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口罩测试系统
发布时间:2020-11-05
德国LORENZ欧标口罩及熔喷布测试系统

 
FMP 03/FMP 04 + FH 143/149
利用石蜡油气溶胶测试颗粒过滤器和过滤半面罩
满足EN 143 和 149标准
欧标口罩及熔喷布测试台FMP03+FH143/149包含两个部件:
- 过滤器测量系统FMP03
- 通用过滤器底座FH 143/149
- 带LCD屏、键盘和打印机的微处理器
- 符合EN143要求的激光气溶胶光度计AP2E,带参考光系统
- 气溶胶发生器AGW-F/BIA,DRÄGER nebuliser BM VI的改进款
 FMP 03部件
·FMP 03微处理器的性能
- 生成特定浓度和标准颗粒尺寸分布的测试气溶胶
- 确定受测过滤器的分离效率
- 测试针对EN 143和EN 149标准中规定容积流率下的过滤阻力
- 验证测量值是否在容差范围内
- 按照标准评估和记录结果
- 按照标准控制过滤器底座FH 143/149的进程。
- FMP03 具有实时多任务操作系统,可以同时控制所有进程。在测量过程中,该处理器同时控制气溶胶发生器
AGW和激光气溶胶光度计AP2E。在发生故障时,它会终止当前进程,并报告故障。此外,该处理器还可以监
控多个出错源,例如,用户错误、压缩气压力水平、气溶胶出口的流阻等。
- 在过滤器分析过程中,该微处理器会自动调整、控制和监控FMP03的两个系统,掌控单个和系列测试的全过程。
- 测试流程按照EN 143和EN149标准编程。
- 在过滤器分析前,操作员可以通过关键字段选择要求的标准。在后续测试中,将自动设置各类过滤器的测试参数和
容差。预设测量参数和限值也可以通过关键字段更改。
·如果需要,我们可以修改FMP03程序的序列,以满足特殊要求。此外,我们还可以更改硬件,
例如,以电流环路的形式输出测量数据。
该微处理器含一个光隔离的RS 232串口,用于从外部电脑(选配)获取数据。
·激光气溶胶光度计AP2E的测量原理
AP2E可测量激光正方向45°空气游离颗粒上的散射。使用分光器将激光光束分为照射光束和参考光束。照射光
束穿过气溶胶流动路径,入射2号传感器。在穿过气溶胶的过程中,照射光束由于气溶胶颗粒而发生全方向的散射
。1号传感器视线和照射光束之间有45°的夹角。1号探测器可探测12°光圈内的散射光。侦测到的光线强度即是
气溶胶浓度的测量值。
 
