蔣晨君

摘 要：文章針對(duì)差壓型氣密檢漏儀設(shè)計(jì)了相對(duì)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(lèi)號(hào)：TH318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(wú)泄漏”，因此，在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)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(lèi)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(guò)泄漏微孔發(fā)出的聲波來(lái)定性的檢測(cè)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(shí)，正離子發(fā)射會(huì)急劇增加，產(chǎn)生鹵素效應(yīng)，來(lái)檢測(cè)泄漏。用二極管為傳感器，陰極（外筒）和陽(yáng)極（內(nèi)筒）均用鉑材制成，陽(yáng)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(jì)或放大器指示出來(lái)，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(cè)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(jì)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(cè)物。基準(zhǔn)物和被測(cè)物兩邊同時(shí)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(cè)物泄漏，差壓傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓力信號(hào)，氣密檢漏儀會(huì)計(jì)算得出被測(cè)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(guò)減壓閥、過(guò)濾器為氣密檢漏儀供氣。對(duì)于有接口的被測(cè)物，氣密檢漏儀兩出口截止閥分別接此被測(cè)物和與此被測(cè)物相等體積的無(wú)泄漏標(biāo)準(zhǔn)物，如圖中實(shí)線連接方式；對(duì)于無(wú)接口的密閉被測(cè)物，可將被測(cè)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(cè)物的密封罐和含有無(wú)泄漏標(biāo)準(zhǔn)物的密封罐，兩密封罐的體積相等，無(wú)泄漏被測(cè)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(cè)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(cè)物端和標(biāo)準(zhǔn)物端，使兩端的初始?jí)毫ο嗟?，?jīng)過(guò)一定的平衡時(shí)間t后， 通過(guò)差壓傳感器檢測(cè)被測(cè)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(cè)時(shí)間計(jì)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(cè)體積和被測(cè)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(shí)間t秒測(cè)試結(jié)束，監(jiān)測(cè)差壓計(jì)的壓力值ΔP，標(biāo)準(zhǔn)腔的壓力為P1，被測(cè)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(cè)試過(guò)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(guò)近似處理P1、P2、Ps，獲得在測(cè)試時(shí)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(cè)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(cè)物端的內(nèi)容積以及檢測(cè)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(guò)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(shí)間使其充分與環(huán)境熱平衡。計(jì)算機(jī)測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)氣密檢漏儀經(jīng)開(kāi)機(jī)預(yù)熱后，將氣密檢漏儀的充氣壓力示值置零，開(kāi)始檢測(cè)過(guò)程，待氣密檢漏儀進(jìn)入充氣程序后，通過(guò)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(jì)達(dá)到校準(zhǔn)壓力點(diǎn)Ps，同時(shí)記錄氣密檢漏儀的充氣壓力示值Pt，實(shí)現(xiàn)被測(cè)氣密檢漏儀的充氣壓力指標(biāo)檢測(cè)，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(guò)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(jì)的靜壓壓力，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件控制PLC打開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)差壓數(shù)字壓力計(jì)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(cè)程序后，由計(jì)算機(jī)軟件發(fā)送目標(biāo)差壓指令給PLC，PLC通過(guò)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)移動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)氣密檢漏儀測(cè)試端活塞16移動(dòng)，改變測(cè)試端內(nèi)容積，使氣密檢漏儀參考端和測(cè)試端產(chǎn)生目標(biāo)壓差，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)差壓數(shù)字壓力計(jì)的示值DPs校準(zhǔn)氣密檢漏儀實(shí)測(cè)的壓差示值DPt，示值誤差δDP等于DPt-DPs。

3.3 氣密檢漏儀被測(cè)物端初始內(nèi)容積的校準(zhǔn)

活塞移動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)光柵尺的測(cè)量頭運(yùn)動(dòng)，通過(guò)PLC的高速計(jì)數(shù)模塊能夠測(cè)量不同目標(biāo)差壓ΔP下活塞移動(dòng)的位移ΔL，再根據(jù)活塞的直徑D、平衡時(shí)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(duì)于ΔV可以忽略），計(jì)算獲得被測(cè)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(jí)電磁閥保持打開(kāi)，氣密檢漏儀通過(guò)電磁閥隔離被測(cè)物端和標(biāo)準(zhǔn)物端，標(biāo)準(zhǔn)漏孔的前級(jí)壓力由氣密檢漏儀設(shè)定及控制，漏孔在此前級(jí)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(cè)量的漏率Qt，漏率的示值誤差為Qt-Qs。

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