NBS烟密度试验箱|烟密度试验箱,烟密度测试箱,塑料烟密度试验机

一、适用范围：

1.1 适用于所有的塑料，也适用于其它材料的评估（橡胶、纺织品覆盖物、涂漆面、木材和其他材料）。测定材料燃烧时所产生烟雾的比光密度，并以最大比光密度为试验结果，评定在规定条件下塑料的发烟性能；

1.2 片状材料、复合材料或厚度不超过25mm组合件的试样，垂直放置于配有规定等级热辐射源的密闭橱柜中，在使用或不使用引燃火焰的情况下，测量从曝露面生成烟的方法；

1.3 主要研发和建筑物、火车、船只等的消防安全工程，而不能作为建筑等级评定的基础或其它目的；

1.4 该仪器测量原理为朗伯—比尔定律，通过光学系统测定烟雾的透光量占初始透光量的分数来表示烟密度，通过透光量的最小百分数来计算最大比光密度；其检测指标为质量光密度MOD、烟雾的光密度OD、比光密度Ds。另外，配备其他分析仪器，如气体检测管、离子色谱仪、液相色谱等，可对烟毒性进行定性定量分析（选配）。

 

二、符合标准：

2.1 符合GB/T8323.1-2008《塑料 烟生成 第1部分：烟密度试验方法导测》标准要求；

2.2 符合ISO5659-1：1996《Plastic-Smoke generation-Part：Guidance on optical-density testing》标准要求；

2.3 符合GB/T8323.2-2008《塑料 烟生成-第2部分：单室法测定烟密度试验方法》标准要求；

2.4 符合ISO5659-2:2012《Plastic-Smoke generation-Part2：determination of optical density by a single-chamber test》标准要求；

三、主要特点：

3.1 计算机控制界面：采用美国NI公司高档设备和仪器专业开发软件（Labview)，界面严谨，自动化程度高，所有的繁琐程序和运算都已集成计算机里，反应速度非常快，操作方便，人性化界面，傻瓜式操作。

3.2 整机核心部分均采用进口元器件：如流量计、热流计、光电倍增管等。

3.3 光度测量系统：采用光电倍增管，与A/D数模板连接，经过多级放大及微机处理。能连续测量相应的光密度随时间变化的透光率，至少为光谱灵敏度响应的5个数量；

3.4 光源接收采用光电倍增管以及高精度采集卡和放大板卡，S4频响应,暗流低于10-9A的光电倍增管接受信号，透光率精度可达到0.0001%；

3.5 配备荷兰Schmidt-Boelter水冷热流计，随机附带原厂计量证书；配备便携式水冷却系统，无需外接冷却水源，便于用户使用；

3.6 方形箱体底部安装有防止超压的爆破铝箔片，实行安全爆破，箱体内部安装有压力调节装置，实行安全自动泄压；

3.7 箱体采用全开门的方式。安装试样、在测试结束后清洁测试箱的上下光窗、更换不同试验装置时非常方便，提高了工作效率；

3.8 在测试箱体安装辅助加热装置，可根据标准要求，迅速达到箱体温度平衡时间；

3.9 在测试箱体安装了搅拌用风扇，使燃烧烟气搅拌均匀，提高了测试精度和准确性；

3.10 配备气体采集装置和接口，通过气体取样器直接连接FTIR 傅立叶红外分析仪，用于烟毒性的检测（HCN、NOX、CO、HF、HCL、SO2）。

四、主要参数：

4.1 全套设备包括密闭测试箱、样品盒、辐射锥、点火器、透光和测量装置、数据采集系统以及控制箱等组成。

4.2 测试箱：

4.2.1 试验箱内部尺寸：长914±3（mm），高914±3（mm），深610±3（mm），采用多层板制成，内表面涂覆耐化学腐蚀和便于清洗的金属层；内箱体材质为SUS304不锈钢，厚度为3mm， 

4.2.2 试验箱体带有铰链安装的前门为全开门设计，测试箱门可完全打开，方便装卸样品和清洁箱体。前门安装有可视窗，并且在可视窗前面安装可活动的不透明遮光板，以避免光线进入密封箱。控制箱与燃烧箱一体化设计；