由于最佳信噪比的缘故,45°角对于实现高探测灵敏度是非常必要的,并且对于气溶胶的光学参数十分依赖。
照明光束和气溶胶的交汇面由1号传感器记录,代表气溶胶的测量容积。该区域位于气溶胶流的中央,并且容积非
常小。这样做的优势在于可以探测到直径大约0.2 μ的低浓度小颗粒气溶胶。
参考光束和散射光束都来源于同一光源。分光器后安装遮板,交错切换参考光束和照射光束。此外,参考光束和散
射光输同时照射同一个传感器,从而保持测量散射光或者参考光的强度(取决于遮板的设置)。
参考法的最大优势在于测量值是可以复现的。光源强度的任何改变(例如,老化或者污染)都会引发散射光强度相
应改变,进而使得气溶胶浓度测量值发生偏差。由于参考光线强度也会同时发生相应变化,进而可以检测到光源强
度变化,并进行补偿。
参考法的最大优势在于测量值是可以复现的。光源强度的任何改变(例如,老化或者污染)都会引发散射光强度相
应改变,进而使得气溶胶浓度测量值发生偏差。由于参考光线强度也会同时发生相应变化,进而可以检测到光源强
度变化,并进行补偿。
FMP 03气溶胶发生器AGW-F/BIA
气溶胶发生器AGW-F/BIA是Dräger CH462雾化器第六版的改进款。如同其之前版本一样,该雾化器系统也符
合过滤器测试标准EN 143、DIN 241184和TL4240。
- 气溶胶发生器含颗粒分离器,可调整分离度。这意味着可以设置石蜡油气溶胶的平均颗粒大小。
- 发生器出厂设置和气溶胶均符合BIA(圣奥古斯丁职业安全研究所)的过滤器测试标准。
- 测试过滤器无需外部稀释。发生器生成要求数量和浓度的气溶胶。
- 微处理器监控发生器。
- 雾化器的油路会自动填注
通用过滤器底座FH 143/149
过滤器底座FH 143/149适用于各类的样本。
例如:
- 符合EN 143标准的呼吸防护装置适用的各类外壳过滤呼吸器
- 符合EN 149标准的半面罩过滤器,不管是否带呼吸阀
- 有效过滤表面积小于280平方厘米的过滤板,例如,DIN 2483标准
- 矩形过滤器,对角线长度小于190mm
- 环形过滤器,直径不超过190mm
夹具可以轻松修改,从而适应不同的过滤器样品。我们可以提供适配器,适配传统外壳的颗粒过滤器、过滤板和环
形过滤器。
如果过滤器的几何形状特殊(例如,半面罩),我们可以开发相应的适配器。
过滤器底座FH 143/149适用设备:
易用部件
测试结果和数据输出:
系列测试
高频率系列测试(持续测试周期)
- 电子压差监视器,用于测量呼吸阻力
- 双线显示器,用于显示测试步骤相关信息
- 功能键,用于选择过滤器类型
- 程序键,用于选择测试程序
- 自动阀门控制,用于确定过滤器前后的气溶胶浓度,以及在测试呼吸阻力时,逆转通过过滤器的气流方向
- FMP 03的处理电脑接口
易用部件
使用通信线缆,将FH 143/149连接到FMP03微处理器。测试过程将自动运行。操作员只需要将样品放到过滤器
底座上。通过一个双手操作装置,即可气动关闭底座。在测试过程中,操作员无需关注测试过程本身,样本分析以
及日志输出。
一旦过滤器底座关闭,设备将自动控制测试周期,并记录结果。如果测试周期正常完成,受测过滤器在容差范围内
,设备将打开过滤器底座,并准备下一个测试周期。否则,如果样品未通过测试,只有在按下确认结果按钮,过滤
器底座才会打开。
测试结果和数据输出:
- FH 143/149的数字字母显示
- FMP 03的图形显示和日志打印
- 微处理器RS232串口接口(选配)
系列测试
我们的设备可以测试需要逐步骤分析过滤器样品的各种场景。因此,针对快速测试,该设备每分钟至少
可以分析5个过滤器。要测试过滤器性能,需要:
- 过滤器上游的气溶胶浓度1)
- 过滤器的分离效率或传输比
- 30或95 l/min标准流量时,在吸入方向上的吸入阻力
- 160 l/min标准流量时,在呼出方向上的呼出阻力1)
高频率系列测试(持续测试周期)
针对该应用,Lorenz Messgeraetebau公司采用了带双夹具的双重系统过滤器底座:当一个夹具准备好接受新的
过滤器时,另一个夹具上的过滤器样品开始测试。
为测量过插入式滤器上游的气溶胶浓度,同时在测量呼出阻力时保持流向,过滤器底座带有旁路管道和电控3/2路
阀门组成的系统。该系统由微处理器根据当前测量情况自动控制。
基于我们在FMP03上获得的客户体验,我们设计了下一代产品:FMP04
该产品优化了用户体验,并增强了功能。
 
 完整的过滤器测试器,集成了气溶胶发生器、光度计和过滤器底座,方便研发和生产
同步测量渗透性、吸气和呼气过滤器阻力和负载,最大空气流速300 l/min
可调整气溶胶大小分布,以适应ISO 16900或EN143/145标准
随意调整气溶胶浓度
过滤器安装快速更换系统
适用于面罩过滤器、半面罩和过滤介质
独立系统或者OEM集成到现有设备
由于耗油极少,对环境友好
全新交换理念,方便重新认证
- 几分钟更换已校准部件
- 客户可自行操作(即插即用)
- 维护停机时间非常短
- 接收全新已校准部件,并将换下的部件寄给我们进行重新认证



