1、傳感器法發(fā)展簡(jiǎn)介

   20世紀70年代，傳感器法開(kāi)始應用在透濕性測試領(lǐng)域中，在此之前使用的都是稱(chēng)重法，通過(guò)30多年的發(fā)展，它已成為一類(lèi)重要的測試方法，應用范圍十分廣泛。通常的透濕性測試傳感器法主要有：紅外線(xiàn)檢定法、動(dòng)態(tài)相對濕度測定法和電解分析法三種。

2、紅外線(xiàn)檢定法

    水蒸氣對紅外線(xiàn)有著(zhù)特定的吸收光譜，紅外線(xiàn)傳感器可以通過(guò)檢測紅外線(xiàn)在通過(guò)含水蒸氣區域時(shí)前后能量的損失檢測水蒸氣濃度，而利用這種紅外線(xiàn)傳感器來(lái)檢測試樣透濕性能的方法就是紅外線(xiàn)檢定法。

    紅外線(xiàn)檢定法的測試原理（可參見(jiàn)圖1）如下：利用試樣將測試腔分成干腔和濕腔兩部分，干腔內保持一個(gè)穩定（）的較低濕度，濕腔中的濕度可以控制（通常取濕腔內的環(huán)境濕度為100％RH），這樣在干腔和濕腔之間形成穩定的濕度差，水蒸氣將由濕度大的一側滲透通過(guò)試樣進(jìn)入干燥的一側，與干腔中的干燥氣體混合，并被干燥氣流攜帶至傳感器處，由紅外線(xiàn)傳感器探測干燥氣流中的水蒸氣含量，并輸出相應的電信號，電信號的大小與干燥氣體中的水蒸氣含量成一定關(guān)系。當電信號穩定后，說(shuō)明滲透過(guò)程已經(jīng)達到穩定狀態(tài)，此時(shí)可以根據傳感器輸出的電信號計算試樣的水蒸氣透過(guò)量及其它透濕性指標。

 

圖1. 紅外線(xiàn)檢定法示意圖

3、電解分析法

    電解池傳感器是利用五氧化二磷與水蒸氣之間的反應特性制作的傳感器，它含有兩個(gè)螺旋線(xiàn)的電極，并在玻璃毛細管內側覆有一薄層五氧化二磷，干燥氣體流過(guò)毛細管，其中所含的水蒸氣將被五氧化二磷定量吸收，生成磷酸，通過(guò)向兩電極上施加直流70V的電壓可將吸收的濕氣電解成氫和氧，在兩電極之間出現電解電流，同時(shí)五氧化二磷得以再生，而被電解的水蒸氣的質(zhì)量將從得到的電流中計算出來(lái)。利用電解池傳感器來(lái)檢測試樣透濕性能的方法就是電解分析法。

    電解分析法的測試原理（如圖2所示）如下：利用試樣將測試腔分成干腔和濕腔兩部分，干腔內保持一個(gè)穩定（）的較低濕度，濕腔中的濕度可調（通常為100％RH），干腔和濕腔之間形成穩定的濕度差將使濕腔中的水蒸氣由濕腔滲透通過(guò)試樣進(jìn)入干腔，與干腔中的干燥氣體混合，并被干燥氣流攜帶至傳感器處，由電解池傳感器探測干燥氣流中的水蒸氣含量，并輸出相應的電信號。電信號穩定后（說(shuō)明滲透過(guò)程已經(jīng)達到穩定狀態(tài)）即可根據傳感器輸出的電信號計算試樣的水蒸氣透過(guò)量及其它透濕性指標。Labthink TSY-W3就是按照這種方法制造的薄膜透濕性檢測設備。

 

圖2. 電解分析法原理圖 

注： 1. 干燥管；2. 兩腔的滲透腔；3. 試樣；4. 玻璃纖維板（浸有硫酸溶液）；5. 電解腔；6. 轉換閥；7. 銅管（用于提供載氣）

4、動(dòng)態(tài)相對濕度測定法

    動(dòng)態(tài)相對濕度測定法使用的是對濕度變化響應非?？斓臐穸葌鞲衅?，測試原理（參見(jiàn)圖3）如下：利用試樣將測試腔分成干腔和濕腔兩部分，通過(guò)干濕度控制器使測試上腔處在一種干燥的環(huán)境下，濕腔保持100％RH，由于水蒸氣的透過(guò)使得測試上腔相對濕度變大，測量室內的濕度傳感器開(kāi)始分析濕度的變化，并監測由預設下限值至上限值所需時(shí)間，通過(guò)連續多次測量，并對每次測量的相對濕度變化曲線(xiàn)進(jìn)行分析后，對比標準電信號可計算出試樣的水蒸氣滲透指標。干腔的相對濕度一般是10％或35％，也有采用在校準范圍內的其它相對濕度的，測試的上下限視標準不同而異，例如ASTM E398-03中要求測試干腔濕度變化的范圍在10±0.1％RH或35±0.1％RH，而ISO 15106-1中是在濕度的±1％RH或±2％RH。Labthink TSY-T2就是按照這種測試方法制造的。

 

圖3. 動(dòng)態(tài)相對濕度測定法原理圖

5、試驗結果的計算

    傳感器法無(wú)法直接測量水蒸氣的透過(guò)量，而是通過(guò)測量電信號并進(jìn)行進(jìn)一步分析從而間接得出的試驗結果。標準中明確指出所有傳感器法設備在試驗之前都需要使用參考膜標定，并確定設備的標定系數，所以參考膜數據的準確性將直接影響到測試設備的準確性，而參考膜的測試數據通常由稱(chēng)重法檢測得到。

    有些文獻中描述傳感器法是高精度的測試方法，事實(shí)上這取決具體設備中采用傳感器的精度及靈敏度，如果傳感器選擇的好，傳感器法設備*可以實(shí)現測試，而且還能在短時(shí)間內檢測高阻隔性材料。