一种水氧透过率测试装置、系统及方法
阅读说明：本技术 一种水氧透过率测试装置、系统及方法 (Water oxygen transmission rate testing device, system and method ) 是由 韩斐 于 2021-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种水氧透过率测试装置、系统及方法。该水氧透过率测试装置包括测试腔、水传感器单元、氧传感器单元和多通道开关；测试腔包括上腔和下腔；上腔和下腔扣合形成一封闭空间,上腔和下腔的扣合处用于夹持住待测试样品,封闭空间由待测试样品分割为相互不连通的上腔和下腔；水传感器单元包括至少两个水传感器；氧传感器单元包括至少两个氧传感器；下腔通过第一气路与多通道开关连接；多通道开关分别与每一个水传感器和每一个氧传感器连接。本发明的水氧透过率测试装置可以同时测试材料水蒸气透过率和氧气透过率,还能根据检测要求灵活选择多种量程和精度,有效提高了水蒸气透过率和氧气透过率测试的准确性。(The invention discloses a device, a system and a method for testing water oxygen transmission rate. The water oxygen transmission rate testing device comprises a testing cavity, a water sensor unit, an oxygen sensor unit and a multi-channel switch; the test cavity comprises an upper cavity and a lower cavity; the upper cavity and the lower cavity are buckled to form a closed space, the buckled part of the upper cavity and the lower cavity is used for clamping a sample to be tested, and the closed space is divided into the upper cavity and the lower cavity which are not communicated with each other by the sample to be tested; the water sensor unit comprises at least two water sensors; the oxygen sensor unit includes at least two oxygen sensors; the lower cavity is connected with the multi-channel switch through a first air channel; the multi-channel switch is respectively connected with each water sensor and each oxygen sensor. The water vapor transmission rate testing device can simultaneously test the water vapor transmission rate and the oxygen transmission rate of the material, can flexibly select various measuring ranges and precision according to the detection requirement, and effectively improves the accuracy of the water vapor transmission rate and the oxygen transmission rate test.)
技术领域
本发明涉及一种水氧透过率测试装置、系统及方法。
背景技术
在包装领域，因包装材料的阻隔性欠佳，水蒸气或氧气会透过或渗入包装材料，长时间暴露于上述环境时，可能引起产品的老化、变质或氧化等问题，从而使保质期限受到影响。因此，材料的氧气阻隔性和水蒸气阻隔性非常重要。
目前，现有技术中，分别采用不同的测试装置测试材料的水蒸气透过率和氧气透过率，无法完成同时测量。而且，由于测试装置上只包含一个水传感器或一个氧传感器，不能满足大量程和高精度的检测要求；因此，亟需一种能够同时测试材料水蒸气透过率和氧气透过率的测试装置，且可以实现大量程和高精度的检测。
发明内容
