北广精仪触摸屏自动氧指数测定仪JF-5

  该仪器全彩触摸屏控制，只需在触屏上设定氧浓度值，程序便会自动调节到氧浓度平衡并发出嘀的声音提示，免去了人工调节氧浓度的麻烦.

  氧指数，又称极限氧指数（英文 Limiting Oxygen Index，缩写 LOI），指在规定的试验条件下，材料在氧、氮混合气体中维持有焰燃烧所需的临界氧气体积分数，以氧气所占的体积百分数表示。这个数值越低，材料在空气中越容易被点燃并持续燃烧；数值越高，材料越难被引燃，阻燃表现越好。空气中氧气的体积分数约为百分之二十一，因此氧指数低于这一水平的材料在常温空气中即可维持燃烧；氧指数达到或高于百分之二十七的材料，通常被归入难燃材料的范围。氧指数测定由此成为塑料、橡胶、纤维、泡沫材料、建筑材料、防火门以及电在允许电压下不导电的材料等阻燃性能评价中常常采取的一项定量检测方法。

  触摸屏自动氧指数测定仪JF-5面向上述检测需求开发，用于实验室中材料燃烧性能的测定。它在常规氧指数仪的基础上，用全彩触摸屏取代了人工调节氧浓度的操作方式：操作人员在屏幕上设定目标氧浓度值，程序自动完成氧浓度配比与平衡，并在浓度稳定后发出提示音，减少了反复手动调节流量带来的时间消耗与人为误差。仪器采用步进比例阀配合闭环控制，测试过程中假如慢慢的出现氧浓度漂移，程序会自动把浓度调整回目标值，让测试条件更贴近设定状态。

  从实验室的实际使用角度看，一台氧指数测定仪需要同时照顾到氧浓度调节的准确性、气体配比的稳定性、试验过程的可记录性以及操作的便利程度。JF-5围绕这几方面做了安排，下文结合仪器的功能特点、技术参数与试验流程逐项展开说明，供选型、使用与日常管理参考。

  氧指数反映的是材料在氧氮混合气流中被点燃后维持有焰燃烧的难易程度。把试样垂直固定在透明燃烧筒内，从筒底向上通入按比例配好的氧气与氮气，在试样顶端点火，观察它能否持续燃烧。改变混合气体中氧气的比例，逐步逼近一个临界点：氧浓度高于这一点时试样继续燃烧，低于这一点时试样自行熄灭。这个临界氧浓度就是该材料在本次试验条件下的氧指数。

  氧指数的用途，在于它把“材料好不好烧”这件定性的事情变成了一个可以比较的数字。同一类材料经过不同的阻燃改性之后，氧指数数值的变化能直观反映阻燃效果；不一样的材料之间在试样规格一致的条件下，也能够最终靠氧指数作比较。建筑、轨道车辆、电线电缆、防护纺织品、电子电器外壳等领域在评价材料的阻燃等级时，都会把氧指数作为一项参考指标。

  需要留意的是，氧指数是在受控实验室条件下得到的结果，它反映的是试样在特定气流与尺寸条件下的燃烧行为，不能直接等同于材料在真实火灾环境中的表现。标准文本对此有明确说明：试验结果只与该试验方法下试样的行为有关，不宜用来推断材料在其他条件下的火灾危险性。把氧指数与垂直燃烧、水平燃烧、烟密度、烟气毒性等测试组合起来，才能对材料的防火性能形成更全面的判断。

  也正因如此，氧指数试验对试验条件的稳定性提出了要求。混合气体配比是否准确、筒内流速是否稳定、试样安装是否垂直、点火位置和时间是否一致、环境温湿度是否在允许区间内，都会影响结果的重复性。仪器能否把氧浓度稳定控制在设定值附近，直接影响测试数据的可信程度，这也是自动调节氧浓度功能受到关注的原因。

