[發明專利]一種基于氣袋的乘用車內飾釋放特性測試方法

有效

• 申請號: 202011139005.4
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112285235B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 熊建銀;王海媚;譚彥達;張宣凱;張美霞
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02;G01N33/00;G06N3/00;G06F17/11
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本發明屬于車內環境檢驗技術領域，特別涉及高效、高精度地同時測定乘用車內飾中揮發性有機物釋放關鍵參數的氣袋法。該方法包括：建立乘用車內飾VOC釋放過程的物理模型；改進密閉艙C?history法測定乘用車內飾VOC三大釋放關鍵參數，并簡化其實驗設備與實驗流程；使用氣袋作為環境艙，將待測材料置于恒定溫濕度的氣袋中，測量氣袋內VOC逐時濃度與平衡濃度；結合粒子群耦合蟻群算法對全部采樣的逐時濃度和平衡濃度數據進行非線性擬合，計算得到乘用車內飾中不同VOC釋放過程的初始濃度C₀、擴散系數D_m和分配系數K。本發明的氣袋法實驗設備及操作簡單、成本低、求解過程簡單且精度更高，可用于實驗室檢測和工程應用。

技術領域

本發明屬于車內環境檢驗技術領域，特別涉及能夠高效、高精度地同時測定乘用車內飾中揮發性有機物釋放關鍵參數的氣袋法。

背景技術

作為出行、旅游重要交通媒介的汽車，人們每天在其相對小密閉空間內的停留時間約為6.5％，而駕駛人員甚至超過50％，這使得汽車內部由揮發性有機物(VOC)導致的空氣質量問題成為了全球廣泛關注的熱點問題之一。有研究表明，車內環境中VOC濃度高于室內環境，夏季高溫時則更為明顯。車內常見的VOC有乙醛、甲醛、苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯等，這些污染物會引起病態汽車綜合癥，例如急性呼吸道感染、肺部疾病、皮膚過敏反應等，其中乙醛已被IARC確定為II類可能致癌物質。乘用車內飾材料(頂棚、地毯、座椅、儀表盤等)是車內VOC的主要來源，汽車內部材料中VOC的釋放過程可由初始濃度C₀、擴散系數D_m和分配系數K這三個釋放關鍵參數表征，準確測定C₀、D_m和K是控制和改善車內空氣質量的基礎。但測定乘用車內飾中VOC釋放關鍵參數的研究鮮有提及，相比較而言，測定室內材料(建材、家具)中VOC釋放關鍵參數的方法很多，其中較為成熟且被認可的一種方法是實驗測試結合數學理論推導，如密閉艙C-history法。密閉艙C-history法在密閉環境艙內進行測試，將待測材料置于密閉艙中自由釋放直至達到平衡，測定實驗過程中密閉艙內VOC的逐時濃度，通過對實驗中期濃度數據進行線性擬合求得三大釋放關鍵參數。線性擬合對實驗數據的精度要求高，另外由于只選擇中間段的逐時濃度數據進行線性擬合，因此需要對較多的實驗點進行采集，但采樣過多會使環境艙內VOC產生質量損失，這就又將引起一定的誤差。為發展一種低實驗成本、易操作、實驗設備簡單且高精度地測定乘用車內飾VOC釋放關鍵參數的方法，本發明針對傳統的密閉艙C-history法進行改進，選用1～2m³的氣袋替代小尺寸環境艙，以消除或減小采樣過程中氣體質量損失引起的誤差；使用非線性擬合處理所有逐時濃度和平衡濃度數據，以減少采樣點數量，同時關注到所有時段的釋放情況，提高精度；結合粒子群耦合蟻群算法進行非線性擬合，提高了求解精度。改進的密閉艙C-history法可以直接、快速、準確的獲得乘用車內飾VOC的初始濃度C₀、擴散系數D_m和分配系數K。

發明內容

本發明的目的：面對測定乘用車內飾中VOC釋放關鍵參數方法缺乏的現狀，針對現有實驗系統和方法上存在的局限性，提出一種更快速、準確地測定車內材料中揮發性有機物(VOC)三個釋放關鍵參數的氣袋法，本發明的參數測定方法實驗系統和操作簡單、成本低、測試周期短、求解精度更高更快，便于實驗室檢測和工程應用。

為實現上述目的，本發明基于密閉條件下乘用車內飾中VOC的釋放過程及特性，提出了快速、準確且同時測定初始濃度C₀、擴散系數D_m和分配系數K三個釋放關鍵參數的氣袋法，包括如下步驟：

1)建立氣袋中乘用車內飾VOC釋放過程的物理模型，氣袋密封，換氣次數等于零；當內飾材料釋放一定時間后，氣袋內VOC濃度可描述為：