CN107870139A - 一种无损检测产品表面颗粒污染物的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无损检测产品表面颗粒污染物的装置，包括密闭耐压容器，用于提供容置所述待测产品的密闭的收容空间；压缩空气供给设备，通过第一连接管与所述密闭耐压容器连接，用于将可使得所述颗粒污染物脱离所述待测产品的压缩空气送入所述密闭耐压容器；空气扩散器，通过第二连接管与所述密闭耐压容器连接，用于将所述压缩空气的流量调节至便于空气粒子计数仪检测的额定值；所述空气粒子计数仪，通过第三连接管与所述空气扩散器连接，用于检测流出所述空气扩散器的压缩空气中单位体积内颗粒污染物的粒子数和粒径分布。由此，可以实现对待测产品表面的颗粒污染物(尤其是亚微米级疏松颗粒污染物)进行无损准确的定量测量。
Description
技术领域
本发明涉及颗粒污染物测量的技术领域，具体涉及一种无损检测产品表面颗粒污染物的装置及方法，更具体而言，涉及一种应用于对待测产品表面的亚微米级疏松颗粒污染物进行定量测量的无损检测产品表面颗粒污染物的装置及方法。
背景技术
在汽车行业零部件、发动机、航空、半导体、数据存储、医疗设备、通讯、精密仪表、大型工矿设备等行业中，为了使产品达到甚至超过规定的使用寿命，不使产品在制造、使用、维修过程中因污染而缩短使用寿命，在生产过程中通常要对产品表面残留的微小颗粒物的程度进行检测，一般我们是通过颗粒物的尺寸、数量、重量来衡量样品被污染的程度。
现有的对产品表面颗粒污染物进行检测的方法通常是先通过萃取(细流冲洗法、压力冲洗法、超声波冲洗法)使产品表面颗粒污染物脱离产品并进入洗液中，然后通过真空过滤洗液将颗粒污染物过滤在滤膜上，再对颗粒污染物进行分析，分析的方法大体分为重量法和颗粒尺寸数量法。需要指出的是，上述方法过程复杂繁多，检测过程中容易引入其他颗粒污染，导致检测结果失真。另外，在萃取的过程中极易对产品本身造成损伤。
为此，有必要设计一种新的无损检测产品表面颗粒污染物的装置及方法，以克服上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的产品表面颗粒污染物检测方法的过程复杂繁多，检测过程中容易引入其他颗粒污染，导致检测结果失真，另外，在萃取的过程中极易对产品本身造成损伤的问题，提供一种无损检测产品表面颗粒污染物的装置及方法，其可精准无损地定量测量产品表面的亚微米级疏松颗粒污染物。
本发明解决其问题所采用的技术方案是：
本发明提供一种无损检测产品表面颗粒污染物的装置，应用于对待测产品表面的亚微米级疏松颗粒污染物进行无损伤地定量测量，所述装置包括：
密闭耐压容器，用于提供容置所述待测产品的密闭的收容空间；
压缩空气供给设备，通过第一连接管与所述密闭耐压容器连接，用于将可使得所述颗粒污染物脱离所述待测产品的压缩空气送入所述密闭耐压容器；
空气扩散器，通过第二连接管与所述密闭耐压容器连接，用于将所述压缩空气的流量调节至便于空气粒子计数仪检测的额定值；
所述空气粒子计数仪，通过第三连接管与所述空气扩散器连接，用于检测流出所述空气扩散器的压缩空气中单位体积内颗粒污染物的粒子数和粒径分布。
在本发明提供的无损检测产品表面颗粒污染物的装置中，所述密闭耐压容器包括：
下体组件，通过所述第二连接管与所述空气扩散器连接；
载物平台，紧密地安装于所述下体组件的正上方，用于承载所述待测产品；
上体组件，通过所述第一连接管与所述压缩空气供给设备连接，可分离地安装于所述载物平台的正上方，用于与所述下体组件和载物平台共同形成密闭的所述收容空间。