 
基本参数
显示器:触摸屏,全高清1920x1080 15” 16:9
接口:USB,以太网
重量:大约150kg
尺寸:870x830x1710 mm3
输入电压:115/230 V
模块化设计带来高效维护和维修管理。客户可轻松、高效并快速地消除可能存在的问题
板载软件
可通过触摸屏或者常规键盘轻松输入所有测试参数。
可储存和重置参数。
在菜单上根据过滤器类型选择测试参数
直接在系统或者在电脑上离线创建定制测试参数文件
利用集成的测试历史,可轻松对比测试结果。
输出完整测量结果到csv格式 文件。
图形化显示过滤器渗透和压力损失
生成带客户logo的测试报告
FMP04及其早期版本FMP03可以进行EN 143/EN 149(FFP1-FFP3)一致性测试,石蜡油渗透性和呼吸阻力测试。
注:
目前FMP04的交期是4个月。由于目前需求量大,我们恢复了早期版本FMP03和FH143/149等型号。这些型号的交期是大约2个月。一般来说,FMP03针对EN149标准(呼吸防护装备,过滤式半面罩)的测试性能与FMP04是一样的。FMP03和04的主要区别在于FMP04配备两台气溶胶发生器(分别满足EN149和ISO16900气溶胶分布),而FMP03只有满足EN149的气溶胶发生器。此外,FMP03的最大测试气流是180l/min,FMP04的最大气流是255l/min。
FMP03完全可以根据EN149,测定石蜡油气溶胶分离性能和呼吸阻力。
如果需要用ISO16900(ISO16900的生效日期未定)代替EN149标准,则需要改变FMP03系统的气溶胶发生器,令其颗粒大小分布满足ISO要求。只需少许改动。
我们需要指出的是:
我们的系统完全按照EN149来设计!
• 用户选择过滤器的类型,FFP1、FFP2或FFP3。该系统所有测试参数和限值由用户输入。
• 用户关上过滤器底座,在确定好在30l/min、95l/min吸入方向和160l/min呼出方向的流阻后,即可测定渗透性
• 在测试完成后,用户可以得到可视化的各个单项结果和整体结果。
• 此外,各项结果还可以被可视化,并保存在我们的软件内。同时,这些测试结果还可以加上用户名、批次号等信息。
Respiratory protective devices, half-masks and surgical masks – An Overview
呼吸防护装备,半面口罩和外科手术口罩概述
Personal protection has become a matter of great interest in the last few months due to the COVID-19 pandemic. Different kinds of masks are increasingly used by people when in public areas. A large number of different products are available and each is designed for a specific purpose.  In the following a short overview of the different protective devices is presented.
由于COVID-19大流行,个人防护成为过去几个月的热门。人们在公共场合使用越来越多各种不同类型的口罩。人们可以买到各种不同的产品,而这些产品也有各自不同的用途。以下将简单介绍一下不同防护设备。
We will consider half-masks only which cover the mouth and nose area. Here, basically three different types of masks can be identified:
我们将讨论只遮盖口鼻的半面口罩。在这里,我们可以将口罩大致划分为三个类型:
 Surgical masks
 外科手术口罩
 Half-mask made from filter material
 过滤材料制成的半面口罩
 Half-mask with exchangeable cassette filters
 带可更换盒式过滤器的半面口罩
The last two products are designed as particle filters that protect the wearer from hazardous substances. Surgical masks on the other hand serve a different purpose. They are designed to protect the environment, i.e. the patient or healthcare personal, from the wearers’ exhaled droplets. For this they are mainly tested for bacterial filtration efficiency. Optionally, splash-resistant masks are available to protect its wearer from e.g. blood splashes.
最后两种产品属于颗粒过滤器,用来保护佩戴者免受危险物质的伤害。而外科手术口罩的用途则不同。外科手术口罩用于保护周边环境(即患者或医护人员)免受佩戴者呼出飞沫的感染。因此,细菌过滤效率是这类口罩的主要测试指标。此外,还可以使用防飞溅口罩保护佩戴者不受溅血影响。
A summary of relevant Standards and properties for common products are listed in the Table below.
下表为常见产品的相关标准和性能。 





