專利名稱：容器泄漏檢測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是檢測容器泄漏的方法和檢測裝置，尤其是對容器的輕微泄漏進(jìn)行精密和快速檢測的容器泄漏檢測方法及裝置。
在現(xiàn)有技術(shù)中，為了補(bǔ)償因氣體的可壓縮性所引起的溫度變化的影響以確保檢測精度，必須在檢測前制作與被測容器同容積、同形狀、同材質(zhì)并且絕對無泄漏的平衡容器。當(dāng)被測容器的品質(zhì)發(fā)生變化時，也必須隨之更換與被測容器相應(yīng)的平衡容器。這種對平衡容器的特殊要求在實(shí)際應(yīng)用中既不利縮短檢測周期，也不利于降低剪裁成本。為解決對不同品種的被測容器使用同一平衡容器進(jìn)行檢測，本專利申請的發(fā)明人曾在日本國申請了申請?zhí)枮樘卦钙?——346347號專利。但是，該專利要求對平衡容器的導(dǎo)熱性能預(yù)先通過實(shí)驗等手段予以確定，然后再通過實(shí)際檢測所得的壓差曲線的拐點(diǎn)特性求得系統(tǒng)的熱平衡時間，再根據(jù)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡狀態(tài)時的壓差值求取泄漏速率。這使得該方法存在有檢測周期無法控制，尤其是有些檢測周期相當(dāng)長的缺點(diǎn)，使得該方法不能實(shí)現(xiàn)快速檢測也難以在自動生產(chǎn)線上采用。
本發(fā)明的目的，就是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，并在其基礎(chǔ)上發(fā)展而提供可不采用特定的平衡容器，而以檢測環(huán)境為平衡容器，或采用固定的平衡容器確無需對其導(dǎo)熱性能預(yù)先進(jìn)行測定，并能達(dá)到檢測周期短，測量精度高的檢測方法和使用該方法而制作的裝置的技術(shù)方案。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來完成的，它采用對被測容器和平衡容器同時充氣加壓，并將此時做為記時起點(diǎn)時間，當(dāng)兩容器內(nèi)壓力達(dá)到檢測壓力時記錄充氣時間ta，在時間達(dá)至設(shè)定的壓力時間tb時，將氣源與被測容器、平衡容器以及兩容器之間相互隔絕、封閉，開始檢測記錄兩容器之間的壓差D，將所測壓差與時間關(guān)系構(gòu)成壓差函數(shù)D(T)，將DH作為非振蕩二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)下，再將該壓差函數(shù)作為慣性環(huán)節(jié)與延遲環(huán)節(jié)相串聯(lián)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)；取得壓差函數(shù)表達(dá)式來求得容器的泄漏比容積速率或者泄漏速率或者泄漏量。
利用上述的容器泄漏檢測方法，本發(fā)明提供了容器泄漏檢測裝置，它是由氣壓源10、過濾器11、壓力設(shè)定閥12、壓力表13、電磁閥14、15、1以及差壓傳感器17、被測容器連接閥20和平衡容器19通過管路連接成的泄漏檢測裝置，特點(diǎn)是在所述的差壓傳感器17的兩端同時用管路并接一個保護(hù)電磁閥18，另外也要設(shè)有由檢測輸入電路、控制輸出電路和微機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的計算控制裝置，并將差壓傳感器17的電輸出信號與計算控制裝置的檢測輸入電路連接，而微機(jī)輸出的控制信號通過控制輸出電路與電磁閥14、15、16、18做電控制連接。
采用本發(fā)明所提供的方法和裝置進(jìn)行容器泄漏檢測，因為環(huán)境溫度所造成對檢測的影響在微機(jī)計算時已被自動補(bǔ)償，故對檢測環(huán)境的要求放寬。由于泄漏比容積速率是根據(jù)壓差隨時間變化而測得的壓差數(shù)組總體情況由微機(jī)計算求得，因此對壓差自身的離散誤差和噪音誤差等的影響，在微機(jī)計算過程中被自動補(bǔ)償，故使得泄漏檢測能獲得非常高的精度。再有壓差的檢測是由時間來控制的，整個檢測和計算的控制過程又均是由微機(jī)來執(zhí)行，因此可大大縮短檢測周期實(shí)現(xiàn)快速檢測，因此極適宜在自動生產(chǎn)線上應(yīng)用，同時對適用的可測范圍也非常廣闊。由此可見，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，確具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。


