气体采样袋泄露检测装置及检测方法

刘伟　刘雪峰　徐树杰　张鹏　徐耀宗

摘要：气体采样袋泄露检测装置及检测方法，其检测装置包括设置在所述采样袋上的负重装置及检测所述负重装置下落高度或向下转动角度的位移检测器。气体采样袋泄露检测装置基于在竖直方向上的负重装置，可加速盛装有一定气体泄漏采样袋的泄露塌瘪，能够显著提高泄漏检测效率；位移检测器是基于机械、电子、光学等原理对采样袋的泄漏情况进行计量，不受实验室环境噪声的干扰和人员主观意识的影响，结果准确；泄露检测过程与气体采样袋的老化清洗过程或放样分析过程可同步进行，不影响气体分析检测的常规流程和进度。

关键词：气体采样；泄露；检测装置；检测方法；负重加速

对汽车内饰材料、零部件、总成件等样品所散发出的气体成分进行采集分析时，常以塑料薄膜、金属薄膜、复合薄膜、纸张等制成的采样袋为气体盛装容器。通过采样袋上预留的开口将待分析样品充入或放入袋中，再将开口封闭，即可实现气体的保存和后续分析。在保存或运输过程中，采样袋的气密性直接影响后续气体浓度或成分的分析。因此，为保证气体分析结果的有效性，有必要对采样袋的泄露情况进行检测。

1常用的采样袋泄露检测方法及存在的问题

1.1常用的采样袋泄露检测方法：

（1）抽气法：封闭采样袋，通过阀门和真空泵将采样袋内抽成真空状态，关闭阀门和真空泵，然后观察或聆听真空状态的采样袋是否有漏气膨胀的迹象或漏气的声音；

（2）充气法：封闭采样袋，通过阀门和气泵向采样袋内充入一定量的气体，关闭阀门和气泵，然后在自然状态下观察盛装有一定气体的采样袋是否会因漏气而逐渐塌瘪。

1.2常用泄露检测方法存在的问题：

（1）对于尺寸较大的真空状态泄露采样袋，较难观察到是否有漏气膨胀的迹象；

（2）在分析检测实验室中，由于环境噪声的干扰，较难聆听到真空状态泄露采样袋漏气的声音；

（3）在自然状态下观察盛装有一定气体的采样袋是否会因漏气而逐渐塌瘪，需要相当长的时间，且裸眼观察的不确定性较大。

2气体采样袋泄露检测装置

为解决气体采样袋泄露的检测问题，特发明气体采样袋泄露检测装置，以解决现有的采样袋泄露检测存在的问题。

2.1气体

该气体采样袋泄露检测装置，包括设置在所述采样袋上的负重装置及检测所述负重装置下落高度或向下转动角度的位移检测器。图1为该气体采样袋泄露检测装置的结构示意图：

检测装置还包括限定所述负重装置在竖直方向自由下落或自由向下转动的限位机构；位移检测器为位移读取器或位移传感器；位移读取器为竖直位移读取器，位移传感器为竖直位移传感器。

负重装置为升降柱（107），位移检测器为检测所述升降柱（107）下落高度的线刻度（108）、距离传感器（112）或滑动变阻器；限位机构为限定所述升降柱（107）在竖直方向自由下落的定向槽（106），升降柱（107）底端设有负重块（1071）；负重块（1071）与所述升降柱（107）可拆卸连接。线刻度（108）设置在所述升降柱（107）上；距离传感器（112）设置在所述定向槽（106）上；距离传感器（112）为激光测距传感器；滑动变阻器包括缠绕在所述升降柱（107）上的螺旋电阻丝（110）、设置在所述螺旋电阻丝（110）外部的导电的固定滑块及与所固定滑块电连接的电子显示屏（109），电子显示屏（109）通过导线（111）与所述螺旋电阻丝（110）相连；固定滑块为所述定向槽（106）；检测装置还包括固定端（103），定向槽（106）通过横臂（105）与固定端（103）相连。

检测装置还包括底板（101）及设置在底板（101）上的立柱（102），固定端（103）与立柱（102）滑动连接，检测装置上设有将固定端（103）固定在立柱（102）上的锁紧机构（104）；锁紧机构（104）为螺栓；负重装置及位移读取器均为多个，负重装置与位移读取器一一对应，相邻所述负重装置的定向槽（106）通过连接杆相连，任一个所述定向槽（106）通过横臂（105）与固定端（103）相连；或者负重装置及位移读取器均为多个，负重装置与位移读取器一一对应，每一负重装置的定向槽（106）均通过横臂（105）与固定端（103）相连；负重装置及位移读取器均为3个；优选的，相邻负重装置的定向槽（106）通过连接杆相连，位于中间的定向槽（106）通过横臂（105）与固定端（103）相连。