在本发明提供的无损检测产品表面颗粒污染物的装置中，所述密闭耐压容器还包括主体组件，所述下体组件安装固定于所述主体组件，所述上体组件可活动地安装于所述主体组件。
在本发明提供的无损检测产品表面颗粒污染物的装置中，所述压缩空气供给设备包括：
两级过滤器，用于提供洁净干燥的所述压缩空气；
流量调节阀，通过工程塑料管与所述两级过滤器连接，用于将所述压缩空气的流量调节至预设值；
多级过滤器，通过工程塑料管与所述流量调节阀连接，用于调控所述压缩空气的洁净度；所述多级过滤器由多个过滤器串联而成，位于末端的所述过滤器为10纳米级过滤器，用于将所述压缩空气的洁净度调控至ISO Class4以上。
在本发明提供的无损检测产品表面颗粒污染物的装置中，所述第一连接管和第二连接管均由柔性管材制成，所述第三连接管由PU管制成。
本发明还提供一种无损检测产品表面颗粒污染物的方法，应用于对待测产品表面的颗粒污染物进行无损伤地定量测量，所述方法包括以下步骤：
将所述待测产品放入密闭耐压容器中；
压缩空气供给设备将洁净干燥的压缩空气送入所述密闭耐压容器中；
所述压缩空气作用于所述待测产品上，激起并携带所述待测产品表面的颗粒污染物进入空气扩散器中，所述空气扩散器调节所述压缩空气的流量至额定值；
空气粒子计数仪检测流出所述空气扩散器的压缩空气中单位体积内颗粒污染物的粒子数和粒径分布。
在本发明提供的无损检测产品表面颗粒污染物的方法中，所述压缩空气以水平方向作用到所述待测产品的表面上。
在本发明提供的无损检测产品表面颗粒污染物的方法中，所述方法还包括：对所述待测产品进行机械振动的步骤。
在本发明提供的无损检测产品表面颗粒污染物的方法中，所述压缩空气供给设备将洁净度为ISO Class4以上的流量为一预设值的压缩空气送入所述密闭耐压容器中。
在本发明提供的无损检测产品表面颗粒污染物的方法中，所述额定值为1CFM，即1立方英尺每分钟，也即28.3升每分钟。
实施本发明提供的无损检测产品表面颗粒污染物的装置及方法，具有以下有益效果：本发明提供的无损检测产品表面颗粒污染物的装置包括：密闭耐压容器，用于提供容置所述待测产品的密闭的收容空间；压缩空气供给设备，通过第一连接管与所述密闭耐压容器连接，用于将可使得所述颗粒污染物脱离所述待测产品的压缩空气送入所述密闭耐压容器；空气扩散器，通过第二连接管与所述密闭耐压容器连接，用于将所述压缩空气的流量调节至便于空气粒子计数仪检测的额定值；所述空气粒子计数仪，通过第三连接管与所述空气扩散器连接，用于检测流出所述空气扩散器的压缩空气中单位体积内颗粒污染物的粒子数和粒径分布。由此，可以实现对待测产品表面的颗粒污染物进行无损准确的定量测量，尤其是对零部件及材料表面的亚微米级疏松颗粒污染物进行无损准确的定量测量。
附图说明
图1为本发明第一实施例的框架示意图；
图2为本发明第一实施例中密闭耐压容器的示意图；
图3为本发明第一实施例中压缩空气供给设备的示意图；
图4为本发明第一实施例中空气扩散器和空气粒子计数仪的示意图；
图5为本发明第二实施例的步骤流程图。
具体实施方式中的附图标号说明：
| 压缩空气供给设备 | 1 | 密闭耐压容器 | 3 |
| 空气扩散器 | 4 | 空气粒子计数仪 | 5 |
| 第一连接管 | 100 | 第二连接管 | 200 |
| 第三连接管 | 300 | 两级过滤器 | 11 |
| 流量调节阀 | 12 | 多级过滤器 | 13 |
| 载物平台 | 31 | 上体组件 | 32 |
| 下体组件 | 33 | 主体组件 | 34 |
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
实施例一：
