容器洩漏檢測方法及裝置的製作方法

2023-05-30 20:04:01 1

專利名稱：容器洩漏檢測方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是檢測容器洩漏的方法和檢測裝置，尤其是對容器的輕微洩漏進行精密和快速檢測的容器洩漏檢測方法及裝置。
在現有技術中，為了補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，必須在檢測前製作與被測容器同容積、同形狀、同材質並且絕對無洩漏的平衡容器。當被測容器的品種發生變化時，也必須隨之更換與被測容器相應的平衡容器。這種對平衡容器的特殊要求在實際應用中既不利縮短檢測周期，也不利於降低檢測成本。為解決對不同品種的被測容器使用同一平衡容器進行檢測，本申請人曾在日本國申請了申請號為特願平4—311713號專利。但是，該專利要求對平衡容器的導熱性能預先通過實驗等手段予以確定，然後再通過實際檢測所得的壓差曲線的拐點特性求得系統的熱平衡時間，再根據系統達到熱平衡狀態時的壓差值求取洩漏速率。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長的缺點，使得該方法不能實現快速檢測也難以在自動生產線上採用。
本發明的目的，就是根據現有技術中所存在的不足，並在其基礎上發展而提供可不採用特定的平衡容器，而以檢測環境為平衡容器，或採用固定的平衡容器確無需對其導熱性能預先進行測定，並能達到檢測周期短，測量精度高的檢測方法和使用該方法而製作的裝置的技術方案。
本發明是通過下述兩個方法來實現的。第一個容器洩漏檢測方法，是對被測容器和平衡容器同時充氣加壓，並將此時做為記時起點時間，當兩容器內壓力達到檢測壓力時記錄充氣時間ta，在時間達到設定的壓力時間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，並將該壓差分解為由溫度變化的影響而產生的壓差DH和由容器洩漏產生的壓差DL。本方案的特點在於將由溫度變化造成的壓差作為慣性環節的階躍響應，而將容器洩漏造成的壓差作為時間的線性函數，由此根據檢測的壓差求取系統的熱平衡時間，再根據系統處於熱平衡狀態時的壓差求得被測容器的洩漏比容積速率或者洩漏速率或者洩漏量。另一個檢測方法是可將所測壓差與時間關係構成壓差函數D(t)，將DH作為非振蕩而階系統的階躍響應下，再將該壓差函數作為慣性環節與延遲環節相串聯繫統的階躍響應；取得壓差函數表達式來求得容器的洩漏比容積速率或者洩漏速率或者洩漏量。
利用上述的容器洩漏檢測方法，本發明提供了兩個容器洩漏檢測裝置，其一是由氣壓源1、過濾器2、壓力設定閥3、壓力表4、電磁閥5、6由管路串接構成，本方案的特點在於電磁閥6的出口由管路同時連接被測容器連接閥8和壓力傳感器7；另外還有由檢測輸入電路、控制輸出電路和微機系統構成的計算控制裝置，並將壓力傳感器7的電輸出信號與計算控制裝置的檢測輸入電路連接，而微機輸出的控制信號通過控制輸出電路與電磁閥5、6做電控制連接。其二是構成由氣壓源10、過濾器11、壓力設定閥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通過管路連接成的洩漏檢測裝置，特點是在所述的差壓傳感器17的兩端同時用管路並接一個保護電磁閥18，另外也要設有由檢測輸入電路、控制輸出電路和微機系統構成的計算控制裝置，並將差壓傳感器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。
採用本發明所提供的方法和裝置進行容器洩漏檢測，因為環境溫度所造成對檢測的影響在微機計算時已被自動補賞，故對檢測環境的要求放寬。由於洩漏比容積速率是根據壓差隨時間變化而測得的壓差數組總體情況由微機計算求得，因此，對壓差自身的離散誤差和噪音誤差等的影響，在微機計算過程中被自動補賞，故使得洩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來執行，因此可大大縮短檢測周期實現快速檢測，因此極適宜在自動生產線上應用，同時對適用的可測範圍也非常廣闊。由此可見，本發明與現有技術相比，確具有突出的實質性特點和顯著的進步。


