基于容积补偿的差压式泄漏检测仪的温度补偿研究

　　密封性是衡量产品质量和性能的重要指标之一，随着汽车、航空、燃气具和医药等行业的发展，越来越受到企业和用户重视。泄漏检测已成为生产加工中的一个必要环节。气压式泄漏检测作为泄漏检测的一种方法已被广泛应用，尤其是差压检测法，因其检测精度高、抗干扰能力较高，更受企业的青睐[1]。但随着科学技术的进步和工业的发展，普通差压检测法已不能满足生产要求，主要表现在检测效率低和检测环境单一。而且在实际检测过程中，压力的变化不仅仅是由泄漏引起的，温度变化也会引起系统内的压力变化。如果不排除因温度变化而引起的压力变化，就会使检测结果误差，在温度变化较大的场合甚至会造成错误检测。

　　1 泄漏检测系统的设计

　　如图1 所示为基于容积补偿的差压式泄漏检测系统的气路图。

　　在测试系统中引入一个容积补偿装置，该装置包括气缸、滚珠丝杠、驱动装置及位移传感器。首先打开电磁阀V1，向系统充气; 当系统压力达到设定值时关闭 V1，进入平衡阶段; 一段时间后，关闭电磁阀 V4 进入测试阶段; 测试完毕后关闭电磁阀 V2，打开电磁阀 V3 进行排气。容积补偿装置的主要工作就是根据当前标准容器与被测容器的压差，控制电机来改变气缸活塞的位置以实现容积补偿，使两侧压力处于动态平衡，记录补偿气缸的位移，即可计算出检测过程所补偿的气体流量，该补偿量等于被测容器的泄漏量，所以被测容器的泄漏率等于补偿量除以检测时间。设气缸直径为D，活塞位移为l，检测时间为t，泄漏量为VL，泄漏率QL为，则:

　　基于容积补偿的泄漏检测系统减少了测量的参数，同时避免了参数简化引入的系统测试误差，大大提高了检测系统的测试精度[2]。系统的差压传感器使用的是北京星空传感器有限公司生产 CGYL-3051 差压变送器，分辨率达到1 Pa; 温度传感器采用的是日本林电工 CRZ-1632/2005 薄膜铂电阻 PT100 铂电阻元件，精度为 0. 1 ℃。

　　2 温度对泄漏检测的影响

　　在实际检测过程中，通常温度的影响主要来自两个方面: (1) 环境温度， (2) 工件温度。对于环境温度，应使整个检测系统处于同一环境温度下，在试验过程中还应避免环境温度的变化。而对于工件温度，应尽可能从工艺流程上予以解决，这样既经济又可靠。但目前在一些现有的或新设计的生产线上，都很难使工件达到室温状态，所以有必要研究温度对压差的影响。

　　(1) 温差变化曲线特性

　　同时向标准容器和被测容器充气，标准容器和被测容器均无泄漏，检测压力为 0. 2 MPa。测得标准容器与被测容器的温差随时间变化曲线如图2 所示。可知: 标准容器和被测容器在充气后，温差一直变化，最大为 2. 5 ℃，在 t = 15 s 以后随着时间延长，两容器温差越来越小，但是缩小的速度越来越慢，温差达到 0 要经过很长一段时间。等到温差为 0时检测的话，检测效率就很低。如果在 t = 40 s 时候开始检测就大大缩短了整个检测时间，但要进行温度补偿。