基于dsPIC单片机的气密性检测仪

　　1 前言

　　气密性检测也称泄漏检测, 密封件的气密性能是影响产品质量的重要因素之一, 因此, 在汽车、空调、冰箱等许多行业中,气密性检测是不少重要的零部件和总成, 如缸体、缸盖、发动机总成、制冷系统等, 在生产过程中的一个必检项目。气密性检测的传统方法有气泡法、直接压力法、氦质谱法等。气泡法直观,但测试效率低, 受主观因素影响较大且易误判, 只能作定性判断, 很难作定量判断; 直接压力法结构简单, 但精度低; 氦质谱法精度高, 但成本过高。目前国际上多采用差压法对精度要求高的密封件进行气密性检测, 国内已有中科院合肥智能机械研究所等少数单位推出智能测漏仪; 国外也只有美国、法国、日本、德国等少数发达国家才有相关的仪器, 但价格十分昂贵。为此, 设计了以 dsPICPIC30F6012 数字信号处理器为核心的差压泄漏检测系统, 实现了快速高效、高精度的气密性自动化检测。

　　2 工作原理

　　差压泄漏检测采用高精度的差压传感器, 测试标准件与被测件的压力差。测试时,标准件和被测件同时充入相同压力的空气,先使整个气路系统达到平衡。如果被测件有泄漏,则平衡被打破,由差压传感器检测出两端因泄漏而产生的压差。根据理想气体状态平衡方程可推出泄漏率和压差之间的关系公式:

　　其中, Q 为标准大气压下的泄漏率

　　ΔP 为在测试时间内被测工件因泄漏产生的压力下降值

　　差压泄漏检测过程大致分为充气、平衡、测量、排气四个阶段。充气阶段: 阀1、阀2 都打开, 气源充至规定压力; 平衡阶段:阀1 关闭, 阀2 打开, 这一阶段提供气体稳定和热交换时间, 使充气阶段的波动平稳下来。平衡阶段结束时, 标准件和被测件内压力值相等; 测量阶段: 阀1 和阀2 都关闭, 若工件有泄漏,则其内的压力降低, 产生的压差可有差压传感器测得, 压差的值超过规定的门槛值, 工件就不合格, 由压差的值可以求得泄漏率; 排气阶段: 把工件中的气体排入大气, 常用松堵工件来排气。差压检测原理图见图1。

　　在一个完整的检测周期内, 压力、温度和时间的大致关系见图2, 由于标准件和被测工件材料导热、有效传热面积、内容积的影响, 二者的温度变化不一定相同, 引起二者的压力变化也会不同, 须将由温度影响引起的压差变化从实际测试结果中除去, 由温度引起的压差变化关系式:

　　其中, P₀为基准物和被测物的初始平衡压力

　　ΔT 为测试终止时基准物和被测物的温度差

　　T₀为基准物和被测物的初始温度