4.2.3 方形箱体底部安装有防止超压的爆破铝箔片，由厚度为0.04mm、长为405mm、宽200mm，合计面积为81000mm2组成的安全爆破片，用不锈钢丝网保护爆破片，丝网被固定在距爆破片50mm的地方，防止阻止爆破片爆炸。箱体内部安装有压力调节装置，符合GB/T8323.2-2008标准（见图2）

 

 

 

 

图2 泄压装置

4.2.4 光窗：上下装有两个Φ75mm的光窗，一个箱体顶部，一个在箱体底部。光窗的下面配有9W的环形电加热器，以保证光窗上表面的温度（50℃～55℃为宜）以便将该表面上的烟浓度降到最低，上光窗在测试箱的顶部，在测试箱外部的光窗周围安装8mm厚的光学平台，光学平台用Φ15mm的能连接固定平台和测试箱的金属棒固定，箱体的内表面应与测试箱内衬的外表面齐平。

4.2.5测试箱顶部有一个开口，用于其它试验的测试（如毒性分析仪器），进行压力检查时开口关闭，并能承受和保持测试箱内部压力大于大气压1.5kpa（150mmH2O）;

4.2.6 进气口：带有电磁阀的进气口安装在测试箱顶部，并远离辐射锥；口径为Φ65mm，由带法兰的电磁阀控制关和闭状态。

4.2.7 排气口：带有电磁阀的排气口装在左边的底部，口径为Φ65mm，通过直径为50mm-100mm的软管与能产生0.5kpa负压的抽风机相连。

4.2.8 测试箱压力控制装置：由压力调节器和1.5kPa的微压差传感器，探测数据可通过软件读取。压力调节器的出口应与排气系统相连。U型管压计150mm水柱（1.5kpa）

4.2.9 测试箱壁温测量：采用直径为1.0mm的热电偶，安装在测试箱内部的几何中心，用厚度约为6.5mm直径为18mm的绝缘片盖住热电偶，并粘接固定在测试箱壁上。测试箱体后壁中心安装直径1mm的热电偶，可测试箱体内部温度。试验箱壁温度测量范围为（35～80）℃；

4.2.10 辅助加热器：使测试箱能快速达到温度稳定状态，在测试箱内采用缠绕500W的电加热带，使测试箱温度均匀升高。

4.2.11外箱规格：为操作方便外箱为一体化设计，外形尺寸：长1822（mm），宽860（mm），高1970（mm）。

4.3 辐射锥装置：见图3

4.3.1 辐射锥装置：由电加热管、称重单元、PID温度控制器、热流计、试样盒、点火器，符合GB/T8323.1、GB/T8323.2、ISO5659-2:2012等标准规定。

4.3.2 电加热管额定功率为3000W，安装于双层不锈钢壳体中，中间填充耐热纤维棉，能在样品表面中心提供10KW/m2~60KW/m2辐射强度。当测试离样品中心25mm的其他两个位置的辐射照度时，这两个位置的辐射照度不能低于样品中心辐射照度的85%，控制精度为±0.5 KW/m2。

4.3.3 PID温度控制器:辐射锥温度控制供电采用带有快速周期可控硅堆控制，温度控制采用PID积分和微分温度控制器，为日本OMRON微电脑P、I、D温度控制器，积分时间在50以内和微分时间在30s以内的调整能力与加热器的响应特性有很好的匹配，能使加热器的温度稳定在±2°C。采用日本OMRON微电脑P、I、D温度控制器控制精度高，漂移小，温度波动非常小。输入温度控制范围为室温至1000°C，温度控制精度±1度。

4.3.4 辐射锥、辐射锥屏蔽罩、样品盒：

4.3.4.1 辐射锥：由支撑构架的垂直定位棒固定和保护，对于非膨胀性材料，当样品水平放置时，辐射锥外罩交界的较低边缘在样品上表面的上方25mm±1mm处；对于膨胀性材料，这个距离为50mm。

