氣體泄漏的檢測包括有毒氣體的泄漏檢測、可燃氣體的泄漏檢測以及氣密性檢測。前兩者多半可以通過化學(xué)傳感器的方法來進行檢測, 通常是在元件或系統(tǒng)使用過程中進行檢測。如果有合適的傳感器, 其方法相對簡單。本文中介紹的氣密性檢測, 一般是在元件或系統(tǒng)制造過程中進行檢測，通常需要定量檢測, 而且要求快速、大量地在生產(chǎn)現(xiàn)場進行。
圖1 差壓法原理
氣密性檢測的常用方法有氣泡法，涂抹法，化學(xué)氣體示蹤檢漏法，壓力變化法，流量法，超聲波法等等。傳統(tǒng)的檢測泄漏方法多采用氣泡法和涂抹法。氣泡法是將工件浸入水中，充入壓縮空氣，然后在一定時間內(nèi)收集從中泄漏出來的氣泡以測出泄漏量。涂抹法是在內(nèi)部充有一定氣壓的工件表面涂抹肥皂水一類的易產(chǎn)生氣泡的液體，觀察產(chǎn)生氣泡的情況以檢測泄漏量的大小。這兩種方法操作簡單，能直接觀察到泄漏的部位和泄漏情況，但由于事先不知道工件泄漏的部位和幾處泄漏，難以收集全氣泡，影響測量的準確性；其次，對于體積大、笨重、外表面復(fù)雜的零件，氣泡附著于零件底部和褶皺處而不易觀察；測試完后需要對工件進行清掃干燥處理，無法實現(xiàn)自動、定量測漏。因此這兩種方法在滿足高精度、率的生產(chǎn)需求方面顯得力不從心。
氣密性檢測技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀
為了提高檢測精度和效率，實現(xiàn)檢測自動化，目前比較流行的氣密性檢測方法是差壓法，基本原理如圖1所示。被測容器如果有泄漏，必然造成容器內(nèi)氣體質(zhì)量的流失，使容器內(nèi)原有的氣壓減低，通過測量容器內(nèi)氣體壓力降可以推導(dǎo)出實際容器泄漏的氣體量，以達到檢測氣體泄漏量的目的。
泄漏流量與差壓的關(guān)系可以用下式表示：
公式
上式中，pt為測試壓，p0為外界壓力（大氣壓），vw為被測容器容積，vs為基準容器容積，v為由于差壓的產(chǎn)生造成的差壓傳感器內(nèi)容積的變化，δvl為排到大氣中的泄漏量，δp為差壓，ql為氣體泄漏流量，t為產(chǎn)生差壓△p相對應(yīng)的測試時間。其中pt p0均為壓力。
基于上述基本原理，國內(nèi)外眾多廠家都開發(fā)出了氣密性檢測儀，比較的有法國ateq公司，美國的uson公司，日本的cosmos公司等。ateq 公司為世界制造氣密性測試儀器的，涉及汽車、醫(yī)藥、家電、壓鑄、包裝、閥門、煤氣、電子、建筑、航空等領(lǐng)域。uson公司也生產(chǎn)很多種類型的測漏儀，它的4000系列提供了多種檢測模式，同時考慮到了測漏性能、泄漏量、以及針對實際應(yīng)用中不同被測物的容積及泄漏量大小提供了相應(yīng)的產(chǎn)品。cosmos 主要生產(chǎn)針對特殊化學(xué)氣體的泄漏檢測設(shè)備。
圖2 alt系列氣密性檢測儀
近年來，國內(nèi)一些科研機構(gòu)和廠家也對氣密性檢測儀進行了開發(fā)研制，其中，北京理工大學(xué)檢測技術(shù)與自動化裝置研究所與北京拓奇星自動化有限公司合作開發(fā)了 alt系列氣密性檢測儀產(chǎn)品（圖2），包括直壓保壓式，直壓收集式和差壓并聯(lián)比較式、正負壓一體式、流量式等各種型式，泄漏流量檢測精度高達±0.1ml/min，差壓檢測精度高達±0.1pa（檢測精度和測試條件有關(guān)）。高精度，率，低成本是該系列產(chǎn)品的zui大競爭優(yōu)勢，此外儀器界面友好，操作簡單，而且還配備各種通訊接口，具有強大的擴展功能。廣泛應(yīng)用于各種閥、泵、汽車零部件、管路、發(fā)動機、消聲器等的氣密性檢測。
