精密泄漏檢測儀的應用與校準

楊文海

（上海市寶山區計量質量檢測所，上海 200940）

精密泄漏檢測儀采用標準化的閥板模塊進行動作控制，內部集成一款高精度壓力傳感器，可以減少測試周期并改善檢測的精度和重復性。精密泄漏的測試方法主要有兩種：一種是給被測試件打氣至設定的壓力值，觀察一定時間后的壓力變化；另一種是應用精密泄漏檢測儀給被測試件打氣并控制壓力值保持在設定壓力值，通過熱式質量流量計的讀數來表征試件的泄漏情況[1]。

1 壓力衰減

在固定的時間內測量壓力損失（ΔP）。數值由檢測計時器測定期間內的壓力損失決定。檢測結果用ΔP 單位表示。壓力衰減泄漏檢測儀的基本操作原理為將受檢工件充氣至達到特定目標檢測壓力，并將其與氣源斷開，使其壓力穩定，然后測定在規定時間內由于泄漏所產生的壓力損失，壓力衰減ΔP 檢測的參數設置如圖1 所示[2]。

圖1 壓力衰減檢測示意圖Fig.1 Pressure attenuation detection schematic

1.1 定時器參數

檢查是否有過度泄漏工件或欠壓情況。可設置為充氣時間的百分比（%，默認），對于固定充氣時間檢測，或為不可溢出定時器。如果將該變量設置為不可溢出定時器，則當達到最小壓力值時，該環節將退出并運行至下一個，使工件達到目標壓力的時間，其也可以作為利用額外氣體穩定工件壓力的時間。在與壓力調節器斷開狀態下，穩定工件壓力所需的時間，該時間會直接影響到檢測的重復性。測量壓降或衰減的精確時間或測量壓力上升的精確結束時間。在指示檢測結束前緩解或排泄工件壓力的時間，需要時間防止噴出碎片或夾具密封件[3]。

1.2 壓力參數

壓力參數主要包括最小壓力、目標壓力、最大壓力和目標壓力窗口。最小壓力必須在達到預充氣選定點之前達到最小壓力，并且該值必須通過充氣和穩定環節進行保持，否則檢測循環會以嚴重泄漏方式結束。目標壓力是指工件的檢測壓力，為使檢測成功完成，在任何時候該值都不可以被超出。如果壓力值超出了最大檢測壓力，則檢測循環會以過壓故障方式結束，這個壓力值就是最大壓力。目標壓力窗口為觀測目標壓力所用，且必須在檢測循環的檢測環節內保持顯示狀態。如果實際壓力在檢測期間跌落至該窗口之外，則該窗口會產生一個目標壓力低或高故障。

1.3 檢測參數及EDC

圖2 目標壓力窗口示意圖Fig.2 Target pressure window diagram

低限損失是用于評估檢測結果的下選定點值，高限損失是用于評估檢測結果的上選定點值。檢測評估是檢測結果與兩個選定點進行比較來決定其是否為合格或失敗。結果的3 個地方需要進行評估：高限之上、限度之間、低限之下。EDC 環境漂移修正，其工作原理是環境漂移校正例程可通過對檢測條件變化的校正因數進行連續地監測和計算來幫助保持對系統進行校準。該例程可動態補償檢測環境中的緩慢變化，如房間溫度變化、工件溫度變化、檢測空氣溫度變化、工件彈性變化、工件吸水特性變化等。這些因素會影響受檢工件如何對檢測過程做出反應的動態情況以及影響對泄漏率的確定?！碍h境漂移校正”定義了在標準件損失附近的帶寬寬度以及標準件流量值將如何作為非泄漏工件的流量率中的一個正規變差?！碍h境漂移校正”（EDC%）是以高限為依據的。儀器會持續計算檢測結果的移動平均值，并且該值會落在關于原始非泄漏標準件曲線的帶寬（EDC%）之內 。根據之前檢測結果確定計算出的漂移值，它會對每一個未來結果進行校正。漂移值計算[4]公式為