圖1為本發(fā)明的容器泄漏檢測裝置的氣動回路示意圖；圖2是由本發(fā)明的容器泄漏檢測裝置所測得的壓差數(shù)組構(gòu)成的壓差曲線圖；圖3是壓差的成分分解示意圖；圖4是計算控制裝置的結(jié)構(gòu)方框示意圖；下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)闡述。圖1為本發(fā)明中容器泄漏檢測裝置的氣動回路示意圖。該方案是設(shè)有一個固定通用的平衡容器19，它可適應(yīng)各類被測容器檢測的需要。但是，平衡容器19必須是導(dǎo)熱性能穩(wěn)定，無變形并且無泄漏的容器。圖中氣壓源10，過濾器11、壓力設(shè)定閥12和壓力表13與前述方案的作用是相同的。電磁閥14、15、16也是控制壓力氣體向被測容器21和平衡容器19充氣或關(guān)斷，其中電磁閥14控制總的氣路，電磁閥15控制通向被測容器21的氣路，而電磁閥16則控制通向平衡容器19的氣路。被測容器21是通過被測容器連接閥20用管路與電磁閥15連通，而平衡容器19則是直接由管路與電磁閥16連通。在此兩管路之間并聯(lián)接通有檢測容器21和平衡容器19經(jīng)充氣并隔絕后，兩容器間壓力差的差壓傳感器17，以及為防止在檢測過程中出現(xiàn)在差壓傳感器17上過載而加裝的保護(hù)電磁閥18。用本方案所測得的多個壓差數(shù)值的壓差數(shù)組所描繪成的壓差曲線，如圖2所示。
上述檢測裝置的方案，還需要有圖4所示的計算控制裝置。該裝置是由包括放大器23和?！獢?shù)轉(zhuǎn)換器24的檢測輸入電路22，含有鍵盤輸入27、顯示、打印輸出28和存儲器25的微機(jī)系統(tǒng)26，以及由繼電器組成的控制輸出電路29所構(gòu)成。檢測裝置中電磁閥的動作受控制輸出電路29的輸出控制，而檢測裝置中的壓力傳感器7和差壓傳感器17測得的數(shù)據(jù)輸給檢測輸入電路22，檢測輸入電路22將接受的模擬信號經(jīng)放大器23放大，后經(jīng)?！獢?shù)轉(zhuǎn)換器24將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸給微機(jī)系統(tǒng)26，微機(jī)系統(tǒng)26根據(jù)輸入的檢測數(shù)據(jù)用已由鍵盤輸入27輸入并存入存儲器25的計算程序進(jìn)行計算，然后將計算結(jié)果通過顯示、打印輸出28輸出。
上述檢測裝置的檢測和測試結(jié)果的計算，均是以本發(fā)明提供的檢測方法為基礎(chǔ)的，下面即對本發(fā)明所提供的檢測方法做一詳細(xì)說明。它是先對被測容器和平衡容器同時充氣加壓，并將此時做為記時起點(diǎn)時間，當(dāng)兩容器內(nèi)壓力達(dá)到檢測壓力時記錄充氣時間ta，在時間達(dá)到設(shè)定的壓力時間tb時，將氣源與被測容器、平衡容器以及兩容器之間相互隔絕、封閉，開始檢測記錄兩容器之間的壓差。由于采用無限定容量的平衡容器，即是以檢測環(huán)境作為平衡容器，這時平衡容器內(nèi)的壓力可視為一個常數(shù)，故可將壓力傳感器所測得的數(shù)值認(rèn)為是兩容器間的壓力值。并可將該壓差D(t)分解為由溫度變化的影響而產(chǎn)生的壓差DH(t)和由容器泄漏產(chǎn)生的壓差DL(t)。故可有D(t)＝DH(t)+DL(t) ……………(1)在被測容器內(nèi)壓力大于環(huán)境壓力1.9倍時，由容器泄漏造成的壓差DL(t)則是時間的線性函數(shù)。DL(t)=dDL(t)dt|t=tb(t-tb)----(2)]]>而將由溫度變化造成的壓差DH(t)作為慣性環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)，則有dDL(t)dt|t>td=dD(t)dt|t>td----(3)]]>其中td為系統(tǒng)的熱平衡時間。由此根據(jù)檢測的壓差數(shù)組采用數(shù)值微分的方法來求取系統(tǒng)的熱平衡時間td。