CN107941428A - 一种浸水罐体气密性自动化超声检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种浸水罐体气密性自动化超声检测系统及检测方法，包括单片机模块、一对超声探头和蜂鸣器，单片机通过上位机程序设计控制超声探头的激发、接收，以及信号处理和报警，蜂鸣器用于漏气时的报警。在每个检测周期内，待测罐体置于两个探头中间，向罐体中充气，一对相对放置的超声探头发射和接收超声波，利用超声波对微小气泡的敏感特性，通过分析信号判断是否漏气，实现对罐体气密性的无人化、自动化高灵敏检测。本发明适用于多种产品的检测，应用范围广，将超声检测技术与单片机控制结合实现实时检测、及时报警，提高了检测漏气的灵敏度、准确性、实时性和自动化程度，从而提高罐体密闭性检测的效率，节省人力物力，提高工业生产的效率。

Description

一种浸水罐体气密性自动化超声检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及一种浸水罐体气密性检测系统及方法，尤其涉及一种浸水罐体气密性自动化超声检测系统及检测方法。

背景技术

泄漏量检测也叫密封性检测，主要用来确定被测对象的密封性能。对具有密闭容器性质的产品来说，如果在使用过程中发生了泄漏，不仅产品功能会受到影响，严重时可能导致火灾、有害气体溢出等严重后果，引发不可挽回的损失。

现阶段已有的气密性检测方法种类繁多，如气泡法、涂抹法、压差法、超声波法等，国内外都取得了很多的研究成果。2015年，中国计量学院赵亚林等人发表了《基于二氧化碳传感器的气密性检测方法》，此方法利用二氧化碳气敏传感器实现了对微量气体泄漏率的准确、快速、高效测量。2016年，南车青岛四方机车车辆股份有限公司刘和平等人发表了《超声波泄漏检测技术在高速动车组气密性方面的应用研究》，提出了一种基于超声波泄漏检测技术的试验方法，可以迅速确定车辆孔洞、缝隙位置，极大提高了气体泄漏的检出效率，将超声波检测技术在动车组气密性方面成功应用。

近几年来发表的气密性检测专利也有很多，2015年，柳州市通顺汽车部件有限公司的曹志松发表了《一种洗涤壶的气密性检测设备》(专利公开号CN 104977144A)，提供了一种洗涤壶的气密性检查设备，该设备操作方便，实现了高效率的自动化气密性检测。2016年，珠海格力电器股份有限公司的黄炳寰等人发表了《密封性检测装置及具有其的密封性检测的方法》(专利公开号CN 106248311A)，该装置保证了检测结构的一致性，增加了箱体结构的密封性检测结果的可靠性。

上述这些种类的气密性检测方法各有优点，应用于很多领域，但是在带有浸水罐体的生产现场，一般采用人工观测的方法进行罐体气密性检测。通常为保证生产的连续性，一整套检测系统需要多名工人，分别完成封堵、充气和观测、拆封工作，不仅人力耗费较大，而且如果罐体裂缝或漏点极小，肉眼很难观测清楚，检测效率不高。本发明是为了在节约成本的前提下提高水下气泡检测的效率，利用超声系统实现实时检测、及时报警，大大提高了检测漏气的准确性、实时性和自动化程度，从而提高罐体密闭性检测的效率，节省人力和时间，提高工业生产的效率。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种浸水罐体气密性自动化超声检测系统及检测方法，以实现在浸水罐体的生产现场的无人化、自动化气密性检测。

本发明的目的是这样实现的：一种浸水罐体气密性自动化超声检测系统，包括单片机模块、超声发射探头、超声接收探头、蜂鸣器和待测罐体，所述单片机模块、蜂鸣器共同构成系统控制单元且安装在具有待测罐体的生产线上，所超声发射探头、超声接收探头相对设置在待测罐体侧壁两端，且侧壁与两个探头连线相切，所述单片机模块通过数据输出端口和连接线与超声发射探头连接，所述单片机模块通过数据输入端口和连接线与超声接收探头连接，所述的单片机模块通过输出端口和连接线与蜂鸣器连接。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述单片机模块为整个系统提供时序标准，同时要与生产线实际运行周期、工作方式适应，用于实现计时、循环、判断、报警功能；

