CN102706523A - 一种气体测漏方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种气体测漏方法，包括：在标准漏孔关闭状态下，周期获取检测工件与对比压力腔的压差值，获得第一压差值序列；依据所述第一压差值序列中各个压差值及各个压差值的获取时间拟合第一直线；依据所述第一直线计算预设时间内所述检测工件与所述对比压力腔的第一压差值变化量；依据所述第一压差值变化量，所述标准漏孔的泄漏速率，预先获取的第二压差值变化量和预先获取的第三压差值变化量，计算所述检测工件的泄漏速率，本申请提供的气体测量方法，通过拟合直线计算泄漏速率，提高了测量结果精度，保证了测量结果的可靠性。

Description

一种气体测漏方法及系统

技术领域

本发明涉及气密性检测领域，更具体地说，涉及一种气体测漏方法及系统。

背景技术

目前用于汽车零部件等工件的气密性检测为基于嵌入式系统的测漏或基于PLC的气体测漏方法，基于嵌入式系统的测试仪器价格昂贵且与产品生产线兼容性差，检测数据难以长期保存，虽然基于PLC的气体测漏能够解决上述问题，但是由于PLC的数据处理能力差，导致基于PLC的气体测漏的气密性测试结果的精度低。

发明内容

本发明的目的是提供一种气体测漏方法，以解决PLC气体测漏的气密性测试结果精度低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种气体测漏方法，包括：

在标准漏孔关闭状态下，周期获取检测工件与对比压力腔的压差值，获得第一压差值序列；

依据所述第一压差值序列中各个压差值及各个压差值的获取时间拟合第一直线；

依据所述第一直线计算预设时间内所述检测工件与所述对比压力腔的第一压差值变化量；

依据所述第一压差值变化量，所述标准漏孔的泄漏速率，预先获取的第二压差值变化量和预先获取的第三压差值变化量，计算所述检测工件的泄漏速率。

上述方法，优选的，所述第二压差值变化量的获取方法包括：

在所述标准漏孔关闭状态下，周期获取标准工件与所述对比压力腔的压差值，获得第二压差值序列；

依据所述第二压差值序列中各个压差值及各个压差值的获取时间拟合第二直线；

依据所述第二直线获取所述预设时间内所述标准工件与所述对比压力腔的第二压差值变化量。

上述方法，优选的，所述第三压差值变化量的获取方法包括：

在所述标准漏孔开启状态下，周期获取标准工件与所述对比压力腔的压差值，获得第三压差值序列；

依据所述第三压差值序列中各个压差值及各个压差值的获取时间拟合第三直线；

依据所述第三直线获取所述预设时间内所述标准工件与所述对比压力腔的第三压差值变化量。

上述方法，优选的，所述计算所述检测工件的泄漏速率包括：

检测工件的泄漏速率=[（第一压差值变化量-第二压差值变化量）/(第三压差值变化量-第二压差值变化量)]*标准漏孔的泄漏速率。

上述方法，优选的，所述第一直线、第二直线和所述第三直线的拟合方法包括：最小二乘法。

一种气体测漏系统，包括：气源，电磁阀组，标准漏孔，对比压力腔和检测接口，还包括：

控制器，与所述电磁阀组相连接，用于在标准漏孔关闭状态下，周期获取所述电磁阀组采集的检测工件与对比压力腔的压差值，获得第一压差值序列；

处理器，与所述控制器相连接，用于依据所述第一压差值序列及每一个第一压差值的获取时间拟合第一直线；依据所述第一直线计算预设时间内所述检测工件与所述对比压力腔的第一压差值变化量；依据所述第一压差值变化量，所述标准漏孔的泄漏速率，预先获取的第二压差值变化量和预先获取的第三压差值变化量，计算所述检测工件的泄漏速率。

上述系统，优选的，所述控制器为PCI-6251数据采集卡。

通过以上方案可知，本申请提供的一种气体测漏方法，获取压差值序列，并对压差值序列进行直线拟合，通过拟合的直线获取检测工件与对比压力腔的第一压差值变化量，以及标准工件与对比压力腔的第二压差值变化量和第三压差值变化量，并通过第一压差值变化量、第二压差值变化量、第三压差值变化量和标准漏孔的泄漏速率计算检测工件的泄漏速率，提高了测量结果精度，保证了测量结果的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的气体测漏方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的气体侧漏系统的结构示意图。

说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等（如果存在）是用于区别类似的部分，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示的以外的顺序实施。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的气体测漏方法的流程图，包括：