本发明所要解决的问题在于克服现有技术中测试装置无法同时测试材料水蒸气透过率和氧气透过率的测试装置，且不能满足大量程和高精度的检测要求的缺陷，而提供一种水氧透过率测试装置、系统及方法。本发明的水氧透过率测试装置不仅可以同时测试材料水蒸气透过率和氧气透过率，还能根据检测要求灵活选择多种量程和精度，且有效提高了水蒸气透过率和氧气透过率测试的准确性。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供的技术方案之一为：一种水氧透过率测试装置，其包括测试腔、水传感器单元、氧传感器单元和多通道开关；
所述测试腔包括上腔和下腔；所述上腔的一端与进气管路连接；所述进气管路用于向所述上腔内通入水蒸气和/或氧气；
所述上腔和所述下腔扣合形成一封闭空间，所述上腔和所述下腔的扣合处用于夹持住待测试样品，并且所述封闭空间由所述待测试样品分割为相互不连通的所述上腔和所述下腔；
所述水传感器单元包括至少两个水传感器；任意两个水传感器的量程和精度均不同；
所述氧传感器单元包括至少两个氧传感器；任意两个氧传感器的量程和精度均不同；
所述下腔通过第一气路与所述多通道开关连接；
所述多通道开关分别与每一个水传感器和每一个氧传感器连接。
本发明中，所述测试腔的数量可为1个以上。当所述测试腔的数量为2个以上时，任意两个测试腔可为并联连接。每一个测试腔均可独立地通过气路分别与一个多通道开关连接。优选地，任意一个多通道开关均与每一个所述的水传感器和每一个所述的氧传感器连接。
所述待测试样品可为本领域常规，例如薄膜材料，优选为聚酯薄膜(PET)薄膜材料。
所述上腔的另一端可与上腔排气管路连接；所述上腔排气管路一般用于将所述上腔内的气体直接排放。或者，当所述测试腔的数量为2个以上时，所述上腔排气管路可用于向下一个测试腔的上腔中通入水蒸气和/或氧气。
所述下腔的一端优选与载气管路连接。所述载气管路用于向所述下腔内通入载气。所述载气可为本领域常规，例如N2载气，或者，N-H载气。
所述下腔的另一端优选与下腔排气管路连接。所述下腔排气管路用于将所述下腔内的气体直接排放。或者，当所述测试腔的数量为2个以上时，所述下腔排气管路可用于向下一个测试腔的下腔中通入载气。
本发明中，任意两个水传感器可为并联连接。任意两个氧传感器可为并联连接。
本发明中，每一个水传感器和每一个氧传感器分别通过各自的气路与所述多通道开关连接；所述多通道开关可通过第一气路与进气管路和载气管路连通。
本发明中，任意两个氧传感器由于水蒸气导致的测量误差精度不同。
本发明提供的技术方案之二为：一种水氧透过率测试系统，其包括如前所述的水氧透过率测试装置，以及，数据处理器；
所述数据处理器分别与每一个水传感器和每一个氧传感器连接，用于收集检测数据，并得到测试结果。
本发明提供的技术方案之三为：一种如前所述的水氧透过率测试系统的检测方法，所述的检测方法包括如下步骤：
(1)将水蒸气和/或氧气通过所述进气管路通入所述上腔内；
(2)将载气通过所述载气管路通入所述下腔内；
(3)设置所述多通道开关，使所述下腔内的气体通过气路与量程最大的第一水传感器连接，并开始检测；当水蒸气透过率测量值在所述第一水传感器的量程范围内时，采集所述水蒸气透过率测量值；
(4)当水蒸气透过率测量值不在所述第一水传感器的量程范围内时，则重复步骤(3)；直到水蒸气透过率测量值在任意一个水传感器的量程范围内，并采集所述水蒸气透过率测量值；完成水蒸气透过率的检测；
(5)设置所述多通道开关，使所述下腔内的气体通过气路与量程最大的第一氧传感器连接，并开始检测；当氧气透过率测量值在所述第一氧传感器的量程范围内时，采集所述氧气透过率测量值；
(6)当氧气透过率测量值不在所述第一氧传感器的量程范围内时，则重复步骤(5)；直到氧气透过率测量值在任意一个氧传感器的量程范围内，并采集所述氧气透过率测量值；完成氧气透过率的检测；
(7)采用所述数据处理器收集步骤(3)或(4)采集到的所述水蒸气透过率测量值，以及步骤(5)或(6)采集到的所述氧气透过率测量值，得到测试结果。
步骤(1)中，优选地，水蒸气和/或氧气通入每一个测试腔的上腔内。
步骤(2)中，优选地，载气通入每一个测试腔的下腔内。
步骤(4)中，重复步骤(3)可为设置所述多通道开关，使所述下腔内的气体通过气路与下一级量程的第二水传感器连接，并开始测试；当测量值在所述第二水传感器的量程范围内时，采集所述水蒸气透过率测量值。
步骤(6)中，重复步骤(5)可为设置所述多通道开关，使所述下腔内的气体通过气路与下一级量程的第二氧传感器连接，并开始测试；当测量值在所述第二氧传感器的量程范围内时，采集所述氧气透过率测量值。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
本发明的水氧透过率测试装置可以同时测试材料水蒸气透过率和氧气透过率的测试装置；并能够根据检测要求灵活选择多种量程和精度；且有效提高了水蒸气透过率和氧气透过率测试的准确性。