圖1為本發明的容器洩漏檢測裝置第一個方案的氣動迴路示意圖
圖2為本發明的容器洩漏檢測裝置第二個方案的氣動迴路示意圖；圖3是由本發明的容器洩漏檢測裝置第一個方案所測得的壓差數組構成的壓差曲線圖；圖4是由本發明的容器洩漏檢測裝置第二個方案所測得的壓差數組構成的壓差曲線圖；圖5是壓差的成分分解示意圖；圖6是計算控制裝置的結構方框示意圖；下面通過具體實施例對本發明作進一步詳細闡述。圖1為本發明中容器洩漏檢測裝置的第一個方案的氣動迴路示意圖。該方案是一種不採用特定的平衡容器，而是以無確定容積的檢測環境作為平衡容器的方案。其中氣壓源1提供檢測所需的壓力氣體，該壓力氣體經過濾器2過濾後，由壓力設定閥3設定壓力並由壓力表4顯示其設定的壓力值，這個具有設定壓力的壓力氣體由電磁閥5和6控制經被測容器連接閥8向被測容器9充氣或關斷，而壓力傳感器7是用於檢測被測容器9被充氣並隔絕後的壓力變化。用本方案所測得的多個壓差數值的壓差數組所描繪成的壓差曲線，如圖3所示。
圖2為本發明中容器洩漏檢測裝置第二個方案的氣動迴路示意圖。該方案是設有一個固定通用的平衡容器19，它可適應各類被測容器檢測的需要。但是，平衡容器19必須是導熱性能穩定，無變形並且無洩漏的容器。圖中氣壓源10、過濾器11、壓力設定閥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。在此兩管路之間並聯接通有檢測被測容器21和平衡容器19經充氣並隔絕後，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在差壓傳感器17上過載而加裝的保護電磁閥18。用本方案所測得的多個壓差數值的壓差數組所描繪成的壓差曲線，如圖4所示。
上述兩個檢測裝置的方案，還均需要有圖6所示的計算控制裝置。該裝置是由包括放大器23和模—數轉換器24的檢測輸入電路22，含有鍵盤輸入27、顯示、列印輸出28和存儲器25的微機系統26，以及由繼電器組成的控制輸出電路29所構成。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測得的數據輸給檢測輸入電路22，檢測輸入電路22將接受的模擬信號經放大器23放大，後經模—數轉換器24將模擬信號轉換成數位訊號輸給微機系統26，微機系統26根據輸入的檢測數據用已由鍵盤輸入27輸入並存入存儲器25的計算程序進行計算，然後將計算結果通過顯示、列印輸出28輸出。
上述檢測裝置的檢測和測試結果的計算，均是以本發明提供的檢測方法為基礎的。下面即對本發明所提供的檢測方法作一詳細說明。
檢測方法一，是先對被測容器和平衡容器同時充氣加壓，並將此時做為記時起點時間，當兩容器內壓力達到檢測壓力時記錄充氣時間ta，在時間達到設定的壓力時間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。對檢測裝置的第一個方案，由於採用的是無限定容量的平衡容器，即是以檢測環境作為平衡容器，這時平衡容器內的壓力可視為一個常數，故可將壓力傳感器所測得的數值認為是兩容器間的壓力差。並可將該壓差D(t)分解為由溫度變化的影響而產生的壓差DH(t)和由容器洩漏產生的壓差DL(t)。故可有D(t)＝DH(t)＋DL(t) ……(1)在被測容器內壓力大於環境壓力1.9倍時，由容器洩漏造成的壓差DL(t)則是時間的線性函數。DL(t)=dDL(t)dt|t=tb(t-tb)......(2)]]>而將由溫度變化造成的壓差DH(t)作為慣性環節的階躍響應，則有dDL(t)dt|t>td=dD(t)dt|t>td......(3)]]>其中td為系統的熱平衡時間。由此根據檢測的壓差數組採用數值微分的方法來求取系統的熱平衡時間td。再根據系統處於熱平衡狀態後檢測的壓差數組，用數值微分法求得式(3)值，然後求取被測容器的洩漏比容積速率q=1P0dDL(t)dt|t>td......(4)]]>其中P0為檢測環境的壓力。
洩漏速率Q＝V·q……(5)洩漏量 VL＝(te－tb)·Q……(6)其中V為被測容器容積。