4.3.4.2 辐射锥屏蔽罩：直径≥130mm的无机保护罩在规定曝露之前和曝露以后阻止样品受到辐射，屏蔽罩的上表面定位约在辐射锥基座和样品的中间部分。 控制方式：采用全自动控制，可以任意设定开合时间，由电脑程序输出信号，快速将辐射屏蔽层插入和移出。

 

 

图3 辐射锥

4.3.4.3样品盒：见图6和图7。试验尺寸为75*75mm

4.4 热流计：见图4

4.4.1采用荷兰进口军工级热电堆式式热流计（Hukseflux Thermal Sensors热流计），附带可追溯至NIST的校准报告一份；

4.4.2 量程为(0~100)KW/ m2；

4.4.3 精度为1%。

4.4.4 配备水冷却系统，并配别水路报警系统，防止热流计因水流冷却不足而导致损坏；

4.4.5 辐射接收靶的直径为12.5mm，表面覆有耐久的无光泽黑色涂层。辐射接收靶为水冷式。

图4 荷兰进口军工级热电堆式式热流计（Hukseflux Thermal Sensors热流计）

4.5 点火器：采用电火花点火自动方式，在不开启箱体门的情况下，可以点火燃烧；点火器喷嘴由Φ4.0mm孔径铜管制成，火焰长度水平测量时为30mm。对于非膨胀性材料将其固定在高出样品上表面10mm的水平位置，对于膨胀性材料将燃烧器固定在低于辐射锥底部边缘15mm的地方。

4.6供气系统（燃烧系统）：

4.6.1组成由稳压阀、过滤器、针形阀和流量计及燃烧器组成；

4.6.2燃气：采用纯度为95%以上、最小压力为3.5kpa±1kpa的丙烷；

4.6.3空气：压力为170kpa±30kpa；

4.6.4丙烷流量：为质量流量计，0~100sccm；

4.6.5空气流量：为体积流量计，0~800sccm；

4.6.6控制方式：由质量流量计控制器采取信号通过计算机设定和控制；

4.6.7质量流量计精度:满量程的±1.5%。

 

 

          

图5 样品盒实物图

4.7 称重单元：采用高精度美国进口称重传感器，量程为0-2000g，精度0.01g。试样重量（MOD）变化率由计算机自动跟踪采集、记录和运算。

4.8 光电测量系统(烟密度测量装置)：由白炽灯光源及光电倍增管接收装置组成。其中含电源、光电倍增管、放大透光片、光闸、滤光片、中性透光片、透镜、光学系统暗箱、光源、光窗加热器组成。

4.8.1光源：

4.8.1.1光源：由6.5V的白炽灯、6.5V稳压电源、可变电阻器组成。灯泡两端电压有效值通过伏特表测得为4±0.2V；光源色温为2200k±100k；

4.8.1.2光源结构:白炽灯安装在测试箱底部不透光暗箱中，由光源、凸透镜、光窗加热器、光学窗口组成。

4.8.1.2.1光窗加执器：AC220V供电，9W电阻丝环绕而成，以保证光窗上表面的温度（50 oC ~55oC）为宜。

4.8.1.2.2凸透镜：光通过直径为51mm的透镜,经调节和校准，完全形成一个直径为51mm的环而没有其它光在环以外的光束。

4.8.1.2.3光学窗口：由无遮挡的透光片（精度0.001%）和暗箱盒组成。

4.8.1.2.4配有消色差透镜；

4.8.2光电探测器（光电倍增管接收装置）：

4.8.2.1光电探测器：由日本滨松光电倍增管、放大滤光片、光闸、滤光片、中性滤光片、凸透镜、光学窗口等组成。

4.8.2.2光电倍增管:由日本滨松光电倍增管及模组组成。S4频响应，波长范围为300~650nm。供电电源：输入12V，输出0～1200V  2mA。线性度≥99.8%，不稳定度≤0.1%，V (λ)匹配误差： f1≤4 %；

 