附图说明
图1为实施例1中水氧透过率测试装置的示意图。
附图标记
测试腔1
上腔11
下腔12
待测试样品13
水传感器单元2
第一水传感器21
第二水传感器22
氧传感器单元3
第一氧传感器31
第二氧传感器32
多通道开关4
进气管路5
第一气路6
上腔排气管路7
载气管路8
下腔排气管路9
第二气路211
第三气路221
第四气路311
第五气路321
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1
如图1所示，实施例1中的水氧透过率测试装置包括测试腔1、水传感器单元2、氧传感器单元3和多通道开关4；
测试腔1包括上腔11和下腔12；上腔11的一端与进气管路5连接；进气管路5用于向上腔11内通入水蒸气和/或氧气；
上腔11和下腔12扣合形成一封闭空间，上腔11和下腔12的扣合处用于夹持住待测试样品13，并且封闭空间由待测试样品13分割为相互不连通的上腔11和下腔12；
水传感器单元2包括第一水传感器21和第二水传感器22；第一水传感器21和第二水传感器22的量程和精度均不同；第一水传感器21的量程比第二水传感器22的量程大；
氧传感器单元3包括第一氧传感器31和第二氧传感器32；第一氧传感器31和第二氧传感器32的量程和精度均不同；第一氧传感器31的量程比第二氧传感器32的量程大；
下腔12通过第一气路6与多通道开关4连接；
多通道开关4分别与第一水传感器21、第二水传感器22、第一氧传感器31和第二氧传感器32连接。
实施例1中，测试腔1的数量为1个。
待测试样品13为聚酯薄膜(PET)薄膜材料，采购自广州标际包装设备有限公司，厚度125μm【标准物质编号GBW(E)130498、GBW(E)130543】，氧气透过率定值12.3±0.9cm3/(m2·24h)，水汽透过率定值4.4±0.8g/(m2·24h)。
上腔11的另一端与上腔排气管路7连接；上腔排气管路7用于将上腔11内的气体直接排放。
下腔12的一端与载气管路8连接。载气管路8用于向下腔12内通入载气。载气为N2载气。
下腔12的另一端与下腔排气管路9连接。下腔排气管路9用于将下腔12内的气体直接排放。
实施例1中，第一水传感器21、第二水传感器22、第一氧传感器31和第二氧传感器32分别通过第二气路211、第三气路221、第四气路311和第五气路321与多通道开关4连接；多通道开关4通过第一气路6与进气管路5和载气管路8连通。
第一氧传感器31和第二氧传感器32由于水蒸气导致的测量误差精度不同。
实施例1中的水氧透过率测试装置中，第一水传感器21、第二水传感器22、第一氧传感器31和第二氧传感器32分别与数据处理器连接，形成水氧透过率测试系统。数据处理器用于收集检测数据，并得到测试结果。
实施例1中水氧透过率测试系统的检测方法包括如下步骤：
(1)将水蒸气和/或氧气通过进气管路5通入上腔11内；
(2)将载气通过载气管路8通入下腔12内；
(3)设置多通道开关4，使下腔12内的气体通过第二气路211与量程最大的第一水传感器21连接，并开始检测；当水蒸气透过率测量值在第一水传感器21的量程范围内时，采集水蒸气透过率测量值；
(4)当水蒸气透过率测量值不在第一水传感器21的量程范围内时，则重复步骤(3)；具体地，设置多通道开关4，使下腔12内的气体通过第三气路221与下一级量程的第二水传感器22连接，并开始测试；当测量值在第二水传感器22的量程范围内时，采集水蒸气透过率测量值；完成水蒸气透过率的检测；
(5)设置多通道开关4，使下腔12内的气体通过第四气路311与量程最大的第一氧传感器31连接，并开始检测；当氧气透过率测量值在第一氧传感器31的量程范围内时，采集氧气透过率测量值；
(6)当氧气透过率测量值不在第一氧传感器31的量程范围内时，则重复步骤(5)；具体地，设置多通道开关4，使下腔12内的气体通过第五气路321与下一级量程的第二氧传感器32连接，并开始测试；当测量值在第二氧传感器32的量程范围内时，采集氧气透过率测量值；完成氧气透过率的检测；
(7)采用数据处理器收集步骤(3)或(4)采集到的水蒸气透过率测量值，以及步骤(5)或(6)采集到的氧气透过率测量值，得到测试结果；其中，聚酯薄膜(PET)薄膜材料的氧气透过率为12.1cm3/(m2·24h)，水汽透过率为4.2g/(m2·24h)。
实施例2
实施例2的水氧透过率测试装置中，水传感器单元包括并联连接的第一水传感器、第二水传感器和第三水传感器；第一水传感器、第二水传感器和第三水传感器的量程依次减小；
氧传感器单元包括并联连接的第一氧传感器、第二氧传感器和第三氧传感器；第一氧传感器、第二氧传感器和第三氧传感器的量程依次减小；
其他均同实施例1。
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