  JF-5的测试思路遵循氧指数法的基础原理，整体可以拆成供气与配比、试样燃烧、结果判定三个环节。

  供气与配比环节由氧气与氮气两路气源构成。两路气体经过减压与流量调节后按设定比例混合，送入燃烧筒底部。仪器采用步进比例阀调节流量，相比传统的手动针阀或转子流量计，比例阀的调节由程序控制，重复性更好。混合气体进入燃烧筒后向上流动，筒内气体流速保持在40mm±2mm/s，为试样提供一个相对来说比较稳定的燃烧环境。氧浓度由氧传感器实时测量并以数字方式显示，无需操作人员另行换算。

  试样燃烧环节在石英玻璃燃烧筒内完成。试样由试样夹固定在燃烧筒轴心位置并保持垂直。对于硬质塑料、防火门等能够自行站立的材料，使用自撑材料试样夹；对于纺织品等柔软而不能自撑的材料，则使用非自撑材料试样夹，把试样的两个垂直边同时固定在框架上。点火系统采用丙烷或丁烷气体，点火嘴由一根金属管制成，尾端为内径Φ2±1mm的喷嘴，可以自由弯曲并插入燃烧筒内点燃试样，火焰长度约16±4mm，火焰大小可在5mm至60mm之间调节。

  结果判定环节围绕试样的燃烧状态展开。试验中观察试样点燃后是否持续燃烧，或以是否烧到规定的50毫米标记线在屏幕上提供了“是否燃烧50mm”的选项，操作人员可以按所用标准的判定要求做设置。通过在不同氧浓度下反复试验，逐步确定临界氧浓度，再按标准给出的计算方式处理数据，得到材料的氧指数值。

  闭环控制是JF-5在测试逻辑上的一个特点。测试开始前，操作人员在触摸屏上设定氧浓度，程序自动把浓度调节并稳定到设定值附近；测试过程中若因气源压力波动或环境变化导致氧浓度偏离目标值，程序会自动调节回来，不必中断试验再手动修正。这样做的好处，是把氧浓度这一关键条件交给程序维持，减少人为干预，也让不同操作人员、不同时间完成的测试更具可比性。

  · 全彩触摸屏控制：操作人员在屏幕上设定氧浓度值，程序自动调节至氧浓度平衡并发出提示音，省去人工反复调节氧浓度的步骤。

  · 步进比例阀与闭环控制：采用步进比例阀提高流量控制精度，测试中氧浓度出现漂移时由程序自动调回目标值，减少传统氧指数仪在测试中途不便调节氧浓度的情况。

  · 数字显示氧浓度：采用进口氧传感器，氧浓度以数字方式直接显示，显示范围0—100%，无需人工换算。

  · 一键校准与一键配比：仪器提供一键校准精度与一键配比浓度的操作入口，日常校准与浓度设置步骤比较简单。

  · 浓度稳定提示：氧浓度稳定后自动给出提示与报警声，便于操作人员把握点火时机。

  · 数据管理：可存储实验数据、查询历史数据并清除历史数据，方便多次试验之间的比对。

  · 故障提示：具备气源故障提示、氧传感器故障提示、氧气氮气错接提示以及氧传感器老化提示，便于及时排查。

  · 燃烧筒规格可选：可设定燃烧筒直径，两种常用型号规格可选，便于匹配不同标准对燃烧筒内径的要求。

  · 试样夹配置：配备自撑材料试样夹与非自撑材料试样夹，覆盖硬质材料与柔软材料两类试样。

  1. 采用进口氧传感器，数字显示氧气浓度无需计算，精度更高更准确，范围0—100%

  28. 丙烷（丁烷）点火系统，点火嘴为一根金属管制成，尾端有内径Φ2±1mm的喷嘴，可自由弯曲；能插入燃烧筒内点燃试样，火焰长度：16±4mm，大小5mm-60mm可自由调节

  29. 气体：工业用氮气、氧气，纯度＞99%（注：气源和链接头用户自备）

  33. 非自撑材料试样夹：能将试样的两个垂直边同时固定在框架上（选配／应用于纺织品等柔软不可自撑材料）

  氧指数测定涉及多项国际标准与国家标准，仪器在设计上以其中一项作为主要是根据。JF-5的设计标准为GB/T 2406.2-2009《塑料 用氧指数法测定燃烧行为 第2部分：室温试验》。该标准等同采用国际标准ISO 4589-2:1996，规定了在规定试验条件下、于氧氮混合气流中测定刚好维持试样燃烧所需临界氧浓度的方法，其结果定义为氧指数。