步骤S101：在标准漏孔关闭状态下，周期获取检测工件与对比压力腔的压差值，获得第一压差值序列。

这个过程是在对检测工件和对比压力腔充气结束，并稳压一定时间后进行的，具体的，在标准漏孔关闭状态下，可以通过电磁阀组对检测工件和对比压力腔充气，在充气时间达到预设值时，结束充气，并关闭电磁阀，使检测工件和对比压力腔进入稳压阶段，以避免检测工件内或对比压力腔内气流的紊乱对测量结果造成的误差；稳压结束时，周期获取检测工件与对比压力腔的压差值，获得第一压差值序列。标准漏孔是与所述检测工件的充气管道相连通的。

步骤S102：依据所述第一压差值序列中各个压差值及各个压差值的获取时间拟合第一直线；

具体的，可以将每一个压差值以及与获取所述压差值的时间对应的数据点（t_k,p_k)，k=1、2……N，应用最小二乘法拟合第一直线，其中，t_k为获取第k个压差值的时间，p_k为第k个压差值；

步骤S103：依据所述第一直线计算预设时间内所述检测工件与所述对比压力腔的第一压差值变化量；

具体的，所述预设时间可以是预设的检测时间。

步骤S104：依据所述第一压差值变化量，所述标准漏孔的泄漏速率，预先获取的第二压差值变化量和预先获取的第三压差值变化量，计算所述检测工件的泄漏速率；

优选的，所述第二压差值变化量的获取方法包括：

在所述标准漏孔关闭状态下，周期获取所述标准工件与所述对比压力腔的压差值，获得第二压差值序列；

依据所述第二压差值序列中各个压差值及各个压差值的获取时间拟合第二直线；

依据所述第二直线获取所述预设时间内所述标准工件与所述对比压力腔的第二压差值变化量。

第三压差值变化量的获取方法包括：

在所述标准漏孔开启状态下，周期获取所述标准工件与所述对比压力腔的的压差值，获得第三压差值序列；

依据所述第三压差值序列中各个压差值及各个压差值的获取时间拟合第三直线；

依据所述第三直线获取所述预设时间内所述标准工件与所述对比压力腔的第三压差值变化量。

优选的，可以通过最小二乘法拟合第二直线或第三直线；

具体的，检测工件的泄露速率计算方法可以为：

检测工件的泄漏速率=[（第一压差值变化量-第二压差值变化量）/(第三压差值变化量-第二压差值变化量)]*标准漏孔的泄漏速率。

本申请实施例提供的一种气体测漏方法，通过采集压差值序列，对采集的压差值序列拟合直线，并应用通过拟合后的直线获取的压差值计算泄漏速率，避免了PLC数据处理能力差，不能处理浮点数数据而导致的PLC的气密性测试结果精度低的问题，提高了测试结果的精度。

请参阅图2，图2为本申请实施例提供的气体侧漏系统的结构示意图，其中实线表示气流通道，虚线表示控制线路；测漏系统包括：

气源1，电磁阀组（包括：进气/排气电磁阀2，第一隔离电磁阀3，第二隔离电磁阀4，差压传感器5，安全隔离电磁阀6，标准漏孔隔离电磁阀7），标准漏孔8，对比压力腔9，检测接口10，控制器11和处理器12；

其中，检测接口10用于连接检测工件或标准工件；所述标准工件可以是通过水中气泡法测试确定的不泄漏的工件。

上述气源1、电磁阀组、标准漏孔8、对比压力腔9，检测接口10的连接关系与现有技术相同，这里不再赘述。

控制器11用于控制所述电磁阀组中各个电磁阀的开启与关闭，并获取差压传感器采集的检测工件与对比压力腔9的压差值，获得第一压差值序列；优选的，控制器11可以为PCI-6251数据采集卡。

处理器12用于依据所述第一压差值序列中各个压差值及各个压差值的获取时间拟合第一直线；依据所述第一直线计算预设时间内所述检测工件与所述对比压力腔的第一压差值变化量；依据所述第一压差值变化量，所述标准漏孔的泄漏速率，预先获取的第二压差值变化量和预先获取的第三压差值变化量，计算所述检测工件的泄漏速率。

下面结合图2对本申请实施例进行具体说明：

预先获取标准工件与对比压力腔9在预设时间内的第二压差值变化量时，检测口10处连接标准工件；

第二压差值变化量的获取方法包括：

充气阶段：控制器11打开进气/排气电磁阀2，第一隔离电磁阀3，第二隔离电磁阀4和安全隔离电磁阀6，标准漏孔隔离电磁阀7保持关闭，气源1处的压缩空气经进气/排气电磁阀2，第一隔离电磁阀3，第二隔离电磁阀4进入对比压力腔9和标准工件。

