水蒸气透过率是衡量材料阻隔水汽性能的重要指标，在包装材料、建材、医药、电子等很多行业都有重要意义。比如食品包装的阻水性，直接影响食品的保质期；药品包装的阻水性，关系到药品的稳定性；建筑材料的透湿性，影响墙体的防潮效果。而水蒸气透过率测试仪，就是专门用来测试这项指标的设备。目前市面上常见的测试原理有好几种，比较典型的有称重法、红外法和电解法。不同原理的仪器，各有特点，适合的场景也不一样。很多用户在选型的时候，往往不知道该选哪种。本文就来详细对比这三种常见的水蒸气透过率测试方法，帮大家找到适合自己的那一款。
一、水蒸气透过率测试概述
在对比不同方法之前，先了解一下水蒸气透过率测试的基本概念。
(一)什么是水蒸气透过率
水蒸气透过率，简单来说，就是在一定的温度和湿度条件下，单位时间内透过单位面积材料的水蒸气的量。这个数值越小，说明材料阻挡水蒸气的能力越强，也就是阻湿性能越好；数值越大，说明越容易透水汽。
对于包装材料来说，水蒸气透过率是评价阻隔性能的核心指标之一。很多产品对水汽敏感，比如食品容易受潮变质，药品容易受潮失效，电子元器件容易受潮损坏，这些都需要用阻水性好的包装材料来保护。
(二)测试的基本思路
虽然具体的方法不同，但水蒸气透过率测试的基本思路是相通的。一般都是把试样装在一个装置里，让试样的两侧形成湿度差，也就是一侧湿度高，一侧湿度低，然后水蒸气会从湿度高的一侧透过试样到湿度低的一侧，再通过某种方式测量透过的水蒸气的量，最后计算出水蒸气透过率。
不同的测试方法，区别主要在于怎么测量透过的水蒸气的量。称重法是通过重量变化来测，红外法是通过红外传感器来测，电解法是通过电解的方式来测。
二、称重法详解
称重法，也叫杯式法，是比较传统也比较经典的一种测试方法。
(一)工作原理
称重法的原理其实很简单。在一个透湿杯里装上水或者干燥剂，然后把试样封在杯口上，再把整个杯子放在恒温恒湿的环境里。
如果杯子里装的是水，那么杯子里的湿度高，外面的环境湿度低，水蒸气会透过试样从杯子里跑出去，杯子的重量就会慢慢减轻。
如果杯子里装的是干燥剂，那么外面环境的湿度高，杯子里因为有干燥剂所以湿度低，水蒸气会透过试样进到杯子里，杯子的重量就会慢慢增加。
通过定期称量杯子的重量，看单位时间内重量变化了多少，就可以计算出水蒸气透过率。
这种方法的原理很直观，也很经典，很多标准里都有收载。
(二)优点
称重法的优点还是比较突出的。
首先，原理简单，结果直观，容易理解，也容易操作。
其次，设备的结构相对简单，价格通常也比较便宜，对于预算有限的用户来说比较友好。
第三，适用的范围比较广，从高透湿的材料到比较低透湿的材料，基本都能测，只要选择合适的测试条件和时间就行。
另外，这种方法的性比较高，很多国家标准和国际标准都把称重法作为基准方法，在很多场合都被认可。
(三)缺点和局限
当然，称重法也有它的缺点。
明显的就是测试时间长。因为要等重量变化到可以准确称量的程度，往往需要很长时间，有的可能要几天甚至更长时间。对于透湿率低的高阻隔材料，需要的时间就更长了。
其次，测试的效率不高。一般一个杯只能测一个样品，而且需要人工定期拿出来称重，操作比较繁琐，人力成本高。
还有，测试的精度受很多因素影响。比如称量的精度、环境温湿度的稳定性、封边的质量等，都会影响结果。如果操作不规范，结果的重复性可能不太好。
另外，对于透湿率非常低的高阻隔材料，称重法可能就不太适用了，因为重量变化太小，称量的误差影响太大，测不准。
(四)适用场景
称重法比较适合那些对测试周期要求不高、样品量不算特别大、预算有限的用户。
比如一般的包装材料、纺织品、建材等，透湿率不是特别低的，都可以用称重法来测。
还有需要做仲裁或者按照标准方法测试的场合，称重法因为是经典方法，往往更被认可。
三、红外法详解
红外法是比较常用的一种仪器法测试方式。
(一)工作原理