典型的環境漂移校正設置為10%、25%、50%和90%。樣本大小被設置為EDC 量，柔性工件比剛性工件需要更多的“環境漂移校正”。EDC 的設置參數包括：EDC 開啟實行環境漂移校正，EDC 百分比是對關于標準件EDC 曲線的帶寬進行定義，EDC 數量是對用于計算漂移值的EDC 帶寬內的檢測結果數量進行定義。

2 質量流量

圖3 質量流量檢測示意圖Fig.3 Quality flow detection schema

質量流量檢測泄漏檢測儀的基本工作原理是將工件充氣至特定壓力，并利用壓力調節器使工件內部保持住恰當的壓力。該儀器將對維持工件在目標壓力下所需要的空氣流量進行測量。與上述壓力衰減檢測不同的是，儀器需要對流量進行檢測而不是壓力值。具體來說包括：低限流量用于評估檢測結果的下選定點值。高限流量用于評估檢測結果的上選定點值。檢測評估是檢測結果與兩個選定點進行比較來決定其是否為合格或失敗。結果的3 個地方需要進行評估：高限之上、限度之間、低限之下。最大標準件流量是允許采用標準件流量偏移參數的最大值。最小標準件流量是允許采用標準件流量偏移參數的最小值。質量流量檢測與壓力衰減檢測還多了一個啟動校準功能，一般用于低泄漏情況。啟動程序校準功能，以允許非泄漏標準件可產生零偏移。 根據非泄漏標準件的檢測生成低偏移會帶來很多方便。進入主菜單后選擇程序校準圖標可啟動程序校準，出現的程序校準向導會提示連接非泄漏標準件。將非泄漏標準件連接至儀器啟動程序校準，系統會對非泄漏標準件進行檢測，并測量與非泄漏工件相關聯的流量。這種損失表達的是在檢測系統環境中與受檢工件相關聯的典型偏移，流量值將被作為標準件偏移進行保存[5]。

質量流量泄漏檢測中還包括漏孔測試，質量流量檢測泄漏檢測儀的基本工作原理是將工件充氣至特定壓力，并利用壓力調節器使工件內部保持住恰當的壓力。該儀器將測量維持工件在目標壓力下所需要的空氣流量。漏孔檢測利用一個帶有非泄漏標準件的兩點校準序列來設置零流量值和漏孔數值對應的流量值。需要引起注意的是，根據這兩個點，校準過程生成了一個流量讀數的線性偏移量[6]。

3 儀器校準

針對泄漏檢測儀浙江省曾起草地方計量技術規范《JJF1074（浙）-2012 空氣微泄漏檢測儀校準規范》。精密泄漏檢測儀需要對壓力和流量傳感器進行定期校準，儀器可以實現多點校準，最多支持32 個校準點。相關的設置包括點位數量即傳感器校準過程所使用的選點數量。數值范圍必須為從2 ～32。逐個選點，用戶可在校準發生的位置對選點進行定義。所顯示出的選點數量是根據在上方參數中選擇的點的數量確定的。線性界限是校準的限值條件，其含義是成功校準最大允許線性偏差。由于精密泄漏檢測儀檢測的核心儀表就是壓力傳感器和流量傳感器，因而必須保證兩個傳感器的測量精度，壓力傳感器的校準盡可能多地實現多點校準以更準確地覆蓋傳感器的壓力量程范圍，測試時將儀器壓力傳感器與標準壓力傳感器連接，逐個記錄被檢壓力傳感器與標準壓力源的示值對應表，并保存至儀器存儲。流量傳感器由于是采用熱式質量流量傳感器，其瞬時流量（流速）與采集值存在線性關系。

4 結論

從定時器參數、壓力參數和檢測參數3 個方面調整，以實現精密泄漏檢測儀的壓力衰減測量。應用漏孔校正可以有效地提升質量流量測量的精度，結合精密泄漏檢測儀自身特點進行壓力和流量多點校準，以滿足現場測試要求。經測試精密泄漏檢測儀操作簡單，測量穩定，達到了預期效果，可以提升產品的生產和測試效率。