一種差壓型氣密檢漏儀的校準(zhǔn)裝置

蔣晨君

摘 要：文章針對差壓型氣密檢漏儀設(shè)計了相對應(yīng)的校準(zhǔn)裝置，實(shí)現(xiàn)差壓型氣密檢漏儀的充氣壓力、差壓壓力及漏率值的校準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：氣密檢漏儀；漏孔；校準(zhǔn)

中圖分類號：TH318 文獻(xiàn)標(biāo)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(yī)療、家電等各領(lǐng)域都有非常廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中，我國國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對于產(chǎn)品的氣密性有一定的規(guī)定和要求，將產(chǎn)品的實(shí)際泄漏量小于產(chǎn)品允許泄漏量規(guī)定為產(chǎn)品“無泄漏”，因此，在生產(chǎn)過程中對泄漏進(jìn)行定量顯得尤為重要，這大大增加了氣密檢漏的推廣和應(yīng)用。目前工業(yè)應(yīng)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(fā)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(fā)生正離子發(fā)射，當(dāng)遇到鹵素氣體時，正離子發(fā)射會急劇增加，產(chǎn)生鹵素效應(yīng)，來檢測泄漏。用二極管為傳感器，陰極（外筒）和陽極（內(nèi)筒）均用鉑材制成，陽極被加熱絲加熱后發(fā)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(dá)到檢漏目的）、氦質(zhì)譜檢漏儀（用氦氣作示漏氣體，以氣體分析儀檢測氦氣而進(jìn)行檢漏的質(zhì)譜儀，是真空檢漏技術(shù)中靈敏度最高，用得最普遍的檢漏儀器）等。

本文根據(jù)差壓型氣密檢漏儀的工作原理和技術(shù)參數(shù)，設(shè)計了一套校準(zhǔn)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(zhǔn)物，相當(dāng)于“砝碼”，另一端是被測物。基準(zhǔn)物和被測物兩邊同時充入相同壓力的空氣，使差壓傳感器兩邊達(dá)到平衡，如果被測物泄漏，差壓傳感器會產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)物，如圖中實(shí)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(nèi)，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(biāo)準(zhǔn)物的密封罐，兩密封罐的體積相等，無泄漏被測物和標(biāo)準(zhǔn)物的體積相等，如圖中虛線連接方式。氣密檢漏儀控制內(nèi)部電磁閥將氣體充入被測物端和標(biāo)準(zhǔn)物端，充氣階段完畢后電磁閥斷電，隔離被測物端和標(biāo)準(zhǔn)物端，使兩端的初始壓力相等，經(jīng)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(biāo)準(zhǔn)物端的壓差，直接顯示差壓壓力；也可根據(jù)此壓差、內(nèi)容積和檢測時間計算出泄漏率。

假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體積和標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)腔的壓力都為Ps，再電磁閥隔斷兩內(nèi)腔后，經(jīng)時間t秒測試結(jié)束，監(jiān)測差壓計的壓力值ΔP，標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)在測試過程中保持恒溫，則根據(jù)物質(zhì)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(nèi)的泄漏率為：

Vat/t=ΔpVT/t。

3 本裝置的原理

根據(jù)差壓型氣密檢漏儀的原理和測量參數(shù)，本裝置主要是校準(zhǔn)差壓型氣密檢漏儀的充氣壓力示值、泄漏產(chǎn)生的壓差示值、被測物端的內(nèi)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(jīng)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(huán)境熱平衡。計算機(jī)測試軟件發(fā)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(zhǔn)

被測氣密檢漏儀經(jīng)開機(jī)預(yù)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(jìn)入充氣程序后，通過調(diào)節(jié)氣密檢漏儀的調(diào)壓閥，使標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字壓力計達(dá)到校準(zhǔn)壓力點(diǎn)Ps，同時記錄氣密檢漏儀的充氣壓力示值Pt，實(shí)現(xiàn)被測氣密檢漏儀的充氣壓力指標(biāo)檢測，其示值誤差δP等于Pt-Ps。

3.2 差壓壓力示值校準(zhǔn)

完成氣密檢漏儀充氣壓力示值的校準(zhǔn)后，通過調(diào)節(jié)調(diào)壓閥使氣密檢漏儀的充氣壓力低于標(biāo)準(zhǔn)差壓數(shù)字壓力計的靜壓壓力，通過計算機(jī)軟件控制PLC打開標(biāo)準(zhǔn)差壓數(shù)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(jìn)入檢測程序后，由計算機(jī)軟件發(fā)送目標(biāo)差壓指令給PLC，PLC通過控制電機(jī)驅(qū)動模塊驅(qū)動電機(jī)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(nèi)容積，使氣密檢漏儀參考端和測試端產(chǎn)生目標(biāo)壓差，通過標(biāo)準(zhǔn)差壓數(shù)字壓力計的示值DPs校準(zhǔn)氣密檢漏儀實(shí)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(nèi)容積的校準(zhǔn)

活塞移動的同時帶動光柵尺的測量頭運(yùn)動，通過PLC的高速計數(shù)模塊能夠測量不同目標(biāo)差壓ΔP下活塞移動的位移ΔL，再根據(jù)活塞的直徑D、平衡時的實(shí)際充氣壓力P，壓差導(dǎo)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(nèi)容積為V。則：

3.4 氣密檢漏儀漏率示值的校準(zhǔn)

可編程控制器PLC控制標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)物端，標(biāo)準(zhǔn)漏孔的前級壓力由氣密檢漏儀設(shè)定及控制，漏孔在此前級壓力下產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)漏率Qs，用于校準(zhǔn)氣密檢漏儀實(shí)際測量的漏率Qt，漏率的示值誤差為Qt-Qs。

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