红外法的原理，是利用水蒸气对特定波长红外光的吸收作用来测量水蒸气的浓度。
测试的时候，试样的一侧是湿度高的气流，另一侧是干燥的载气。水蒸气透过试样后，被干燥的载气带到红外传感器那里。红外传感器通过检测红外光被水蒸气吸收的程度，来计算载气中水蒸气的浓度。
知道了载气的流量和其中水蒸气的浓度，就可以算出单位时间内透过的水蒸气的量，从而得到水蒸气透过率。
(二)优点
红外法的优点有很多。
首先是测试速度快。和称重法比起来，红外法的测试时间要短得多，一般几个小时就能出结果，有的甚至更快。这对于需要快速得到结果的用户来说，非常方便。
其次，自动化程度高。测试过程基本都是自动进行的，不需要人工频繁操作，也不用反复称重，节省人力。
第三，可以实时监测。测试过程中可以实时看到透过率的变化情况，什么时候达到稳定一目了然，不用靠经验判断测试时间。
还有，测试的重复性和精度也不错，只要仪器状态正常，操作规范，结果的稳定性比较好。
另外，很多红外法的仪器可以同时测好几个样品，测试效率比较高。
(三)缺点和局限
红外法也有一些不足。
首先，设备的价格通常比称重法的要高，初期投入大一些。
其次，仪器的结构相对复杂，需要定期维护和校准，比如红外传感器的校准、流量的校准等，对操作人员有一定要求。
第三，对于某些特殊的样品，比如会释放挥发性有机物的材料，这些挥发物可能会对红外检测产生干扰，影响测试结果的准确性。
还有，红外传感器也有一定的检测范围，对于透湿率特别低或者特别高的材料，可能不在最佳的检测范围内。
(四)适用场景
红外法适合那些测试量比较大、对测试速度有要求、希望自动化程度高的用户。
比如包装企业的质量检测，每天要测很多样品，用红外法效率高很多。
还有研发部门，需要快速得到测试结果来指导配方和工艺调整，红外法的速度优势就很明显。
对于大多数的塑料薄膜、复合膜、包装材料等，红外法都能很好地适用。
四、电解法详解
电解法也是一种常见的仪器法，有的也叫库仑法或者湿度传感器法。
(一)工作原理
电解法的核心，是一个电解式的湿度传感器。这个传感器里面有特殊的电极和吸湿层，当含有水蒸气的气体通过传感器时，水蒸气会被吸湿层吸收，然后通过电解的方式把吸收的水电解成氢气和氧气。
电解是需要消耗电量的，电解水的量和消耗的电量是成正比的。所以通过测量电解消耗的电量，就可以算出有多少水蒸气通过了传感器，从而得到气体中的水蒸气含量。
测试的时候，和红外法类似，试样一侧是湿的，一侧是干的载气，透过的水蒸气被载气带到电解传感器那里进行测量，然后计算透过率。
(二)优点
电解法的优点也不少。
首先，测试的精度比较高，尤其是对于中低透湿率的材料，测试的准确性和重复性都不错。
其次，测试速度也比较快，和红外法差不多，比称重法快很多。
第三，传感器的响应比较快，能够比较快地反映透过率的变化。
还有，这种方法的原理也比较经典，在很多标准中也有收载，认可度也比较高。
(三)缺点和局限
电解法也有它的局限。
首先，电解传感器是有寿命的，使用过程中会逐渐消耗，需要定期更换，长期使用的维护成本比较高。
其次，传感器比较娇贵，对使用条件要求比较高。如果样品有腐蚀性，或者有挥发性的有机溶剂、酸性气体等，很容易损坏传感器，或者影响测试结果。
第三，对于透湿率特别高的材料，电解法可能不太适合，因为传感器有一定的测量上限，太高了测不准或者容易损坏传感器。
还有，设备的价格也不便宜，比称重法贵。
(四)适用场景
电解法适合测试中低透湿率的材料，对测试精度和速度都有一定要求的用户。
比如阻隔性能比较好的包装材料、薄膜等，用电解法测试效果不错。
还有对测试结果的准确性要求比较高，希望测试速度快一些的实验室，也可以选择电解法。
但要注意，如果测试的样品会释放有机溶剂或者其他腐蚀性气体，就不太适合用电解法，容易损坏传感器。
五、三种方法的综合对比
