精密泄漏检测仪的应用与校准

2019-08-05杨文海

仪器仪表用户 2019年9期

杨文海

（上海市宝山区计量质量检测所，上海 200940）

精密泄漏检测仪采用标准化的阀板模块进行动作控制，内部集成一款高精度压力传感器，可以减少测试周期并改善检测的精度和重复性。精密泄漏的测试方法主要有两种：一种是给被测试件打气至设定的压力值，观察一定时间后的压力变化；另一种是应用精密泄漏检测仪给被测试件打气并控制压力值保持在设定压力值，通过热式质量流量计的读数来表征试件的泄漏情况[1]。

1 压力衰减

在固定的时间内测量压力损失（ΔP）。数值由检测计时器测定期间内的压力损失决定。检测结果用ΔP 单位表示。压力衰减泄漏检测仪的基本操作原理为将受检工件充气至达到特定目标检测压力，并将其与气源断开，使其压力稳定，然后测定在规定时间内由于泄漏所产生的压力损失，压力衰减ΔP 检测的参数设置如图1 所示[2]。

图1 压力衰减检测示意图Fig.1 Pressure attenuation detection schematic

1.1 定时器参数

检查是否有过度泄漏工件或欠压情况。可设置为充气时间的百分比（%，默认），对于固定充气时间检测，或为不可溢出定时器。如果将该变量设置为不可溢出定时器，则当达到最小压力值时，该环节将退出并运行至下一个，使工件达到目标压力的时间，其也可以作为利用额外气体稳定工件压力的时间。在与压力调节器断开状态下，稳定工件压力所需的时间，该时间会直接影响到检测的重复性。测量压降或衰减的精确时间或测量压力上升的精确结束时间。在指示检测结束前缓解或排泄工件压力的时间，需要时间防止喷出碎片或夹具密封件[3]。

1.2 压力参数

压力参数主要包括最小压力、目标压力、最大压力和目标压力窗口。最小压力必须在达到预充气选定点之前达到最小压力，并且该值必须通过充气和稳定环节进行保持，否则检测循环会以严重泄漏方式结束。目标压力是指工件的检测压力，为使检测成功完成，在任何时候该值都不可以被超出。如果压力值超出了最大检测压力，则检测循环会以过压故障方式结束，这个压力值就是最大压力。目标压力窗口为观测目标压力所用，且必须在检测循环的检测环节内保持显示状态。如果实际压力在检测期间跌落至该窗口之外，则该窗口会产生一个目标压力低或高故障。

1.3 检测参数及EDC

图2 目标压力窗口示意图Fig.2 Target pressure window diagram

低限损失是用于评估检测结果的下选定点值，高限损失是用于评估检测结果的上选定点值。检测评估是检测结果与两个选定点进行比较来决定其是否为合格或失败。结果的3 个地方需要进行评估：高限之上、限度之间、低限之下。EDC 环境漂移修正，其工作原理是环境漂移校正例程可通过对检测条件变化的校正因数进行连续地监测和计算来帮助保持对系统进行校准。该例程可动态补偿检测环境中的缓慢变化，如房间温度变化、工件温度变化、检测空气温度变化、工件弹性变化、工件吸水特性变化等。这些因素会影响受检工件如何对检测过程做出反应的动态情况以及影响对泄漏率的确定。“环境漂移校正”定义了在标准件损失附近的带宽宽度以及标准件流量值将如何作为非泄漏工件的流量率中的一个正规变差。“环境漂移校正”（EDC%）是以高限为依据的。仪器会持续计算检测结果的移动平均值，并且该值会落在关于原始非泄漏标准件曲线的带宽（EDC%）之内。根据之前检测结果确定计算出的漂移值，它会对每一个未来结果进行校正。漂移值计算[4]公式为

典型的环境漂移校正设置为10%、25%、50%和90%。样本大小被设置为EDC 量，柔性工件比刚性工件需要更多的“环境漂移校正”。EDC 的设置参数包括：EDC 开启实行环境漂移校正，EDC 百分比是对关于标准件EDC 曲线的带宽进行定义，EDC 数量是对用于计算漂移值的EDC 带宽内的检测结果数量进行定义。

2 质量流量

图3 质量流量检测示意图Fig.3 Quality flow detection schema

质量流量检测泄漏检测仪的基本工作原理是将工件充气至特定压力，并利用压力调节器使工件内部保持住恰当的压力。该仪器将对维持工件在目标压力下所需要的空气流量进行测量。与上述压力衰减检测不同的是，仪器需要对流量进行检测而不是压力值。具体来说包括：低限流量用于评估检测结果的下选定点值。高限流量用于评估检测结果的上选定点值。检测评估是检测结果与两个选定点进行比较来决定其是否为合格或失败。结果的3 个地方需要进行评估：高限之上、限度之间、低限之下。最大标准件流量是允许采用标准件流量偏移参数的最大值。最小标准件流量是允许采用标准件流量偏移参数的最小值。质量流量检测与压力衰减检测还多了一个启动校准功能，一般用于低泄漏情况。启动程序校准功能，以允许非泄漏标准件可产生零偏移。根据非泄漏标准件的检测生成低偏移会带来很多方便。进入主菜单后选择程序校准图标可启动程序校准，出现的程序校准向导会提示连接非泄漏标准件。将非泄漏标准件连接至仪器启动程序校准，系统会对非泄漏标准件进行检测，并测量与非泄漏工件相关联的流量。这种损失表达的是在检测系统环境中与受检工件相关联的典型偏移，流量值将被作为标准件偏移进行保存[5]。

质量流量泄漏检测中还包括漏孔测试，质量流量检测泄漏检测仪的基本工作原理是将工件充气至特定压力，并利用压力调节器使工件内部保持住恰当的压力。该仪器将测量维持工件在目标压力下所需要的空气流量。漏孔检测利用一个带有非泄漏标准件的两点校准序列来设置零流量值和漏孔数值对应的流量值。需要引起注意的是，根据这两个点，校准过程生成了一个流量读数的线性偏移量[6]。

3 仪器校准

针对泄漏检测仪浙江省曾起草地方计量技术规范《JJF1074（浙）-2012 空气微泄漏检测仪校准规范》。精密泄漏检测仪需要对压力和流量传感器进行定期校准，仪器可以实现多点校准，最多支持32 个校准点。相关的设置包括点位数量即传感器校准过程所使用的选点数量。数值范围必须为从2 ～32。逐个选点，用户可在校准发生的位置对选点进行定义。所显示出的选点数量是根据在上方参数中选择的点的数量确定的。线性界限是校准的限值条件，其含义是成功校准最大允许线性偏差。由于精密泄漏检测仪检测的核心仪表就是压力传感器和流量传感器，因而必须保证两个传感器的测量精度，压力传感器的校准尽可能多地实现多点校准以更准确地覆盖传感器的压力量程范围，测试时将仪器压力传感器与标准压力传感器连接，逐个记录被检压力传感器与标准压力源的示值对应表，并保存至仪器存储。流量传感器由于是采用热式质量流量传感器，其瞬时流量（流速）与采集值存在线性关系。