Lorenz Meßgerätebau’s testing machines, such as the FMP03 or FMP04, can measure the filtration efficiency for all particle filters with liquid aerosols (paraffin oil, DOP, etc.), marked as green in the Table. Additionally, the exhalation and inhalation pressures can be determined as well. They are not stated in the Table as there are numerous different specifications, e.g. with new and loaded filters, different flow rates, masks with or without valve, etc.
Lorenz Meßgerätebau公司出品的测试机器(如FMP03或FMP04)可以测量液态气溶胶(石蜡油、塑化剂等)颗粒过滤器的过滤效率,即上表中绿色一栏。此外,还可以确定呼出和吸入压力。上表没有注明呼出和呼入压力,原因是口罩有各种各样的规格,例如,过滤器是否全新、流速、带不带阀门等。
More details about e.g. particle size distribution and testing methods can be found in the section below.
有关颗粒大小分布和测试方法的更多席间,请参阅以下内容。
Particle filters
颗粒过滤器
So far particle filtration was mentioned but not specified in detail. The goal is always the same: to remove particles from inhaled air that are potentially capable of entering the human respiratory system.
一直以来,人们一直在谈论颗粒过滤,但是并没有具体规范。颗粒过滤的目的只有一个:去除吸入空气中有可能进入人体呼吸系统的颗粒。
Large particles are filtered by the human body automatically. It’s the very small particles that can reach either the upper respiratory system or even the pulmonary alveoli. If the diameter is smaller than about 10 – 15 μm particles can reach the upper respiratory system. Even smaller particles below 2.5 μm are able to reach the alveoli. Correspondingly these two classes of particulate matter (PM) are called PM10 (ca. 2.5 – 10 μm diameter) and PM2.5 (< 2.5 μm diameter) respectively. For comparison, bacteria typically have sizes between 0.5 and 3 μm while viruses are much smaller with the majority between 0.02 to 0.3 μm.
大的颗粒会被人体自动过滤。非常小的颗粒可以进入上呼吸系统,甚至肺泡。直径小于10到15μm的颗粒可以进入上呼吸系统。而直径小于2.5μm的颗粒甚至可以进入肺泡。这两种颗粒物质分别被称为PM10(直径在2.5至10μm)和PM2.5(直径小于2.5μm)。作为比较,细菌直径一般在0.5μm到3μm之间,而病毒直径更小,大多数病毒直径在0.02到0.03μm。
Filtration principles
过滤原理
Filter material consists of many layers of fine fibers in a regular or irregular mesh. Air can easily pass through the mesh while particles have a certain probability of being stopped. For large particles the mesh acts like a sieve while very small particles are stopped by different effects (diffusion, electrostatic effects). In between, there is a particle size for which the filter has its lowest efficiency, the most penetration particle size (MPPS). It’s typically in the range of 100 to 300 nm. For testing it is important to have many particles in this range to check the filter at its weakest spot.
过滤材料含多层规律或不规律网眼的细纤维。空气可以轻易地通过网眼,而颗粒则有一定几率被阻挡。对于大的颗粒,网眼有筛子的作用,而小的颗粒则被各种作用阻挡(漫射、静电效应)。而对于介于大颗粒和小颗粒之间的颗粒,过滤器的效率最低,即最易穿透粒径,一般在100到300nm之间。测试时,颗粒大小在这个范围非常重要,有利于检验过滤器的薄弱点。
Particle size distributions
颗粒大小分布
Particle filters are tested with challenge aerosols of either liquid or solid particles with certain concentration and size distribution. Different standards require different substances and slightly different size distributions (although always in the region of the MPPS).
使用含特定浓度和大小分布的液态或固态颗粒的特定气溶胶来测试颗粒过滤器。不同标准要求采用不同物质和不同的大小分布(尽管都在最易传统粒径范围内)。
Common aerosol generators produce aerosols whose particle diameters are (logarithmicly) normally distributed, the well-known Gaussian bell curve. It is characterized by its maximum location and width (standard deviation). The most intuitive way is to state how many particles are present at each diameter (or diameter interval), which is therefore called “particle number distribution”.  The curve’s maximum is called the “count median diameter” (CMD).
普通气溶胶发生器生成的气溶胶直径尺寸都是(对数式)正态分布的,即著名的高斯钟形曲线。其特征是最大位置和宽度(标准偏差)。最直观的方法是描述各直径(或者直径区间)内颗粒数量,即“颗粒数量分布”。该曲线的最大值被称为“计数中位直径”(CMD)。
But there are also other definitions, such as the “mass distribution”. When scientists began to classify aerosols by their particle size there were no optical particle counters available that we have today. The only option was to determine the amount of particles gravimetrically, i.e. by weighing.  Therefore, the mass distribution was, and still is, of high interest. It is very important not to confuse these two types of distributions and always clearly state which one is required. Here, the maximum is analogously called the “mass median diameter” (MMD). For the same aerosol the MMD is always larger than the CMD. By how much depends on the width of the distribution.
但是,也可以采用其它方式来定义,如“质量分布”。在科学家按照颗粒大小对气溶胶进行分类时,还没有光学粒子计数器。只能通过称重的方式来确定颗粒数量。因此,质量分布仍然广泛使用。请注意,不要将两种分布类型混淆,同时清楚地表明要求的分布类型。在这里,类似得,最大值称为“质量中位直径”。对于同一种气溶胶来说,质量中位直径总是大于计数中位直径。
Testing methods
测试方法
Filtration efficiencies are measured with a challenge aerosol that is directed through the test specimen. Photometers before and after the filter determine the respective aerosol concentrations which yield the efficiency. Liquid aerosols typically consist of paraffin oil, DEHS, PAO or DOP. Solid aerosols in the described standards always consist of sodium chloride particles.
令特定气溶胶通过测试样品,测量其过滤效率。过滤器前后的光度计将测定前后的气溶胶浓度,进而确定过滤效率。液态气溶胶一般包含石蜡油、癸二酸二异辛酯、烯烃或者塑化剂。上述标准中的固态气溶胶总是包含氯化钠颗粒。