了解了三种方法各自的特点，我们再来从几个维度综合对比一下。
(一)测试精度对比
从测试精度来说，三种方法如果都操作规范的话，都能达到不错的精度。
称重法作为经典的基准方法，只要操作足够规范，环境控制得好，精度是有保障的，但它受人为因素和环境因素的影响比较大，操作不好的话结果波动也大。
红外法和电解法作为仪器法，自动化程度高，人为因素影响小，结果的重复性和稳定性一般更好一些。
对于中低透湿率的范围，红外法和电解法的精度表现都不错；对于高透湿率的，称重法和红外法可能更适合一些。
(二)测试效率对比
测试效率方面，称重法是最慢的，测试周期长，而且需要人工操作，效率低。
红外法和电解法都快很多，一般几个小时就能完成测试，而且自动化程度高，一个人可以看管多台仪器，或者一台仪器同时测多个样品，效率高很多。
如果测试量比较大，仪器法的优势非常明显。
(三)适用范围对比
从适用范围来说，称重法广，从高透湿到比较低的透湿都能测，只要给足够的时间。
红外法的适用范围也比较宽，大多数常见的材料都能测。
电解法更适合中低透湿率的材料，太高透湿的不太适合。
另外，对于有挥发性有机物的样品，红外法和电解法都可能受干扰，称重法相对好一些。
(四)使用成本对比
从初期采购成本来说，称重法便宜，设备简单，价格低。
红外法和电解法的设备价格都比较高，初期投入大。
从长期使用成本来说，称重法的耗材成本低，但人力成本高。
红外法的维护成本相对低一些，传感器寿命比较长。
电解法的传感器是消耗品，需要定期更换，长期的耗材成本比较高。
六、选型建议
了解了三种方法的特点，该怎么选呢？可以从以下几个方面来考虑。
(一)根据测试的材料和要求来选
首先要看你测的是什么材料，透湿率大概在什么范围。
如果是透湿率很高的材料，比如普通的纸张、织物等，称重法或者红外法都可以。
如果是中等阻隔的材料，比如一般的塑料薄膜、复合膜，三种方法基本都可以，看其他需求。
如果是高阻隔的材料，透湿率很低，那称重法可能就不太适用了，时间太长而且精度不够，红外法或者电解法更合适。
还要看样品有没有特殊的情况，比如会不会释放有机溶剂、有没有腐蚀性等，如果有的话，要选择不容易受干扰的方法。
(二)根据测试的需求和量来选
如果测试量不大，对测试速度要求不高，预算又有限，那称重法就挺合适的，经济实惠。
如果测试量比较大，每天要测很多样品，或者希望快速出结果，那肯定选仪器法，红外或者电解，效率高很多。
如果是研发用，需要快速得到结果来指导实验，仪器法更适合，节省时间。
如果是仲裁或者标准要求必须用称重法，那就没得选，按标准来。
(三)根据预算和维护能力来选
预算紧张的话，优先考虑称重法，便宜又好用。
预算充足，而且希望自动化程度高，节省人力，可以选红外法或者电解法。
从维护的角度来说，称重法简单，结构简单，不容易坏，维护方便。
红外法相对也比较稳定，维护不算复杂。
电解法因为传感器是消耗品，需要定期更换，而且对样品要求高，维护成本和使用成本相对高一些，如果没有相应的维护能力，用起来可能比较麻烦。
(四)根据相关标准的要求来选
还要看你做的测试需要遵循什么标准。不同的行业、不同的产品，可能有对应的测试标准，有的标准指定了测试方法，那就按照标准的要求来选。
如果标准允许多种方法，再根据自己的实际情况选择。
结语
称重法、红外法、电解法，三种常见的水蒸气透过率测试方法，各有各的特点，也各有各的适用场景。称重法经典、便宜、适用广，但慢、费人工；红外法速度快、自动化高、适用广，但价格贵；电解法精度不错，但耗材成本高，对样品要求高。
没有哪种方法是绝对好的，只有适合自己的。选型的时候，结合自己的测试材料、测试量、速度要求、预算、维护能力等因素，综合考虑，就能选到适合自己的那一款。
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