開孔率儀

 技術(shù)介紹

一、開孔率測試儀測試原理

      應(yīng)用阿基米德原理--氣體膨脹置換法，利用小分子直徑的惰性氣體在一定條件下的玻爾定律（PV=nRT），通過測定測試腔內(nèi)樣品所排開的氣體體積來精確測定樣品的骨架體積（含閉孔），從而得到其真密度，真密度＝質(zhì)量/骨架體積.

      氣體膨脹置換法是以氣體取代液體測定樣品所排開的體積. 此法可避免浸液法中由于樣品溶解造成的測試誤差，具有不損壞樣品的優(yōu)點. 因為氣體能滲入樣品中極小的孔隙和表面的不規(guī)則孔隙，因此測出的樣品體積更接近樣品的骨架體積，從而可以用來計算樣品的密度，測試值也更接近樣品的真實密度.

儀器的測試系統(tǒng)由測試腔和基準(zhǔn)腔構(gòu)成，如圖.

待測樣品質(zhì)量：M；測試腔體積：V₁；基準(zhǔn)腔體積：V₂;

測定樣品真密度時:

1.將骨架體積為V（待測）的樣品放入測試腔；

2.儀器自動打開測試閥和排氣閥排空測試腔和基準(zhǔn)腔內(nèi)的氣體，關(guān)閉排氣閥，等壓力穩(wěn)定后，記錄此時壓力P₁；

3.關(guān)閉測試閥，向基準(zhǔn)腔內(nèi)注入一定量的氣體并記錄穩(wěn)定后的壓力P₂；

4.打開測試閥，將樣品測試腔與基準(zhǔn)腔連通并記錄穩(wěn)定后的壓力P₃；

打開測試閥前后測試腔和基準(zhǔn)腔內(nèi)氣體的總摩爾量是相等的，由此可知：P₁（V₁-V）+P₂V₂=P₃[（V₁-V）+V₂]，即V=V₁-（P₂-P₃）V₂/（P₃-P₁），ρ=M/V

即：可得出材料的骨架體積和真密度。

二、氣體置換法與浸液法的比較

氣體膨脹置換法是以氣體取代液體測定樣品所排出的體積。 此法排除了浸液法對樣品溶解的可能性，具有不損壞樣品的優(yōu)點。 因為氣體能參入樣品中極小的孔隙和表面的不規(guī)則空陷，因此測出的樣品體積更接近樣品的骨架體積，從而可以用來計算樣品的密度，測試值也更接近樣品的真實密度。 另外具有更高的測試效率和自動化程度；

三、發(fā)泡材料切孔校正的意義和方法

對于發(fā)泡等材料的開孔及閉孔率測試時，在制備長方體的試樣過程中，切割試樣的 6個表面時，總會人為地把一些閉孔泡沫切破變成開孔泡. 因此對測得的表觀閉（開）率必須進(jìn)行校正，求出校正閉（開）孔體積分?jǐn)?shù)，才能如實地表征樣品的泡孔結(jié)構(gòu)和正確地評價樣品的性能.  校正依據(jù)國標(biāo)
GB/T 10799-2008中“附錄 B（規(guī)范性附錄）試樣制備時開孔誤差的矯正”所述的“8分法”.

四、關(guān)于氣控閥和電磁閥在真密度儀應(yīng)用上的區(qū)別

氣控閥由氣體推動氣缸驅(qū)動閥芯動作，以實現(xiàn)閥門的關(guān)閉與打開，所以無任何發(fā)熱，閥門溫度穩(wěn)定；

電磁閥由電流產(chǎn)生磁場驅(qū)動閥芯動作，以實現(xiàn)閥門的關(guān)閉與打開，電磁線圈有發(fā)熱，閥門溫度隨通電時長增大而升高；即使1℃溫升的影響，也將造成氣體體積定量約0.3%的誤差，遠(yuǎn)大于0.02%的重復(fù)性誤差要求；所以，對于對溫度恒定要求高的場合，需要采用零發(fā)熱的氣控閥來代替電磁閥以提高系統(tǒng)溫度的恒定度；但是氣控閥的驅(qū)動氣體需要通過電磁閥來控制供給或切斷，相對單一直接采用電磁閥來講硬件成本將增加。真密度測試的關(guān)鍵點即在于氣體體積的精確定量，從而獲得樣品的準(zhǔn)確體積，對溫度恒定具有很高的要求。

3H-2000TD系列全自動真密度儀采用行業(yè)內(nèi)的氣控閥控制結(jié)構(gòu)，從根本上消除了同類儀器采用電磁閥而帶來的電磁閥發(fā)熱而引起的體積定量誤差的問題。