氣密性檢測效率改善方法
基于差壓測量的氣密性檢測技術(shù)雖然和傳統(tǒng)的檢測方法相比，提高了檢測效率和自動化程度，但是在有些場合仍然不能滿足生產(chǎn)效率的要求，尤其當被測工件的內(nèi)容積較大時，為了保證一定的檢測精度，必須保證足夠的充氣時間和平衡時間。因為，在充氣過程中，氣體的溫度會發(fā)生變化，如果充氣時間和平衡時間不足夠長，溫度變化不能穩(wěn)定下來，進入檢測過程時，溫度變化會引起差壓的變化，使檢測精度下降。此時，檢測精度和檢測效率就成為了矛盾的關(guān)系。為了提高泄漏檢測效率，國內(nèi)外一些研究機構(gòu)分別提出了一些理論和方法，如快速充氣法、溫度補償方法、加裝填充物減少被測工件內(nèi)容積等方法。這些檢測效率改進措施在實際應(yīng)用中得到了驗證和發(fā)展。如北京拓奇星自動化有限公司為某變速箱生產(chǎn)廠家提供的氣密性檢測機，通過采用上述效率改善措施后，工作節(jié)拍由原來的每2分鐘1件提高為每1分鐘1件，檢測效率提高了50%。此外，為滿足自動化生產(chǎn)的需要，該公司在氣密性檢測儀的基礎(chǔ)上又開發(fā)出了各種集上料、封堵、檢測、顯示、報警、卸料等功能于一體的自動化泄漏檢測設(shè)備。圖3為北京拓奇星自動化有限公司開發(fā)生產(chǎn)且目前已應(yīng)用于某變速器生產(chǎn)線的自動化檢漏設(shè)備。
圖3 ltsa30型變速器/離合器殼體氣密性檢測設(shè)備
上述氣密性檢測技術(shù)雖然能夠檢測工件泄漏與否，但不能確定泄漏的具體位置。在某些場合，當工件檢測不合格時，需要將工件放入水槽中，通過水檢的方式確定漏點位置。為了提高檢測效率，新的檢漏機常將氣密性檢測（干式檢漏）與水檢功能復(fù)合在一臺設(shè)備中。被測工件進入檢漏機后，首*行干式檢漏，如果工件合格，則將工件送出。如果工件不合格則自動將工件沉入檢漏機下方的水槽中，進行水檢以確定漏點位置，這樣進一步提高了氣密性檢測的自動化程度和檢測效率。
此外，北京理工大學(xué)檢測技術(shù)與自動化裝置研究所zui近還開展了一項研究工作，即采用紅外攝像儀結(jié)合圖像處理技術(shù)進行泄漏位置的檢測，其基本原理是向工件中充入比環(huán)境溫度略低的氣體，采用紅外攝像儀拍攝工件外表面的溫度場圖像，如果工件有泄漏，則在溫度場圖像中有奇異點，通過圖像處理技術(shù)把該溫度奇異點提取出來即可確定泄漏位置。該方法和采用水檢確定漏點位置的方法相比，由于不需要對工件進行后續(xù)的干燥清潔處理，可大大提高檢測效率。目前該研究尚處于實驗室階段，預(yù)計在不遠的將來即可應(yīng)用于生產(chǎn)實際。
隨著計算機、電子、傳感技術(shù)的飛速發(fā)展，泄漏檢測技術(shù)的發(fā)展將迎來新的發(fā)展契機。未來的氣密性檢測技術(shù)將向高精度、率、智能化的方向進一步發(fā)展。現(xiàn)代氣密性檢測設(shè)備的廣泛應(yīng)用也將為保證產(chǎn)品質(zhì)量、保障生產(chǎn)安全、提高企業(yè)經(jīng)濟效益發(fā)揮越來越重要的作用。
為了提高泄漏檢測效率，國內(nèi)外一些研究機構(gòu)分別提出了一些理論和方法，如快速充氣法、溫度補償方法、加裝填充物減少被測工件內(nèi)容積等方法。這些檢測效率改進措施在實際應(yīng)用中得到了驗證和發(fā)展。
隨著計算機、電子、傳感技術(shù)的飛速發(fā)展，泄漏檢測技術(shù)的發(fā)展將迎來新的發(fā)展契機。未來的氣密性檢測技術(shù)將向高精度、率、智能化的方向進一步發(fā)展。