The inhalation/exhalation resistance is determined with a differential pressure sensor connected to the filter mount. Some devices, such as our FMP04, can measure inhalation and exhalation pressures automatically with integrated pneumatic valves to switch the flow direction.
吸入/呼出阻力由连接到过滤器底座上的差分压力传感器确定。一些设备(如FMP04)可以通过集成的气动阀更改气流方向,实现自动测量呼入和呼出压力。
The bacterial filtration efficiency (BFE) for surgical masks is tested with aqueous droplets with a mean diameter in the range of (3.0 ± 0.3) μm. These droplets contain live Staphylococcus aureus bacteria. Droplets passing the mask are collected on agar plates and incubated. The number of colonies compared to that for control runs give the efficiency. No particle filtration test is performed.
采用平均直径在3.0±0.3μm的水飞沫来测定外科手术口罩的细菌过滤效率。这些飞沫含活性金黄色酿脓葡萄球菌。通过口罩的飞沫将聚集在琼脂板上,同时培育这些细菌。通过与对照组对比菌群数量,确定过滤效率。无需颗粒过滤测试。

德国LORENZ公司介绍

30多年来,德国LORENZ公司致力于气溶胶技术的创新和研究。

生产各种测量设备:         

符合EN 14604、EN 54-5、EN 54-7和EN 54-22的烟感温感测试箱

根据EN 143、EN 149、NIOSH、ISO 16900和EN 1822/ISO 29463-4进行空气污染物过滤器试验的

  测量设备           

评估散装材料空气中细粉尘比例的仪器    

根据EN 54-7标准测量烟箱和火灾试验室中烟雾浓度的光学密度计  

液体和固体试验用气溶胶发生器用石蜡油和氯化钠生产气溶胶  

用于组织培养的Ringer Bath处理程序         

EN 54烟感温感测试箱

 

LORENZ烟感温感测试箱是一个回型箱体。根据欧洲标准EN14604、EN54-5、EN54-7和EN54-22,它是测试温感探头烟感探头的基础设备。由于EN 54要求的众多测试和客户的不同需求,烟箱是一种模块化机器,可以根据需要进行扩展和修改。   

一般属性

符合EN 54和EN 14604的标准试验  

模块化设计,可以根据需要进行配置和扩展  

优良的长期稳定性和试验条件的重复性  

全球支持和维护  

技术特性  

风速范围:0.15-4.0 m/s  

温度范围:-7-+160°C  

升温速率(EN 54-5):0.1-30 K/min。

烟雾浓度:0.0000-2.0000 dB/m   

 升烟速率(EN 54-7):0.0002-0.1dB/m/min。 

气溶胶介质:石蜡油         

粒径分布:0.55-1.05μm(粒径可调) 

横截面:0.4 x 0.4 m 2(内部),0.5 x 0.5 m 2(外部)           

x深x高:4.20 x 2.20 x 2.50 m 3     

可扩展部分          

 

测试烟箱是烟感和感温探测器系统测试的全功能基础。但是增加以下选项,设备的性能可以显著提高。  

PC软件         

 

PC软件将烟箱变成火灾探测器的全自动测试台。除了测量数据的可视化表示之外,它还提供了广泛的协议功能和测试结果的自动化规范评估。 它还提供了可自由配置的批处理文件,使您可能需要的任何测试自动化。可以自动配置和运行耗时的测量。

制冷装置 

任何低于室温的试验都必须使用冷却装置。但它也可以用来显著减少温感探头测试的冷却时间,提高您的工作效率。            

进风口过滤器    

 

尽管测试烟箱由一个闭合回型箱体组成,但它将环境空气引入箱体中,以进行清洁和冷却循环。根据空气质量和微粒污染情况,可以添加进风过滤器,保证进入箱体的是洁净空气。

闪光装置

 

EN 54-7要求在明亮的环境光下测试烟雾探测器。我们根据EN 54-7的附录D提供这种装置。           

LAMS系统 

 

对于生产控制,我们的许多客户将隧道配置为保持恒定的气溶胶浓度。LAMS系统需要长时间(小时)以最高精度保持浓度恒定。它主动抽取少量循环空气,用校准后的光散射光度计进行测量。       

 

离子浓度计底座   

 

还提供符合EN 54-7附录C的电离室(MIC)安装装置

自动旋转装置 

烟感探测器和温感探测器必须在不同的方向进行测试,以确定最高和最低的灵敏度。随着我们的自动旋转安装,这个测试变得完全自动化,无需手动打开和旋转探测器。

 

温度冲击设备

使用该设备,探测器可迅速从环境温度快速进入到温箱中。

 

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