如图1所示，本实施例提供的无损检测产品表面颗粒污染物的装置，其主要用于对待测产品表面的亚微米级疏松颗粒污染物进行无损伤地定量测量。所述装置包括密闭耐压容器3、压缩空气供给设备1、空气扩散器4以及空气粒子计数仪5。
如图2所示，所述密闭耐压容器3，通过所述第二连接管200与所述空气扩散器4连接，其作用在于为所述待测产品提供一个密闭的无尘的收容空间。在本实施例中，所述第二连接管200由柔性管材制成，以便于所述空气扩散器4与所述密闭耐压容器3之间发生相对位置变化，从而适应不同的工作环境。另外，为了严格的保证检测过程能在无尘洁净的环境下进行，本实施例中所采用的所述第二连接管200内部的洁净度达到了ISO Class4以上。所述密闭耐压容器3具有由耐高压金属材料制成的主体组件34、下体组件33、载物平台31以及上体组件32。
所述主体组件34包括相对设置的支撑于地面上两个脚柱，紧固于两个所述脚柱上侧的水平板，以及紧固在所述水平板上的呈“冂”状的固定架。
所述下体组件33呈中空的锥体状，其水平横截面积自上而下逐渐减小。在所述下体组件33的末端具有用于套接所述第二连接管200的连接口。
所述载物平台31大致呈扁平的环状，具有用于定位的外环部和用于承载所述待测产品的内环部。所述外环部紧密地安装于所述下体组件33的正上方，为了保证附着在所述待测产品表面的颗粒污染物能够完全脱离并被所述压缩空气带入所述空气扩散器4中，所述内环部可活动安装在所述外环部的内圈，由此，所述内环部相对所述外环部产生振动，也即所述待测产品可发生振动以促使所述待测产品表面的颗粒污染物脱离所述待测产品。
所述上体组件32，具有用于呈中空圆柱状的盖体以及位于所述盖体相对两侧的安装部。所述盖体的上端面设有用来套接所述第一连接管100的连接口。所述盖体通过螺栓可分离地安装于所述载物平台31的正上方，当所述盖体与所述载物平台31的外环部通过螺栓紧密结合时，所述上体组件32、载物平台31和下体组件33便形成了密闭的所述收容空间，固定于所述内环部的待测产品便被收容在密闭的所述收容空间中。所述安装部通过螺栓可拆卸的固定在所述主体组件34的固定架上，本实施例中，所述固定架上设有多个螺栓定位孔，由此方便所述上体组件32在所述载物平台31的正上方进行位置的调整。
如图3所示，所述压缩空气供给设备1，通过第一连接管100与所述密闭耐压容器3连接，其作用在于提供洁净度在ISO Class4以上的压缩空气，并将所述压缩空气鼓入所述密闭耐压容器3，由此，当所述密闭耐压容器3中固定有所述待测产品时，所述压缩空气便可作用于所述待测产品上，吹起附着在所述待测产品表面的颗粒污染物。所述第一连接管100由柔性管材制成，以便于所述压缩空气供给设备1与所述密闭耐压容器3之间发生相对位置变化，从而适应不同的工作环境。需要指出的是，为了严格的保证检测过程中不带入其他颗粒物杂质，本实施例中所采用的所述第一连接管100内部的洁净度达到了ISO Class4以上。所述压缩空气供给设备1包括两级过滤器11、流量调节阀12以及多级过滤器13。
所述两级过滤器11用于提供洁净干燥的压缩空气，其工作原理如下：携带含有灰尘、油、铁锈和水份等有害物质的压缩空气进入所述两级过滤器11的第一级过滤装置；当压缩空气通过第一级筒状网眼过滤芯时产生聚结效应，大一点的颗粒将被吸附在滤材上，并且水份会凝结成较大的水滴；当压缩空气进入分离室时，压缩空气速度减缓，使得颗粒再一次聚集，水雾再次凝结在一个蜂窝状的聚水器上。载着杂质颗粒的水沿着底部流到排水装置，通过自动或电动排水阀将其排出；至此，压缩空气中95％以上的水滴、油液以及大颗粒已被第一滤芯滤除，经第一级过滤后的压缩空气进入了第二级滤芯；压缩空气通过第二级由特殊棉所制成的纤维过滤网时，会产生数以千计的小旋涡，同时压缩空气将被加速数十倍，旋涡中心犹如龙卷风一样，形成真空状态，在第一级过滤没有被滤除的水滴再次被气化、转换、滤除，同时，粒径5微米以上的颗粒也被第二级滤网完全清除；由此，经两级过滤得到无尘、无锈、无油、无水滴的干净、干燥的压缩空气。