图6 日本滨松光电倍增管组件

4.8.2.3光电系统处理：光电探测器为日本滨松光电倍增管组件，与A/D数模板连接，经过多量程藕合放大器经微机采集和处理。能连续测量相应的光密度随时间变化的透光率，为光谱灵敏度响应的5个数量级，暗电流低于10-9A。光电倍增管的最小灵敏度能100%读出光路上0.5中性滤光片和一个ND-2放大滤光片获得的光。透光率0%为光通过，透光率100%光无遮挡完全通过；

4.8.2.4放大滤光片：配备ND-2为放大滤光片，通过ND-2放大滤光片透过率精度可达到0.95%；

4.8.2.5光学系统的校准：配备ND-3扩展滤光片，用于光学系统的校准。

4.8.2.6光闸：为挡板、当光闸关闭时，透光率为0%，即校正透光率0%使用。

4.9.2.7中性滤光片：从光密度0.1～0.9共选取三个透光率为25%、50%、75%的中性滤光片,直径可覆盖光窗面积。

4.9.2.8凸透镜：直径为51mm的凸透镜，使直射光束能够在上下暗箱之间的透光板处被聚焦成一个小的强光斑。

4.9.2.9光学窗口：由无遮挡的透光片和暗箱盒组成。

4.9.2.10 测试模式分为Filter、Dark以及Clear 模式三种，根据不同测试量程自动进行切换。

4.9.2.11.烟雾密度和温度均以数码显示，查看更简便，数值更精准

4.10 操作系统以及测量软件：

4.10.1控制部分：标准控制机柜，计算机+智能控制系统，可自动完成测试；各种信号自动采集；

4.10.2 计算机控制界面：计算机自动控制、采集、记录和结果运算。采用高档设备和仪器专业开发软件（Labview)界面严谨，自动化程度高，所有的繁琐程序和运算都已集成计算机里，反应速度非常快，操作方便，人性化界面，傻瓜式操作。软件可以切换中英文界面，自带打印机，出具打印中/英文报告。原始数据和数据处理结果可导入word和excel。

4.10.3 软件有校准模式，标定模式及试验模式。

4.10.4 具有泄露检测、安全警示、断电数据保存功能。

4.10.5 精确显示透光率和烟雾密度，MOD质量光密度与时间曲线。

4.10.6 仪器有断电数据保存功能；

4.10.7 配备DELL电脑；

4.10.8 配备打印机；

4.10.9控制系统配有断电保护功能；

4.10.10电压：220V 功率4KW；

4.10.11丙烷气招标人自备。

4.10.12数据采集系统或数据采集模块,并提供型号及测试模块功能组合，进行技术说明

五、整机性能：

5.1 透光率测量范围：0～100%；分辨率0.00001%；

5.2 测量精度小于±2.5%；

5.3 光源6.5V白炽灯光源；2200±100K色温白炽灯；

5.4 光系统对透过率为线性响应，测量精度±3%；

5.5 光电倍增管数据采集精度满偏0.5%；

5.6 辐射锥功率 3000W; 辐射锥辐射照度 10KW/m2～60KW/m2；

5.7 加热器的输入温度 0℃~1000℃， 精度±2℃；

5.8 K型铠装热电偶精度0.1℃；

5.9 热电堆式热流计范围0～100KW/m2；热电堆式热流计，热流计的准确度为士1% ，重复性为士0.5%；

5.10 丙烷流量计范围：0～100SCCM，最小压力3.5kpa±1kpa；

5.11 空气流量计范围：0~800SCCM,最小压力170kpa±10kpa；

5.12 风扇提供箱内负压至少0.5kpa；

5.13 箱体承受大于大气压力≥1.5kpa；

5.14 U型管压计150mm水柱（1.5kpa）；

5.15 试验仓壁温度测量范围：35～80℃；

5.16 窗口加热器功率 9w；

5.17 辐射功率范围：0～50KW/㎡；

5.18 整机功率：AC220V 3.75KW,单相三线制；

5.19 整机重量：450kg

5.20 工作环境：温度范围：（-40~45）°C;环境湿度：相对湿度（55±25）%

5.21 设备整体尺寸：1650×900×2050（L×W×H）。。