出一個相應的電信號，被微機進行數據采集與處理，最後通過系統計算而得出最終實驗結果。當然了在實際進行系統搭建時，為了提高測試精度和效率，還應重點注意如下幾個問題：

• 壓差傳感器應直接安裝在氣室上，並盡可能地靠近試樣。這樣安裝有助於提高傳感器數據采集的准確性，避免因管道阻力而使傳感器人為的增加誤差。
• 流量控制器應直接安裝在氣室上，避免因管道阻力或系統泄露使傳感器增加測量誤差。
• 真空泵應根據相關標准，具有足夠的吸氣能力，並且要求吸氣平穩，能保證提供一個平穩的氣流。這是試驗運行的前提條件，也是流量控制器能否正常工作的條件之一。

    定流量測壓差，該方法主要應用於聚氨脂泡沫塑料、以及軟質或半硬質多孔彈性材料的測試，該類材料是汽車座墊、車內頂篷、儀表板墊等制品不可或缺的材料。尤其是聚氨脂材料在汽車上的應用更是廣泛，幾乎能佔到汽車用塑料總量的 19.6%強，僅次於聚丙烯。針對這類材料透氣度的檢測，在ISO4638－1984《高聚物多孔彈性材料空氣透過率的測定》的標准中，對此有詳細的規定。但是當前國內國際上對這類材料透氣度的測試設備卻比較少見，這一現象長久以來也困撓著相關生產廠家。經過多年的不懈努力，由濟南蘭光開發的TQD－G1型電子透氣度測試儀，對這類材料有著較好的測試效果，自投放市場以來也得到了業內人士的廣泛肯定。

圖 1　定流量測壓差測試方法簡圖

    定壓差測流量（見測試方法簡圖 2）是指：先在設備的操作界面中輸入一個設定的壓差值，實驗開始後，通過真空泵的抽吸系統內會形成一股垂直通過待測試樣的氣流，但在壓力控制器的調整下會使系統內的壓差漸趨並最終達到預先的設定值。壓差穩定後，流量計會輸出一個相應的電信號，被微機進行數據采集與處理後，最後通過系統計算而得出最終實驗結果。同樣為了提高系統的測試精度和效率，在實際進行系統搭建時，還應重點注意如下幾個問題：

• 壓力控制器應直接安裝在氣室上，並盡可能地靠近試樣。這樣安裝有助於提高傳感器數據采集的准確性，避免因管道阻力而使傳感器人為的增加誤差。
• 流量計安裝時應盡可能靠近壓力控制器位置，避免因管道阻力或系統泄露使傳感器增加測量誤差。
• 真空泵應根據相關標准，也同樣要求應具有足夠的吸氣能力，並且要求吸氣平穩，能保證提供一個平穩的流量。這是試驗運行的前提條件，也是壓力控制器能否正常工作的條件之一。

圖 2　定壓差測流量測試方法簡圖

    定壓差測流量，該方法主要應用於紡織品、無紡布、皮革、土工布等。通過上期內容，我們了解到汽車工業一直以來都是產業用紡織品的最大用戶，有資料顯示平均每輛小汽車大約含有 20kg的紡織品。所以隨著汽車工業的不斷發展，車用紡織品的電子透氣度檢測技術是開發最早的，也是最為成熟的，專業生產廠家也很多，例如：英國WIRA公司、美國Gurley等。由濟南蘭光機電技術有限公司開發的TQD－G1型透氣度測試儀，不但可以檢測多孔彈性材料，對車用紡織物同樣也具有較好的檢測效果。該型電子透氣度測試儀，最顯著的特點之一就是既可定流量測壓差，也可以定壓差測流量，一機完成兩種測試方法。

4、結束語

     通過上面的介紹，我們了解到在汽車非金屬材料透氣度檢測中，通過高精度電子測試元器件的使用，大大提高了設備的測試精度與效率，同時也最大程度上減少了人為測試誤差的發生。當然，因為受電子元器件量程的影響，電子式透氣度測試儀也存在著測量范圍窄、需要多量程選擇的特點。這就要求采購廠家在購置設備前，應先大體估計一下材料的透氣能力，再選購與之相匹配的測試儀器。總之，隨著測量技術的不斷發展，人們一定能找到更理想的測試方法，使電子透氣度測試技術更加完美、更趨合理。

參考文獻：

• 周達飛 .汽車用塑料——塑料在汽車中的應用 北京：化學工業出版社，2003
• 李尹熙 .汽車用非金屬材料 北京：北京理工大學出版社，1999
• ISO4638 Polymeric Materials，Cellular Flexible--Determination of Air Flow Permeability
• GB/T 10655-2003 高聚物多孔彈性材料空氣透過率的測定
• GB/T 5453-1997 紡織品 織物透氣性的測定

作者簡介：侯惠民，男，山東人，工程師，1993年畢業於青島大學，現從事測試設備的研究設計工作。