所述流量调节阀12，通过洁净室专用的工程塑料管与所述两级过滤器11连接。在测量过程中，所述流量调节阀12可控制所述压缩空气的流量，以方便测量。在本实施例中，所述流量调节阀12的作用在于将所述压缩空气的流量调节至预设值，使得所述压缩空气有足够大的冲量激起所述待测产品表面的颗粒污染物，从而保证检测结果的准确性。
所述多级过滤器13，通过洁净室专用的工程塑料管与所述流量调节阀12连接，其可进一步净化所述压缩空气，将所述压缩空气的洁净度调整到ISO Class4以上。在本实施例中，所述多级过滤器13由多个过滤器串联而成，位于末端的所述过滤器为10纳米级过滤器，以保证所述多级过滤器13能实现上述功能。
如图4所示，所述空气扩散器4，通过第二连接管200与所述密闭耐压容器3的下体组件33连接。其作用在于将所述压缩空气的流量调节至便于空气粒子计数仪5检测的额定值，具体而言，被所述压缩空气带到所述密闭耐压容器3中的所述待测产品表面的颗粒污染物通过所述第一连接管100和第二连接管200道被带到所述空气扩散器4中，经此所述空气扩散器4的分流调节，使携带有颗粒污染物的所述压缩空气的流量达到所述空气粒子计数仪5的额度测量值，概言之，即使所述压缩空气的流量与所述空气粒子计数仪5的量程相匹配。为了减小试验器材对试验结果的影响，本实施例中采用的所述第二连接管200内部的洁净度达到了ISO Class4以上。另外，所述额定值为1CFM(cubic feet per minute)，即1立方英尺每分钟，也即28.3升每分钟。
所述空气粒子计数仪5，通过第三连接管300与所述空气扩散器4连接。其作用在于检测流出所述空气扩散器4的压缩空气中单位体积内颗粒污染物的粒子数和粒径分布，最终实现颗粒污染物的定量测量。所述第三连接管300由柔性的PU管(POLYURETHANE TUBING)制成，以便于根据现场环境调整所述空气粒子计数仪5与所述空气扩散器4之间的相对位置。需要指出的是，为了严格的保证检测过程中不带入其他颗粒物杂质，本实施例中所采用的所述第三连接管300内部的洁净度达到了ISO Class4以上。
需要指出的是，本实施例中所述的待测产品通常为零部件或材料，所述颗粒污染物通常是亚微米级疏松的颗粒污染物。
实施例二
如图5所示，本发明还提供了一种无损检测产品表面颗粒污染物的方法，所述方法借由实施例一所述的装置完成对待测产品表面的颗粒污染物进行无损伤的定量测量，所述方法包括以下步骤：
步骤S1，将所述待测产品放入密闭耐压容器3中。
在本实施例中，将所述待测产品放入所述密闭耐压容器3中的载物平台31中，更确切的说，是固定在所述载物平台31的内环部上。
步骤S2，压缩空气供给设备1将洁净干燥的压缩空气送入所述密闭耐压容器3中。
在本实施例中，为了检测结果的准确性，所述压缩空气供给设备1通过所述两级过滤器11及多级过滤器13(末级为10纳米级过滤器)和所述流量调节阀12，实现干燥洁净的压缩空气的定量供给。所述压缩空气供给设备1将洁净度为ISO Class4以上。
步骤S3，所述压缩空气作用于所述待测产品上，激起并携带所述待测产品表面的颗粒污染物进入空气扩散器4中，所述空气扩散器4调节所述压缩空气的流量至额定值。
在本实施例中，为了实现所述待测产品表面的颗粒污染物被有效激发，所述压缩空气以水平方向作用到所述待测产品的表面上，同时，在检测过程中对所述载物台和待测产品施加机械振动进一步促使所述颗粒污染物脱离所述待测产品的表面。
