一種差壓型氣密檢漏儀的校準裝置

蔣晨君

摘 要：文章針對差壓型氣密檢漏儀設計了相對應的校準裝置，實現差壓型氣密檢漏儀的充氣壓力、差壓壓力及漏率值的校準。

關鍵詞：氣密檢漏儀；漏孔；校準

中圖分類號：TH318 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）09-0002-02

1 概 述

氣密檢漏儀在航空、食品、醫療、家電等各領域都有非常廣泛的應用。在實際應用中，我國國家標準和行業標準對于產品的氣密性有一定的規定和要求，將產品的實際泄漏量小于產品允許泄漏量規定為產品“無泄漏”，因此，在生產過程中對泄漏進行定量顯得尤為重要，這大大增加了氣密檢漏的推廣和應用。目前工業應用的檢漏儀種類很多，檢漏儀按照其原理分為差壓型氣密檢漏儀、流量型氣密檢漏儀、超聲波檢漏儀（通過泄漏微孔發出的聲波來定性的檢測泄漏位置）、鹵素檢漏儀（利用鉑金屬在一定溫度下發生正離子發射，當遇到鹵素氣體時，正離子發射會急劇增加，產生鹵素效應，來檢測泄漏。用二極管為傳感器，陰極（外筒）和陽極（內筒）均用鉑材制成，陽極被加熱絲加熱后發射正離子，被陰極接收的離子流由檢流計或放大器指示出來，達到檢漏目的）、氦質譜檢漏儀（用氦氣作示漏氣體，以氣體分析儀檢測氦氣而進行檢漏的質譜儀，是真空檢漏技術中靈敏度最高，用得最普遍的檢漏儀器）等。

本文根據差壓型氣密檢漏儀的工作原理和技術參數，設計了一套校準差壓型氣密檢漏儀的裝置。

2 差壓型氣密檢漏儀的原理

差壓型氣密檢漏儀的工作原理就像天平一樣。一端是基準物，相當于“砝碼”，另一端是被測物?；鶞饰锖捅粶y物兩邊同時充入相同壓力的空氣，使差壓傳感器兩邊達到平衡，如果被測物泄漏，差壓傳感器會產生一個壓力信號，氣密檢漏儀會計算得出被測物的泄漏量。差壓型氣密檢漏儀的工作原理，如圖1所示。

氣源通過減壓閥、過濾器為氣密檢漏儀供氣。對于有接口的被測物，氣密檢漏儀兩出口截止閥分別接此被測物和與此被測物相等體積的無泄漏標準物，如圖中實線連接方式；對于無接口的密閉被測物，可將被測物放在密封罐內，氣密檢漏儀兩出口截止閥分別接含有可能泄漏被測物的密封罐和含有無泄漏標準物的密封罐，兩密封罐的體積相等，無泄漏被測物和標準物的體積相等，如圖中虛線連接方式。氣密檢漏儀控制內部電磁閥將氣體充入被測物端和標準物端，充氣階段完畢后電磁閥斷電，隔離被測物端和標準物端，使兩端的初始壓力相等，經過一定的平衡時間t后， 通過差壓傳感器檢測被測物端和標準物端的壓差，直接顯示差壓壓力；也可根據此壓差、內容積和檢測時間計算出泄漏率。

假設標準體積和標準體積管道的總體積為Vs，被測體積和被測體積管道的總體積為VT， 充氣平衡后兩內腔的壓力都為Ps，再電磁閥隔斷兩內腔后，經時間t秒測試結束，監測差壓計的壓力值ΔP，標準腔的壓力為P1，被測腔的壓力為P2，大氣壓力為Pat，泄漏到大氣中的體積為Vat，如果系統在測試過程中保持恒溫，則根據物質守恒定律：

所以氣密檢漏儀在不考慮溫度變化的影響，通過近似處理P1、P2、Ps，獲得在測試時間t內的泄漏率為：

Vat/t=ΔpVT/t。

3 本裝置的原理

根據差壓型氣密檢漏儀的原理和測量參數，本裝置主要是校準差壓型氣密檢漏儀的充氣壓力示值、泄漏產生的壓差示值、被測物端的內容積以及檢測到的漏率值，其原理，如圖2所示。電氣控制圖，如圖3所示。

該裝置采用高壓氣瓶1作為氣源，經減壓閥2和過濾器3后，充入2 MPa的氣體至5 L的體積罐5中，保壓一定的時間使其充分與環境熱平衡。計算機測試軟件發送充氣壓力指令，由PLC控制電氣比例閥6、8和電磁閥7、9為被測氣密檢漏儀供氣。氣密檢漏儀的參考端接口與氣罐2的管道連接，測試端接口與氣罐1的管道連接。

3.1 充氣壓力示值校準

被測氣密檢漏儀經開機預熱后，將氣密檢漏儀的充氣壓力示值置零，開始檢測過程，待氣密檢漏儀進入充氣程序后，通過調節氣密檢漏儀的調壓閥，使標準數字壓力計達到校準壓力點Ps，同時記錄氣密檢漏儀的充氣壓力示值Pt，實現被測氣密檢漏儀的充氣壓力指標檢測，其示值誤差δP等于Pt-Ps。

3.2 差壓壓力示值校準

完成氣密檢漏儀充氣壓力示值的校準后，通過調節調壓閥使氣密檢漏儀的充氣壓力低于標準差壓數字壓力計的靜壓壓力，通過計算機軟件控制PLC打開標準差壓數字壓力計兩端的電磁閥13、14，等待氣密檢漏儀完成充氣和平衡程序，進入檢測程序后，由計算機軟件發送目標差壓指令給PLC，PLC通過控制電機驅動模塊驅動電機移動，同時帶動氣密檢漏儀測試端活塞16移動，改變測試端內容積，使氣密檢漏儀參考端和測試端產生目標壓差，通過標準差壓數字壓力計的示值DPs校準氣密檢漏儀實測的壓差示值DPt，示值誤差δDP等于DPt-DPs。

3.3 氣密檢漏儀被測物端初始內容積的校準

活塞移動的同時帶動光柵尺的測量頭運動，通過PLC的高速計數模塊能夠測量不同目標差壓ΔP下活塞移動的位移ΔL，再根據活塞的直徑D、平衡時的實際充氣壓力P，壓差導致差壓傳感器膜片變形引起的體積變化量為ΔVT（相對于ΔV可以忽略），計算獲得被測物端的初始內容積為V。則：

3.4 氣密檢漏儀漏率示值的校準

可編程控制器PLC控制標準漏孔前級電磁閥保持打開，氣密檢漏儀通過電磁閥隔離被測物端和標準物端，標準漏孔的前級壓力由氣密檢漏儀設定及控制，漏孔在此前級壓力下產生標準漏率Qs，用于校準氣密檢漏儀實際測量的漏率Qt，漏率的示值誤差為Qt-Qs。

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