（名稱：具有氣控閥的高精度真密度儀   號:  .8）

五、關(guān)于“下裝式”樣品池安裝方式    

3H-2000TD系列全自動真密度開孔率儀由于具有的“下裝卡口式”樣品池安裝方式
（受理號:  .5），以樣品池直接作為樣品測試腔，具有對樣品測試腔體積利用率高的優(yōu)勢；對于10ml的樣品池，測試腔體積利用率高于90%；從而使對于少量樣品的測試精度得以提高；而通常的樣品池“上裝加蓋式”，將樣品池裝入測試桶內(nèi)加蓋密封后進(jìn)行測試，“測試桶+樣品池”構(gòu)成的樣品測試腔內(nèi)有大量剩余的無用空間，使測試腔體積利用率低，對于10ml的樣品池，測試腔體積利用低于10%；從而造成對于少量樣品的測試精度難以保證. 另一方面，“上裝加蓋式”樣品池的體積受制于加蓋的測試桶的體積，不適用大體積裝樣量（難以滿足150ml體積以上的裝樣量），而“下裝卡口式”的樣品池，可以滿足大體積裝樣的需求，使裝樣上限達(dá)到500ml以上，以達(dá)到拓寬測試范圍、擴(kuò)大適用面、提高測試精度的目的.

六、什么是擴(kuò)展腔，其作用是什么？

    當(dāng)測試腔體積和基準(zhǔn)腔體積相差太懸殊時，不利于測試精度的提高；而測試腔體積因樣品體積的變化有較大的變化范圍，為了減小基準(zhǔn)腔體積和測試腔體積的差別程度，提高精度，可配備用于“擴(kuò)容”基準(zhǔn)腔體積的“擴(kuò)展腔”；當(dāng)樣品量小時，可采用標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)腔，當(dāng)樣品體積較大時或者樣品密度很小需裝樣量較大時，可用“擴(kuò)展腔”來增大基準(zhǔn)腔的體積，以適應(yīng)大體積的測試腔，以實現(xiàn)提高精度的目的；

七、關(guān)于正壓測試好還是負(fù)壓測試好？

正壓測試是測試壓力大于常壓，一般是0-1bar；儀器無需配真空泵；

負(fù)壓測試是測試壓力小于常壓，測試過程中需要抽真空，儀器需要配真空泵；

對于真密度測試，由于測試壓力只到1bar，遠(yuǎn)談不上高壓，所以對于采用氦氣這種所有氣體中*難液化的氣體，其性質(zhì)在常溫常壓附近是所有氣體中*接近理想氣體的，其在負(fù)壓和正壓條件下的理想化程度的差別與誤差要求比較是可以忽略的；

所有可以在負(fù)壓下測試的材料，均可以在正壓下測試；反過來則是不行的；例如對于具有一定揮發(fā)性質(zhì)的液體的測試，在真空負(fù)壓條件下，則會加劇其揮發(fā)，不利于測試的準(zhǔn)確性；而正壓下則會抑制其揮發(fā)，有利于測試的準(zhǔn)確性；另外例如對于具有一定吸附能力的樣品，如粉體，多孔材料等，在真空負(fù)壓條件下測試時，樣品對于氣體的吸附對測試結(jié)果的影響則會強于在正壓條件下的測試；

所以，對于負(fù)壓測試應(yīng)謹(jǐn)慎使用；

負(fù)壓真正有用的不是在于測試，而是樣品處理過程，可以提高處理效率，縮短處理的時間約30%，將處理時間由15min縮短到10min；貝士德公司真密度儀的真空泵為選配件；

八、關(guān)于樣品池材質(zhì)是石英玻璃的還是金屬的好？

石英玻璃樣品池：優(yōu)點：石英的熱膨脹系數(shù)只有不銹鋼或鋁的1/10-1/20，作為樣品池，相對金屬樣品池具有更高的體積穩(wěn)定性，有利于測試結(jié)果的準(zhǔn)確性；另外，石英玻璃的樣品池相對金屬樣品池是透明的，可以方便的觀測到在充氣加壓測試過程樣品是否受壓力、氣流影響，金屬樣品池則無法做任何觀測；缺點：不如金屬樣品池抗摔抗磕碰；

3H-2000TD系列真密度儀標(biāo)配石英玻璃樣品池，壁厚2-3mm，結(jié)實耐用；石英玻璃樣品池的低膨脹系數(shù)，是測試結(jié)果的準(zhǔn)確度的保證；不銹鋼樣品池為選配件；

標(biāo)簽：真密度開閉孔率測試儀   開孔率儀   開孔率