檢測方法2，將所測壓差與時間關係構成壓差函數，則在tb到檢測結束時間te的洩漏比容積速率為常數，即dDL(t)dt|t=tb=dDL(t)dt|t>td......(7)]]>根據式(2)、(4)、(7)可得DL(t)＝q·P0·(t－tb)……(8)。將DH在S空間作為非振蕩二階系統的階躍響應，其表達式可簡化為一個慣性環節A1+thS......(9)]]>與一個延遲環節e－(tb－ty)S……(10)的組合，式中A為慣性環節的放大係數、tb為慣性環節的時間常數、ty－tb為延遲環節的延遲時間。故可有Dt=A1-e-(t-ty)th......(11)]]>由此可得A=thdDH(t)dt|t=ty......(12)]]>由式(1)和(8)可得dDH(t)dt|t=ty=dD(t)dt|t=ty-qP0...(13)]]>由式(11)、(12)、(13)可得DH(t)=thdD(t)dt|t=ty-qP0]]>1-e-(t-ty)th......(14)]]>根據圖5所式的壓差組成成分示意和式(8)、(14)可得壓差函數表達式DH(t)=thdD(t)dt|t=ty-qP0]]>1-e-(t-ty)th+qP0(t-ty)+]]>＋D(ty)……(15)根據該式和檢測所得的壓差數組採用非線性最小二乘法來求得容器的洩漏比容積速率q，再由式(5)求得洩漏速率Q，由式(6)求得洩漏量VL。
權利要求
1.容器洩漏檢測方法，是對被測容器和平衡容器同時充氣加壓，並將此時做為記時起點時間，當兩容器內壓力達到檢測壓力時記錄充氣時間ta，在時間達到設定的壓力時間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，並將該壓差分解為由溫度變化的影響而產生的壓差DH和由容器洩漏產生的壓差DL，本發明的特徵在於將由溫度變化造成的壓差DH作為慣性環節的階躍響應，而將容器洩漏造成的壓差DL作為時間的線性函數，由此根據檢測的壓差求取系統的熱平衡時間，再根據系統處於熱平衡狀態時的壓差求得被測容器的洩漏比容積速率或者洩漏速率或者洩漏量。
2.根據權利要求1所述的容器洩漏檢測方法，本發明的特徵在於將所測壓差與時間關係構成壓差函數D(t)，在DH作為非振蕩二階系統的階躍響應下，再將該壓差函數作為慣性環節與延遲環節相串聯繫統的階躍響應，以此取得壓差函數表達式來求得容器的洩漏比容積速率或者洩漏速率或者洩漏量。
3.利用權利要求1或2所述的容器洩漏檢測方法而製成的容器洩漏檢測裝置，是由氣壓源[1]、過濾器[2]、壓力設定閥[3]、壓力表[4]、電磁閥[5]、[6]由管路串接構成，本發明的特徵在於電磁閥[6]的出口由管路同時連接被測容器連接閥[8]和壓力傳感器[7]；另外還有由檢測輸入電路、控制輸出電路和微機系統構成的計算控制裝置，並將壓力傳感器[7]的電輸出信號與計算控制裝置的檢測輸入電路連接，而微機輸出的控制信號通過控制輸出電路與電磁閥[5]、[6]做電控制連接。
4.利用權利要求1或2所述的容器洩漏檢測方法而製成的容器洩漏檢測裝置，是由氣壓源[10]、過濾器[11]、壓力設定閥[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]通過管路連接構成，本發明的特徵是在所述的差壓傳感器[17]的兩端同時用管路並接—個保護電磁閥[18]，另外還設有由檢測輸入電路、控制輸出電路和微機系統構成的計算控制裝置，並將差壓傳感器[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
本發明提供了對容器洩漏進行快速、精密檢測的容器洩漏檢測方法及用此方法構成的檢測裝置。該方法的特點是通過計算控制裝置控制對被測容器和平衡容器同時充氣加壓，然後相互封閉隔絕，開始檢測兩容器間的壓力差並由計算控制裝置進行計算、顯示給出洩漏比容積速率或洩漏速率或洩漏量。
文檔編號G01M3/32GK1118436SQ9511031
公開日1996年3月13日 申請日期1995年1月13日 優先權日1995年1月13日
發明者賈正餘 申請人:賈正餘