稳压阶段：在充气结束时，控制器11关闭第一隔离电磁阀3，第二隔离电磁阀4和安全隔离电磁阀6，进入稳压阶段。优选的，充气结束时机的判断可以通过对充气时间进行计时来实现，当充气的计时时间达到预设时间值时，认为进气结束。

标定阶段：控制器11按固定时间间隔采集差压传感器5测得的对比压力腔9和标准工件的压差值，获得第二压差值序列，处理器12根据第二压差值序列中中各个压差值以及各个压差值的获取时间通过最小二乘法拟合第二直线；

应用最小二乘法拟合第二直线的方法可以为：

对于已知的测试数据点（t_k，p_k)，k=1、2……n，

设直线方程为

P(t)=a₀+a₁t    （1）

按最小二乘规则，a₀、a₁为使得

$\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{|p_k-P\left(t_k\right)|}^2=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(p_k-a_0-a_1{t}_k)}^2---\left(2\right)$

取极小值时的a₀、a₁的取值；记

$Q(a_0,a_1)=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(p_k-a_0-a_1{t}_k)}^2---\left(3\right),$

则Q(a₀,a₁)是关于a₀和a₁的二元函数，由二元函数求极值的方法，使Q(a₀,a₁)取得极小值的参数a₀和a₁应满足

$\frac{\∂Q}{\∂a_0}=0,\frac{\∂Q}{\∂a_1}=0---\left(4\right)$

通过公式（4）可得有规划方程组：

$\left\{\begin{array}{c}{a}_{0}n+a_1\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_k=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{p}_k\\ a_0\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_k+a_1\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_k^2=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{p}_k{t}_k\end{array}\right.---\left(5\right)$

显然方程组（5）为二元一次方程组，通过解方程组（5）可以得到参数a₀和a₁，

$a_0=\frac{\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{p}_k\·\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_k^2-\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{p}_k{t}_k\·\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_k}{n\·\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_k^2-{\left(\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_k\right)}^2}---\left(6\right)$

$a_1=\frac{n\·\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{p}_k{t}_k-\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{p}_k\·\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_k}{n\·\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_k^2-{\left(\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_k\right)}^2}---\left(7\right)$

进而得到直线

P(t)=a₀+a₁t    （8）

在本申请实施例中，第二压差值序列中，每一个压差值以及与该压差值获取的时间对应一个数据点（t_2k，p_2k)，k=1、2……n，其中，t_2k为获取第k个压差值的时间，p_2k为第k个压差值；

因此，由公式（6）、（7）、（8）可以得到预设时间内标准工件与所述对比压力腔9的第二压差值变化量；

排气阶段：在标定结束后，首先打开安全隔离电磁阀6，然后打开进气/排气电磁阀2，第一隔离电磁阀3，第二隔离电磁阀4完成放气过程。

预先获取标准工件与对比压力腔9在预设时间内的第三压差值变化量时，检测口10处连接标准工件；

第三压差值变化量的获取方法包括：

充气阶段：控制器11打开进气/排气电磁阀2，第一隔离电磁阀3，第二隔离电磁阀4和安全隔离电磁阀6，标准漏孔隔离电磁阀7保持关闭，气源1处的压缩空气经进气/排气电磁阀2，第一隔离电磁阀3，第二隔离电磁阀4进入对比压力腔9和标准工件。

稳压阶段：在充气结束时，控制器11关闭第一隔离电磁阀3，第二隔离电磁阀4和安全隔离电磁阀6，进入稳压阶段。优选的，充气结束时机的判断可以通过对充气时间进行计时来实现，当充气的计时时间达到预设时间值时，认为进气结束。

标定阶段：控制器11打开标准漏孔隔离电磁阀7，并按固定时间间隔采集差压传感器5测得的对比压力腔9和标准工件的压差值，获得第三压差值序列，处理器12根据第三压差值序列中各个差值以及各个压差值的获取时间通过最小二乘法拟合第三直线；

具体的，第二压差值序列中，每一个压差值以及与该压差值的获取时间对应一个数据点（t_3k，p_3k)，k=1、2……n，其中，t_3k为获取第k个压差值的时间，p_3k为第k个压差值；

同理，由公式（6）、（7）、（8）可以得到预设时间内标准工件与所述对比压力腔9的第三压差值变化量；

在对检测工件测漏时，检测口10处连接检测工件；

本申请实施例提供的测漏方法包括：

充气阶段：控制器11打开进气/排气电磁阀2，第一隔离电磁阀3，第二隔离电磁阀4和安全隔离电磁阀6，标准漏孔隔离电磁阀7保持关闭，气源1处的压缩空气经进气/排气电磁阀2，第一隔离电磁阀3，第二隔离电磁阀4进入对比压力腔9和检测工件。