再根據(jù)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)后檢測的壓差數(shù)組用數(shù)值微分法求得式(3)值，然后求取被測容器的泄漏比容積速率q=-Po1·dDL(t)dt|t>td----(4)]]>其中Po為檢測環(huán)境的壓力。將所測壓差與時間關(guān)系構(gòu)成壓差函數(shù)，則在tb到檢測結(jié)束時間te的泄漏比容積速率為常數(shù)，即dDL(t)dt|t=tb=dDL(t)dt|t>td----(7)]]>根據(jù)式(2)、(4)、(7)可得DL(t)＝q·Po·(t-tb) …………………………(8)將DH在S空間作為非振蕩二階響應(yīng)，其表達(dá)式可簡化為一個慣性環(huán)節(jié)A1+thS----(9)]]>與一個延遲環(huán)節(jié)-(tb-ty)Se……………………(10)的組合，式中為A慣性環(huán)節(jié)的放大系數(shù)、th為慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)、ty-tb為延遲環(huán)節(jié)的延遲時間。故可有-(t-ty)th]]>Dt＝A(1-e)………………(11)由此可得A=th·dDH(t)dt|t=ty----(12)]]>由式(1)和(8)可得dDH(t)dt|t=ty=dD(t)dt|t=ty-q·Po----(13)]]> 根據(jù)圖3所示的壓差組成成分示意和式(8)、(14)可得壓差函數(shù)表達(dá)式DH(t)=th(Dd(t)Dt|t=ty-qPo)·(1-e-(t-ty)th)+qPo(t-ty)+D(ty)]]>………………(15)根據(jù)該式和檢測所得的壓差數(shù)組采用非線性最小乘法來求得容器的泄漏比容積速率q，再由式(5)求得泄漏速率的泄漏比容積速率Q，再由式(5)求得泄漏速率Q，由式(6)求得泄漏量VL。
權(quán)利要求
1.一種容器泄漏檢測方法，它是對被測容器和平衡容器同時充氣加壓，并將此時做為記時起點(diǎn)時間，當(dāng)兩容器內(nèi)壓力達(dá)到檢測壓力時記錄充氣時間ta，在時間達(dá)到設(shè)定的壓力時間tb時，將氣源與被測容器、平衡容器以及兩容器之間相互隔絕、封閉，開始檢測記錄兩容器之間的壓差D，其特征在于將所測壓差與時間關(guān)系構(gòu)成壓差函數(shù)D(t)，在DH作為非振蕩二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)下，再將該壓差函數(shù)D(t)作為慣性環(huán)節(jié)與延遲環(huán)節(jié)相串聯(lián)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，以此取得壓差函數(shù)表達(dá)式來求得容器的泄漏比容積速率或者泄漏速率或者泄漏量。
2.一種利用權(quán)利要求3所述的容器泄漏檢測方法而制成的容器泄漏檢測裝置，它由氣壓源(10)、過濾器(11)、壓力設(shè)定閥(12)、壓力表(13)、電磁閥(14、15、16)、以及差壓傳感器(17)、被測容器連接閥(20)和平衡容器(19)通過管路連接構(gòu)成，其特征是在所述的差壓傳感器(17)的兩端同時用管路并接一個保護(hù)電磁閥(18)，另外還設(shè)有由檢測輸入電路、控制輸出電路和微機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的計算控制裝置，并將差壓傳感器(17)的電輸出信號與計算控制裝置的檢測輸入電路連接，而微機(jī)輸出的控制信號通過控制輸出電路與電磁閥(14、15、16、18、)做電控制連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了對容器泄漏進(jìn)行快速、精密檢測的容器泄漏檢測方法及用此方法構(gòu)成的檢測裝置。該方法的特點(diǎn)是通過計算裝置控制對被測容器和平衡容器同時充氣加壓,然后相互封閉隔絕,開始檢測兩容器間的壓力差并計算控制裝置進(jìn)行計算、顯示給出泄漏比容積速率或泄漏速率或泄漏量。
文檔編號G01M3/32GK1335491SQ0110356
公開日2002年2月13日 申請日期1995年1月13日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月13日
發(fā)明者賈正余 申請人:浙江三花通產(chǎn)實(shí)業(yè)有限公司