另外，被所述压缩空气带到所述密闭耐压容器3中的所述待测产品表面的颗粒污染物通过所述第一连接管100和第二连接管200道被带到所述空气扩散器4中，经所述空气扩散器4的分流调节，使携带有颗粒污染物的所述压缩空气的流量达到所述空气粒子计数仪5的额定值，概言之，即使所述压缩空气的流量与所述空气粒子计数仪5的量程相匹配。所述额定值为1CFM(cubic feet per minute)，即1立方英尺每分钟，也即28.3升每分钟。
步骤S4，空气粒子计数仪5检测流出所述空气扩散器4的压缩空气中单位体积内颗粒污染物的粒子数和粒径分布。
需要指出的是，实施本实施例所述方法的过程中，对测试评估环境有一定的要求，其测试背景等级需达到相应的洁净室洁净度(ISO Class4以上)，并规范操作流程，避免交叉污染，从而实现精准测量所述待测产品(通常是零部件及材料)表面的颗粒污染物(通常是亚微米级疏松的颗粒污染物)的定量评估。
实施本发明提供的无损检测产品表面颗粒污染物的装置及方法，具有以下有益效果：
1、本发明提供的无损检测产品表面颗粒污染物的装置包括密闭耐压容器3，用于提供容置所述待测产品的密闭的收容空间；压缩空气供给设备1，通过第一连接管100与所述密闭耐压容器3连接，用于将可使得所述颗粒污染物脱离所述待测产品的压缩空气送入所述密闭耐压容器3；空气扩散器4，通过第二连接管200与所述密闭耐压容器3连接，用于将所述压缩空气的流量调节至便于空气粒子计数仪5检测的额定值；所述空气粒子计数仪5，通过第三连接管300与所述空气扩散器4连接，用于检测流出所述空气扩散器4的压缩空气中单位体积内颗粒污染物的粒子数和粒径分布。由此，可以实现对待测产品表面的颗粒污染物进行无损准确的定量测量，尤其是对零部件及材料表面的亚微米级疏松颗粒污染物进行无损准确的定量测量。
2、本发明提供的无损检测产品表面颗粒污染物的装置中，所述第一连接管100、第二连接管200和第三连接管300均由洁净度ISO Class4以上的柔性管材制成。由此，既方便操作员根据实际场地调整各个设备之间的位置关系，也能保证测量结果的准确性。
3、本发明提供的无损检测产品表面颗粒污染物的装置中，所述载物平台31大致呈扁平的环状，具有用于定位的外环部和用于承载所述待测产品的内环部。所述外环部紧密地安装于所述下体组件33的正上方，为了保证附着在所述待测产品表面的颗粒污染物能够完全脱离并被所述压缩空气带入所述空气扩散器4中，所述内环部可活动安装在所述外环部的内圈，由此，所述内环部相对所述外环部产生振动，也即所述待测产品可发生振动以促使所述待测产品表面的颗粒污染物脱离所述待测产品。
4、本发明提供的无损检测产品表面颗粒污染物的装置中，所述流量调节阀12，通过洁净室专用的工程塑料管与所述两级过滤器11连接。在测量过程中，所述流量调节阀12的作用在于将所述压缩空气的流量调节至预设值，使得所述压缩空气有足够大的冲量激起所述待测产品表面的颗粒污染物，从而保证检测结果的准确性。
5、本发明提供的无损检测产品表面颗粒污染物的装置中，所述多级过滤器13，通过洁净室专用的工程塑料管与所述流量调节阀12连接，所述多级过滤器13由多个过滤器串联而成，位于末端的所述过滤器为10纳米级过滤器，其可进一步净化所述压缩空气，将所述压缩空气的洁净度调整到ISO Class4以上。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无损检测产品表面颗粒污染物的装置，应用于对待测产品表面的亚微米级疏松颗粒污染物进行无损伤地定量测量，其特征在于，包括：
密闭耐压容器(3)，用于提供容置所述待测产品的密闭的收容空间；
