一种差压型气密检漏仪的校准装置

蒋晨君

摘 要：文章针对差压型气密检漏仪设计了相对应的校准装置，实现差压型气密检漏仪的充气压力、差压压力及漏率值的校准。

关键词：气密检漏仪；漏孔；校准

中图分类号：TH318 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）09-0002-02

1 概 述

气密检漏仪在航空、食品、医疗、家电等各领域都有非常广泛的应用。在实际应用中，我国国家标准和行业标准对于产品的气密性有一定的规定和要求，将产品的实际泄漏量小于产品允许泄漏量规定为产品“无泄漏”，因此，在生产过程中对泄漏进行定量显得尤为重要，这大大增加了气密检漏的推广和应用。目前工业应用的检漏仪种类很多，检漏仪按照其原理分为差压型气密检漏仪、流量型气密检漏仪、超声波检漏仪（通过泄漏微孔发出的声波来定性的检测泄漏位置）、卤素检漏仪（利用铂金属在一定温度下发生正离子发射，当遇到卤素气体时，正离子发射会急剧增加，产生卤素效应，来检测泄漏。用二极管为传感器，阴极（外筒）和阳极（内筒）均用铂材制成，阳极被加热丝加热后发射正离子，被阴极接收的离子流由检流计或放大器指示出来，达到检漏目的）、氦质谱检漏仪（用氦气作示漏气体，以气体分析仪检测氦气而进行检漏的质谱仪，是真空检漏技术中灵敏度最高，用得最普遍的检漏仪器）等。

本文根据差压型气密检漏仪的工作原理和技术参数，设计了一套校准差压型气密检漏仪的装置。

2 差压型气密检漏仪的原理

差压型气密检漏仪的工作原理就像天平一样。一端是基准物，相当于“砝码”，另一端是被测物。基准物和被测物两边同时充入相同压力的空气，使差压传感器两边达到平衡，如果被测物泄漏，差压传感器会产生一个压力信号，气密检漏仪会计算得出被测物的泄漏量。差压型气密检漏仪的工作原理，如图1所示。

气源通过减压阀、过滤器为气密检漏仪供气。对于有接口的被测物，气密检漏仪两出口截止阀分别接此被测物和与此被测物相等体积的无泄漏标准物，如图中实线连接方式；对于无接口的密闭被测物，可将被测物放在密封罐内，气密检漏仪两出口截止阀分别接含有可能泄漏被测物的密封罐和含有无泄漏标准物的密封罐，两密封罐的体积相等，无泄漏被测物和标准物的体积相等，如图中虚线连接方式。气密检漏仪控制内部电磁阀将气体充入被测物端和标准物端，充气阶段完毕后电磁阀断电，隔离被测物端和标准物端，使两端的初始压力相等，经过一定的平衡时间t后， 通过差压传感器检测被测物端和标准物端的压差，直接显示差压压力；也可根据此压差、内容积和检测时间计算出泄漏率。

假设标准体积和标准体积管道的总体积为Vs，被测体积和被测体积管道的总体积为VT， 充气平衡后两内腔的压力都为Ps，再电磁阀隔断两内腔后，经时间t秒测试结束，监测差压计的压力值ΔP，标准腔的压力为P1，被测腔的压力为P2，大气压力为Pat，泄漏到大气中的体积为Vat，如果系统在测试过程中保持恒温，则根据物质守恒定律：

所以气密检漏仪在不考虑温度变化的影响，通过近似处理P1、P2、Ps，获得在测试时间t内的泄漏率为：

Vat/t=ΔpVT/t。

3 本装置的原理

根据差压型气密检漏仪的原理和测量参数，本装置主要是校准差压型气密检漏仪的充气压力示值、泄漏产生的压差示值、被测物端的内容积以及检测到的漏率值，其原理，如图2所示。电气控制图，如图3所示。

该装置采用高压气瓶1作为气源，经减压阀2和过滤器3后，充入2 MPa的气体至5 L的体积罐5中，保压一定的时间使其充分与环境热平衡。计算机测试软件发送充气压力指令，由PLC控制电气比例阀6、8和电磁阀7、9为被测气密检漏仪供气。气密检漏仪的参考端接口与气罐2的管道连接，测试端接口与气罐1的管道连接。

3.1 充气压力示值校准

被测气密检漏仪经开机预热后，将气密检漏仪的充气压力示值置零，开始检测过程，待气密检漏仪进入充气程序后，通过调节气密检漏仪的调压阀，使标准数字压力计达到校准压力点Ps，同时记录气密检漏仪的充气压力示值Pt，实现被测气密检漏仪的充气压力指标检测，其示值误差δP等于Pt-Ps。

3.2 差压压力示值校准

完成气密检漏仪充气压力示值的校准后，通过调节调压阀使气密检漏仪的充气压力低于标准差压数字压力计的静压压力，通过计算机软件控制PLC打开标准差压数字压力计两端的电磁阀13、14，等待气密检漏仪完成充气和平衡程序，进入检测程序后，由计算机软件发送目标差压指令给PLC，PLC通过控制电机驱动模块驱动电机移动，同时带动气密检漏仪测试端活塞16移动，改变测试端内容积，使气密检漏仪参考端和测试端产生目标压差，通过标准差压数字压力计的示值DPs校准气密检漏仪实测的压差示值DPt，示值误差δDP等于DPt-DPs。

3.3 气密检漏仪被测物端初始内容积的校准

活塞移动的同时带动光栅尺的测量头运动，通过PLC的高速计数模块能够测量不同目标差压ΔP下活塞移动的位移ΔL，再根据活塞的直径D、平衡时的实际充气压力P，压差导致差压传感器膜片变形引起的体积变化量为ΔVT（相对于ΔV可以忽略），计算获得被测物端的初始内容积为V。则：

3.4 气密检漏仪漏率示值的校准

可编程控制器PLC控制标准漏孔前级电磁阀保持打开，气密检漏仪通过电磁阀隔离被测物端和标准物端，标准漏孔的前级压力由气密检漏仪设定及控制，漏孔在此前级压力下产生标准漏率Qs，用于校准气密检漏仪实际测量的漏率Qt，漏率的示值误差为Qt-Qs。

参考文献：

[1] 陈乃克.差压式气密检漏技术及应用[J].轻型汽车技术，2002，（52）.

[2] 李得天.固定流导法真空漏孔校准装置[J].真空科学与技术学报，2006，

（10）.

[3] 张涤新.恒压式气体微流量计的设计[J].中国空间科学技术，1999，（6）.

[4] 黎启柏.气体泄漏检测方法和工程应用[J].机械与液压，2005，（11）.

[5] 孟杨.真空漏孔的校准方法[J].真空科学与技术，1998，（3）.