基于dsPIC的差压泄漏检测仪的研究

　　1 引言

　　随着市场竞争日益剧烈，产品质量要求不断提高，在汽车、家电、医疗、食品、航空等许多行业，密封性因其与产品质量的密切相关而受到关注，气密性检测也因此得到重视。对密封件气密性检测的传统方法是浸水法，这种方法简单直观，但这种方法测试效率低，受主观因素影响较大，只能作定性判断，很难作定量判断。

　　目前，在大批量零件的生产中，按测量压力变化原理进行测试已成为气密性检测的主要手段，其中差压泄漏检测以其测量的精度和检测效率而成为气密性检测手段的主流。

　　本文提出了以dsPIC30F6012数字信号处理为核心的差压泄漏检测系统。利用单片机进行数据采集和电控阀组控制，并设计了键盘输入、 LED 显示、打印输出和通讯等模块，结合 FFT 滤波及温度补偿技术，实现了高精度的气密性自动化检测。

　　2 工作原理

　　根据热力学原理，对于密闭容器的理想气体，如果气体的温度没有变化，其压力与体积的乘积为常数。在对密闭容器进行检测时，对密闭容器充入压缩气体，使容器内的气压高于大气压，如果密闭容器发生泄漏，则其内部的气压必定下降，利用热力学公式可以推出泄漏的气体体积与压降的关系，由此可求出泄漏率，并对被测工件的密封性是否合格作出判断。这是差压泄漏检测的理论基础。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：

　　式中：

　　Q为标准大气压下的泄漏率;

　　P为在测试时间内被测工件因泄漏产生的压力下降值;

　　V为被测工件的有效容积;

　　Pam为标准大气压( = 1013 mbar = 105Pa=4mmH2O);

　　差压检测原理图见图 1。检测过程大致分为充气、平衡、测量和排气 4 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 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，标准件和被测工件内压力值相等;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。

　　在一个完整的检测周期内，压力、温度和时间的大致关系如图 2 所示，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，由此引起二者的压力变化也会不同。因此必须将温度差异引起的压差变化关系从实际测试结果中除去，由温度引起的压差变化关系式：