压缩空气供给设备(1)，通过第一连接管(100)与所述密闭耐压容器(3)连接，用于将可使得所述颗粒污染物脱离所述待测产品的压缩空气送入所述密闭耐压容器(3)；
空气扩散器(4)，通过第二连接管(200)与所述密闭耐压容器(3)连接，用于将所述压缩空气的流量调节至便于空气粒子计数仪(5)检测的额定值；
所述空气粒子计数仪(5)，通过第三连接管(300)与所述空气扩散器(4)连接，用于检测流出所述空气扩散器(4)的压缩空气中单位体积内颗粒污染物的粒子数和粒径分布。
2.根据权利要求1所述的无损检测产品表面颗粒污染物的装置，其特征在于，所述密闭耐压容器(3)包括：
下体组件(33)，通过所述第二连接管(200)与所述空气扩散器(4)连接；
载物平台(31)，紧密地安装于所述下体组件(33)的正上方，用于承载所述待测产品；
上体组件(32)，通过所述第一连接管(100)与所述压缩空气供给设备(1)连接，可分离地安装于所述载物平台(31)的正上方，用于与所述下体组件(33)和载物平台(31)共同形成密闭的所述收容空间。
3.根据权利要求2所述的无损检测产品表面颗粒污染物的装置，其特征在于，所述密闭耐压容器(3)还包括主体组件(34)，所述下体组件(33)安装固定于所述主体组件(34)，所述上体组件(32)可活动地安装于所述主体组件(34)。
4.根据权利要求1所述的无损检测产品表面颗粒污染物的装置，其特征在于，所述压缩空气供给设备(1)包括：
两级过滤器(11)，用于提供洁净干燥的所述压缩空气；
流量调节阀(12)，通过工程塑料管与所述两级过滤器(11)连接，用于将所述压缩空气的流量调节至预设值；
多级过滤器(13)，通过工程塑料管与所述流量调节阀(12)连接，用于调控所述压缩空气的洁净度；所述多级过滤器(13)由多个过滤器串联而成，位于末端的所述过滤器为10纳米级过滤器，用于将所述压缩空气的洁净度调控至ISO Class4以上。
5.根据权利要求1所述的无损检测产品表面颗粒污染物的装置，其特征在于，所述第一连接管(100)和第二连接管(200)均由柔性管材制成，所述第三连接管(300)由PU管制成。
6.一种无损检测产品表面颗粒污染物的方法，应用于对待测产品表面的颗粒污染物进行无损伤地定量测量，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将所述待测产品放入密闭耐压容器(3)中；
压缩空气供给设备(1)将洁净干燥的压缩空气送入所述密闭耐压容器(3)中；
所述压缩空气作用于所述待测产品上，激起并携带所述待测产品表面的颗粒污染物进入空气扩散器(4)中，所述空气扩散器(4)调节所述压缩空气的流量至额定值；
空气粒子计数仪(5)检测流出所述空气扩散器(4)的压缩空气中单位体积内颗粒污染物的粒子数和粒径分布。
7.根据权利要求6所述的无损检测产品表面颗粒污染物的方法，其特征在于，所述压缩空气以水平方向作用到所述待测产品的表面上。
8.根据权利要求6所述的无损检测产品表面颗粒污染物的方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述待测产品进行机械振动的步骤。
9.根据权利要求6所述的无损检测产品表面颗粒污染物的方法，其特征在于，所述压缩空气供给设备(1)将洁净度为ISO Class4以上的流量为一预设值的压缩空气送入所述密闭耐压容器(3)中。
10.根据权利要求6所述的无损检测产品表面颗粒污染物的方法，其特征在于，所述额定值为1CFM，即1立方英尺每分钟，也即28.3升每分钟。
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