负重装置为能够在竖直方向自由向下转动的升降臂（202），位移检测器为检测所述升降臂（202）向下转动角度的角刻度（203）或电子角度传感器（205）；升降臂（202）与限位机构铰接；限位机构包括两个平行设置的限位块（201）及设置在限位块（201）之间的定位轴，升降臂（202）位于兩个限位块（201）之间并与定位轴铰接；角刻度（203）设置在限位块（201）上；电子角度传感器（205）设置在限位块（201）上。限位块（201）上设有安装孔，或限位块（201）为磁铁，或者限位块（201）与一磁铁（206）相连；限位块（201）为磁铁，或者限位块（201）与一磁铁（206）相连时升降臂（202）为无磁性升降臂。升降臂（202）为多个，各升降臂（202）的一端均与定位轴铰接、另一端能够独立向下自由转动；升降臂（202）为多个分别与定位轴铰接的异型升降臂（204）。

检测装置还包括底板（101）及设置在底板（101）上的立柱（102），限位块（201）与立柱（102）滑动连接，检测装置上设有将限位块（201）固定在立柱（102）上的锁紧机构（104）；锁紧机构（104）为螺栓；限位块（201）连接固定端（103），限位块（201）通过固定端（103）与立柱（102）滑动连接。

2.2气体采样袋泄露装置的检测方法

为解决气体采样袋泄露检测装置的使用问题，还提供了一种气体采样袋泄露检测方法，包括如下步骤：

（1）根据盛装有一定气体的采样袋尺寸调整负重装置的位置，使采样袋顺利放置于负重装置正下方；

（2）记录位移检测器的示数；

（3）等待一定时间，再次或期间多次记录位移检测器的示数；

（4）计算位移检测器的示数变化速率；

（5）判断是否漏气；

若位移检测器的示数变化速率为0，则采样袋无泄漏；

若位移检测器的示数变化速率不为0，则表明采样袋有泄漏；

位移檢测器的示数变化速率的绝对值越大采样袋泄漏越严重；

（优选的，步骤3）中每间隔10min记录一次位移检测器的示数变化，共记录50min的示数。

2.3气体采样袋泄露检测装置的优势：

该装置是基于在竖直方向上的负重装置，可加速盛装有一定气体泄漏采样袋的泄露塌瘪，能显著提高检测效率；位移检测器是基于机械、电子、光学等原理对采样袋泄漏情况进行计量，不受实验室环境噪声的干扰和人员主观意识的影响，结果准确；泄露检测过程与气体采样袋的老化清洗过程或放样分析过程可同步进行，不影响检测流程和进度。

2.4气体采样袋泄露检测装置的实施例

选取完好的1000L规格新采样袋1个，记为1号采样袋，选取使用过5次的1000L规格旧采样袋1个，记为2号采样袋，选取有1mm破损点的1000L规格旧采样袋1个，记为3号采样袋。将三个采样袋密封，通过阀门分别充入500L氮气，即得盛装有一定气体的采样袋，根据其尺寸，调整泄漏检测装置中由底板101、立柱102、滑块103、螺栓104、横臂105共同构成的无位移固定端的高度至80cm，使充气采样袋能够顺利放置于竖直运动端升降柱107的下方；

本例中升降柱107下方均设有圆柱状负重块1071，分别将3个采样袋放置于升降柱107的下方并与负重块1071直接接触，负重块1071底面积太小会使采样袋局部塌陷至底甚至戳破采样袋，面积太大不方便操作，故应该面积适中，负重块1071底面积应小于充气采样袋的横截面积且能够支撑在充气采样袋上。本例中沿定向槽106规定的竖直方向释放升降柱107使其在采样袋上施加4.5kg的稳定负重（即升降柱107与负重块1071的总质量为4.5kg），记录此时位移检测器的线刻度108的示数H0=75cm；

等待50min，期间每隔10min记录位移检测器线刻度108的示数H1、H2……H5；

分别计算3个采样袋位移检测器线刻度108的示数变化速率（H5-H0）/t。其中1号位移检测器示数变化速率为0cm/min，表明无泄漏，可正常进行气体分析检测；2号位移检测器示数变化速率为-0.046cm/min，表明轻微泄漏；3号位移检测器示数变化速率为-1.28cm/min，表明严重泄漏，不能再继续使用。

3结语

该气体采样袋泄露检测装置，基于竖直方向上的负重加速泄露塌瘪原理，用于在不影响气体分析检测常规流程和进度的前提下快速、准确地检测气体采样袋的泄露情况，从而及时发现不合格采样袋，避免产生无效分析结果。