  从适用范围看，GB/T 2406.2-2009适用于试样厚度小于10.5毫米、能直立自撑的条状或片状材料，也适用于表观密度大于100kg/m³的均质固体材料、层压材料或泡沫材料，并对能直立支撑的片状材料或薄膜给出了试验方法。标准中对燃烧筒、氧气分析仪、气体流量控制等装置提出了要求，其中燃烧筒为垂直透明装置，内径与高度需落在规定区间，氧气分析仪用于测量进入燃烧筒的混合气体氧浓度。

  除了上述设计标准，氧指数测试在国内外还有一系列有关标准可供参照。国际标准方面有ISO 4589系列，其中第1部分为导则，第2部分为室温试验，第3部分为高温试验；美国材料与试验协会有ASTM D2863，用于测定维持塑料试样平稳燃烧所需的氧氮混合体系中氧浓度下限。国家标准方面，纺织品对应GB/T 5454-1997《纺织品 燃烧性能测试 氧指数法》，硬质泡沫塑料对应GB/T 2406系列中的相应部分，另有针对纤维增强塑料等材料的氧指数方法标准。

  用户在选用标准时，需要先确认被测材料的类别与形态，再对照标准规定的试样尺寸、状态调节条件与判定要求。对于同一批材料，只有试样规格一致、试验条件一致时，不一样的材料之间的氧指数结果才可以相互比较。

  · 试验准备：检查氧气与氮气气源压力是否在允许范围内，确认管路连接可靠、无泄漏；检查燃烧筒是否清洁、透光是否良好；确认仪器供电为AC220V、50Hz。

  · 试样制备：按所选标准规定的尺寸加工试样，对表明上进行处理，去除毛刺与缺陷；按标准要求在规定的温湿度条件下完成状态调节。

  · 开机与自检：接通电源，仪器完成自检并显示状态；如出现气源故障、氧传感器故障或氧气氮气错接提示，按提示排查后再继续。

  · 设定参数：在触摸屏上设定目标氧浓度、燃烧筒直径以及是否以燃烧50mm作为判定条件。

  · 安装试样：根据材料类型选取自撑或非自撑试样夹，把试样垂直固定在燃烧筒轴心位置。

  · 通入混合气体：启动气路，使配比后的混合气体以规定流速向上流过燃烧筒，待氧浓度稳定并收到提示音后进入点火步骤。

  · 点火与观察：用点火器在试样顶端点火，观察试样是否持续燃烧或是否烧到标记线，记录燃烧时间与现象。

  · 调整氧浓度续试：根据上一步结果升高或降低氧浓度，重复试验，逐步逼近临界氧浓度。

  · 数据处理：按标准给出的计算方法对多次试验结果做处理，得到材料的氧指数值。

  在整个流程中，氧浓度的稳定与点火的规范是两个容易影响结果的环节。JF-5把浓度调节交给程序完成，操作人员可以把注意力放在试样安装、点火位置与燃烧现象的判断上，有助于减少操作节奏不一致带来的数据波动。

  氧指数试验需要以氧气与氮气作为气源，气体的纯度与供给稳定性必然的联系到测试结果。

  仪器要求使用工业用氮气与氧气，纯度大于99%；气源与链接头由用户自备。由于这类气体属于危险品运输范畴，通常不作为仪器配件随货提供，需要由使用单位在当地正规气站购买。为保证气体纯度，建议在正规气站采购并索取质量证明。

  压力方面，输入压力为0.25-0.3MPa，工作所承受的压力为氮气0.15-0.20MPa、氧气0.15-0.20MPa。使用前应确认减压阀输出稳定，管路与接头无泄漏。气瓶应直立固定放置，远离火源与热源，试验区域保持通风。仪器具有氧气氮气错接提示功能，接管时应按标识连接，避免两路气体接反影响配比。