稳压阶段：在充气结束时，控制器11关闭第一隔离电磁阀3，第二隔离电磁阀4和安全隔离电磁阀6，进入稳压阶段。优选的，充气结束时机的判断可以通过对充气时间进行计时来实现，当充气的计时时间达到预设时间值时，认为进气结束。

检测阶段：控制器11按固定时间间隔采集差压传感器5测得的对比压力腔9和检测工件的压差值，获得第一压差值序列，处理器12根据第一压差值序列中各个压差值以及各个压差值的获取时间通过最小二乘法拟合第一直线；

具体的，在第一压差值序列中，每一个压差值以及该压差值的获取时间对应一个数据点（t_1k，p_1k)，k=1、2……n，其中，t_1k为获取第k个压差值的时间，p_1k为第k个压差值；

同理，由公式（6）、（7）、（8）可以得到预设时间内检测工件与所述对比压力腔9的第一压差值变化量；

具体的，依据所述第一压差值变化量，所述标准漏孔的泄漏速率，预先获取的第二压差值变化量和预先获取的第三压差值变化量，计算所述检测工件的泄漏速率的方法可以为：

检测工件的泄漏速率=[（第一压差值变化量-第二压差值变化量）/(第三压差值变化量-第二压差值变化量)]*标准漏孔的泄漏速率；其中，

标准漏孔为在检测压力下泄漏速率恒定的定制部件，其泄漏速率为一已知的恒定值，所述检测压力可以依据检测工件的额定工作压力确定，当然这里检测压力的值不做具体限定，例如，检测压力可以设置为检测工件额定工作压力的1.1~1.7倍中的任何一个值，具体的，检测压力还可以有±5%的误差。

可以通过将检测工件的泄漏速率与预设的上限值进行比较，如果所述检测工件的泄漏速率小于预设的上限值，说明检测工件的气密性比较好，属于合格产品，否则说明检测工件的气密性不好，属于不合格产品。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种气体测漏方法，其特征在于，包括：

在标准漏孔关闭状态下，周期获取检测工件与对比压力腔的压差值，获得第一压差值序列；

依据所述第一压差值序列中各个压差值及各个压差值的获取时间拟合第一直线；

依据所述第一直线计算预设时间内所述检测工件与所述对比压力腔的第一压差值变化量；

依据所述第一压差值变化量，所述标准漏孔的泄漏速率，预先获取的第二压差值变化量和预先获取的第三压差值变化量，计算所述检测工件的泄漏速率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二压差值变化量的获取方法包括：

在所述标准漏孔关闭状态下，周期获取标准工件与所述对比压力腔的压差值，获得第二压差值序列；

依据所述第二压差值序列中各个压差值及各个压差值的获取时间拟合第二直线；

依据所述第二直线获取所述预设时间内所述标准工件与所述对比压力腔的第二压差值变化量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三压差值变化量的获取方法包括：

在所述标准漏孔开启状态下，周期获取标准工件与所述对比压力腔的压差值，获得第三压差值序列；

依据所述第三压差值序列中各个压差值及各个压差值的获取时间拟合第三直线；

依据所述第三直线获取所述预设时间内所述标准工件与所述对比压力腔的第三压差值变化量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述检测工件的泄漏速率包括：

检测工件的泄漏速率=[（第一压差值变化量-第二压差值变化量）/(第三压差值变化量-第二压差值变化量)]*标准漏孔的泄漏速率。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述第一直线、第二直线和所述第三直线的拟合方法包括：最小二乘法。

6.一种气体测漏系统，包括：气源，电磁阀组，标准漏孔，对比压力腔和检测接口，其特征在于，还包括：

控制器，与所述电磁阀组相连接，用于在标准漏孔关闭状态下，周期获取所述电磁阀组采集的检测工件与对比压力腔的压差值，获得第一压差值序列；

处理器，与所述控制器相连接，用于依据所述第一压差值序列及每一个第一压差值的获取时间拟合第一直线；依据所述第一直线计算预设时间内所述检测工件与所述对比压力腔的第一压差值变化量；依据所述第一压差值变化量，所述标准漏孔的泄漏速率，预先获取的第二压差值变化量和预先获取的第三压差值变化量，计算所述检测工件的泄漏速率。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制器为PCI-6251数据采集卡。

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