  点火系统使用丙烷或丁烷，属于容易燃烧气体，操作时应按实验室气体使用规程进行，点火后避免火焰长时间停留在同一位置。试验中试样燃烧会产生烟尘与气味，试验后应及时清洁燃烧筒，必要时开启通风设施。仪器电源为AC220（+10%）V、50Hz，使用功率150W，应使用可靠接地的插座，并避免与大功率设备共用同一回路。

  此外，试验环境和温度要求在室温至40℃之间，相对湿度不高于70%。环境和温度过高或湿度过大时，混合气体状态与试样含水率都可能会发生变化，可能影响结果，建议在条件允许时把试验环境控制在标准推荐的温湿度范围内。

  JF-5的试样夹可以用于软质与硬质塑料、各类建筑材料、纺织品、防火门等材料，覆盖的材料范围比较广。

  · 塑料与橡胶：硬质与软质塑料、塑料片材、泡沫塑料等，是氧指数试验中常见的对象，用于阻燃配方的筛选与来料验证。

  · 建筑材料：墙体保温材料、装饰板材、防火门等，在燃烧性能分级中常需要氧指数数据作为参考。

  · 纺织与防护制品：各类织物、涂层织物、地毯以及防护服装面料，可与垂直燃烧等试验配合评价阻燃整理效果。

  · 电线电缆与电子电器：绝缘层、护套材料以及电器外壳材料，在阻燃等级评价中经常用到氧指数。

  ·轨道交通与航空相关材料：车内与舱内小区域材料在防火要求中对氧指数有相应规定，试验数据可用于材料选型与合规验证。

  · 科研与院校：高分子材料阻燃机理研究、改性配方开发与教学实验中，氧指数测定是常用的表征手段。

  不同行业对氧指数的关注点并不一致。建筑与轨道车辆领域更关注材料是否达到某一阻燃等级所对应的数值区间；电线电缆行业倾向于把氧指数与烟气、滴落等指标一起考虑；纺织领域则往往结合损毁长度、续燃时间等结果综合评价。用户在测试前明确自己所属行业的标准与判定要求，有助于选择合适的试验条件与试样规格。

  测试数据既是试验结果的体现，也是实验室质量管理的记录对象。JF-5具有数据存储、查询与清除功能，可以保存多次试验的记录，便于在相同材料的不同批次之间、或同一材料经改进前后的结果之间进行比对。仪器带有计时功能，燃烧持续时间可一并记录，配合触屏上“是否燃烧50mm”的设定，判定依据也较为清楚。

  在实验室管理中，与氧指数试验相关的几件事需要固定下来：试样的制备与状态调节条件、初始氧浓度的选取方式、点火的规范动作、结果的计算与修约规则、异常数据的处理方式，以及仪器的校准周期。把这些内容写进作业规程，可以让不同操作人员得到的测试结果具有可比性。

  仪器方面，日常应保持燃烧筒清洁、透光良好，氧气分析装置按周期校准，气路密封件及时更换，点火器积碳定期清理。试验环境的温湿度建议记录留档，当环境条件超出标准允许范围时，试验结果的可参考程度会下降。一般来说，使用标准参比材料按固定周期进行核查，是判断仪器状态是否稳定的一种简便办法。

  氧指数高说明什么？氧指数表示材料维持有焰燃烧所需的临界氧气体积分数，数值越高，说明需要越高的氧浓度才能让它持续燃烧，材料在空气中越难燃烧。通常认为氧指数达到或超过27%的材料属于难燃材料，低于21%的材料在空气中较容易持续燃烧。

  氧指数和垂直燃烧试验有什么区别？氧指数给出的是一个可以比较的数值，反映材料在氧氮混合气流中维持燃烧的临界条件；垂直燃烧试验则模拟试样在垂直状态下被火焰作用后的行为，结果以余焰时间、余燃时间、滴落是否引燃脱脂棉等指标来判定等级。两者侧重点不同，在多数阻燃评价体系中会搭配使用。

  为什么测试中要反复调整氧浓度？氧指数的测定方法本身就是在不同氧浓度下多次试验、逐步逼近临界值的过程，一次试验只能说明在当前浓度下试样是否持续燃烧。通过升高或降低浓度重复试验，按标准规定的条件确定临界氧浓度，才能得到具有可比性的氧指数值。

  仪器显示氧浓度稳定后为什么还要等提示？氧浓度达到设定值并不等于筒内气体状态已经稳定。程序在浓度平衡后给出提示音，是提醒操作人员此时可以点火，避免在气体尚未混合均匀时开始试验，以减少结果偏差。

  出现氧气氮气错接提示怎么办？按提示关闭气源，检查两路气体与仪器接口的连接是否与标识一致，重新接管后开机自检，提示消失再继续试验。

  氧传感器老化提示意味着什么？氧传感器在使用一段时间后响应会发生明显的变化，仪器会给出老化提示。此时应按要求进行校准；若校准后仍不能满足精度要求，需要更换传感器，以维持氧浓度显示的准确程度。

  试验数据可以保存和查询吗？仪器支持实验数据的存储、历史数据的查询与清除，便于留档与比对。对于需要长期保存的记录，建议按实验室数据管理规定及时导出或登记。

  试样属于柔软材料怎么办？纺织品等不能自行站立的材料，可以选用非自撑材料试样夹，把试样的两个垂直边同时固定在框架上，使其在燃烧筒内保持稳定位置。

  燃烧筒规格可以更换吗？仪器支持设定燃烧筒直径，提供两种常用规格可选，用户可以根据所选标准对燃烧筒内径的要求做选择。

  什么样的材料适合做氧指数试验？能制备成规定尺寸条状或片状试样、并能在燃烧筒内保持垂直状态的材料，一般都可以进行氧指数试验。厚度偏大或无法直立自撑的材料，需要按标准给出的专门方法处理后再测试。

  · 氧浓度调节方式：采用程序自动配比并带闭环控制的机型，在测试中途遇到浓度漂移时可以自动修正，更适合需要重复测试的实验室。

  · 传感器与显示：采用氧传感器直接测量并数字显示氧浓度的机型，读数直观，分辨率达到0.1%时，浓度步进的调整更为细致。

  · 流量控制精度：步进比例阀配合闭环控制，有助于把流量稳定在设定值附近，流量调节范围应覆盖常用测试区间。

  · 判定与记录功能：是否支持按燃烧50mm判定、是否具备计时与数据存储查询功能，关系到试验记录的完整性。

  · 燃烧筒与流速：石英玻璃筒内径与筒内气体流速需符合所执行标准的要求，燃烧筒规格是否可以更换也值得关注。

  · 试样夹配置：是否同时提供自撑与非自撑试样夹，决定了仪器能够覆盖的材料类型。

  · 故障提示：气源、传感器、气体错接与传感器老化等提示功能，能在日常使用中减少排查时间。

  · 安全与配套：点火系统、电源要求与使用功率，需与实验室的供电与通风条件相匹配。

  校准方面，仪器提供一键校准精度的操作入口，校准宜使用符合要求的标定气体，并按实验室规定确定校准周期。更换氧传感器、调整气路或进行较大维护之后，应重新校准并做一次核查试验，确认状态正常后再投入日常测试。

  日常维护上，可以留意这几件事：保持燃烧筒清洁与透光，试验后清除筒壁烟尘；检查气路接头与密封件是否老化漏气；清理点火嘴积碳，确认火焰长度与形状正常；按周期核对氧浓度显示与设定值是否一致；对数据及时备份或导出，避免记录丢失。

  使用环境同样值得留意。仪器应放置在通风良好、无强对流、远离热源的位置，试验台稳定、无强振动。环境温度控制在室温至40℃、相对湿度不高于70%的范围内，有助于保持试验条件的一致性。

  氧指数把材料的燃烧难易程度转化为一个可以比较的数值，是阻燃性能评价中经常使用的一项指标。触摸屏自动氧指数测定仪JF-5把氧浓度的设定与调节交给程序完成，配合步进比例阀与闭环控制维持气体配比，操作人员设定浓度、安装试样、点火观察即可完成试验，中间不必反复手动调节流量。对需要经常开展氧指数试验的实验室来说，一套操作清晰、条件稳定、记录完整的测试方案，是获得可比数据的基础。