所述蜂鸣器用于检测到气泡后的报警；

所述超声探头为浸水探头，用于监测充气罐体是否有气泡泄漏。

2.一种浸水罐体气密性自动化超声检测方法，

(1)在待测罐体就位后，向待测罐体中充入高压空气；

(2)单片机模块驱动超声发射探头发射超声波，超声接收探头接收超声波后传给单片机模块，单片机模块将接收到的超声信号转换为电压信号；

(3)单片机模块读取接收到的信号的最大值，并将最大值与无气泡时的参考值对比：如果最大值高于参考值的70％，单片机模块判断此待测罐体正常，进行下一次检测；如果该最大值低于参考值的70％，则单片机模块判断此待测罐体漏气，单片机模块驱动蜂鸣器报警，两个探头停止工作，直到移走此待测罐体进行损伤处理，气泡消失，系统继续运行，如此循环往复。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的目的是克服传统的人观察气泡的检漏方式主观性强、效率低、失误多，浪费人力物力资源等问题，设计一种用于检测罐体密封性的超声自动化系统并在生产现场实现实时在线检测。系统利用单片机控制超声透射系统，在浸水罐体充气时监测可能产生的气泡，在生产现场能够实现无人化、自动化的实时监控和及时报警功能。1、采用单片机实现调控功能，自动化程度高；2、结构简单、外设部件体积小、容易放置；3、各项参数可调，适用于多种生产现场；4、超声检测准确度高；5、无人自动化实时在线监测与报警，节省人力物力资源。

本发明的原理是：超声波是一种频率高于20kHz的机械波，具有方向性好、穿透能力强、振幅小等特点。由于其在水中的衰减非常小，所以在水中易于获得较集中的声能，在水中可传播较远距离。但是超声波在空气中存在较大的衰减和散射，因此超声波在经过水中的气泡后能量急剧衰减，而且不断漏出的气泡扰动会使超声波幅度随时间变化明显，这种特性为探测罐体在充气后可能产生的气泡提供科学依据。

附图说明

图1是本发明浸水罐体气密性自动化超声检测系统的结构示意图。

图2是本发明浸水罐体气密性自动化超声检测方法的运行示意图。

图中的序号和各部分结构及名称如下：

1为单片机模块、2为超声发射探头、3为超声接收探头、4为蜂鸣器、5为待测罐体。单片机1通过数据输出端口和连接线与发射探头2连接，单片机模块1通过数据输入端口和连接线与接收探头3连接，单片机模块1通过输出端口和连接线与蜂鸣器4连接。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合附图1，本发明的一种浸水罐体气密性自动化超声检测系统：如图1所示，所述的浸水罐体气密性自动化超声检测系统，包括单片机模块1、超声发射探头2、超声接收探头3、蜂鸣器4和待测罐体5。所述的单片机模块1、蜂鸣器4共同构成系统控制单元安装在具有待测罐体的生产线上，所述的超声探头2和3安装于水下。所述的单片机模块1通过数据输出端口和连接线与发射探头2连接，所述的单片机模块1通过数据输入端口和连接线与接收探头3连接，所述的单片机模块1通过输出端口和连接线与蜂鸣器4连接。所述的超声探头2和3相对放置在待测罐体4侧壁两端，使侧壁与两个探头连线相切，防止罐体挡住超声波。且所述超声探头为浸水探头，在生产线上放置于待测罐体侧壁的两端，用于监测充气罐体是否有气泡泄漏。所述蜂鸣器用于检测到气泡后的报警。所述的单片机通过其中的发射电路为发射探头提供驱动信号，控制其发射超声波，通过其中的接收电路将接收探头接收的超声波转化为电信号。

本发明的单片机模块是整个系统的核心部件，所述单片机模块为整个系统提供时序标准，同时要与生产线实际运行周期、工作方式适应，用于实现计时、循环、判断、报警功能。所有时间的设定，控制硬件的信号都需要由单片机与硬件外设通过接口控制和交换的，因此软件程序至关重要。具体包括：

(1)单片机需要对整个系统设置一个时间基准，相当于系统的“时钟”，所有时间又要以该时间为单位做计时；

(2)编写上位机程序设置驱动电压的各项参数，并且可以根据不同的应用环境相应调整；

(3)采样读取接收信号电压的峰值，与参考值对比，判断是否需要报警。

超声探头是实现气密性检测的关键部件，超声探头的驱动电压、频率、脉冲重复频率等参数的设定都要与整个检测系统相适应来发挥它的有效功能。

下面结合附图1和2，本发明提供了一种浸水罐体气密性自动化超声检测的方法，方法采用浸水罐体气密性自动化超声检测系统检测浸水罐体的气密性，气密性检测系统为上述实施例中的气密性检测系统，方法包括：

(1)在待测罐体就位后，向待测罐体中充入高压空气；

(2)单片机模块驱动超声发射探头发射超声波，超声接收探头接收超声波后将超声信号转换为电压信号；

(3)单片机读取接收到的信号，读取信号最大值，并将其与无气泡时的参考值对比：

如果接收信号的最大值高于参考值的70％，单片机判断该罐体正常，进行下一次检测，如果该最大值低于参考值的70％，则单片机判断该罐体漏气，驱动蜂鸣器报警，探头停止工作，直到移走罐体进行损伤处理，气泡消失，系统继续运行，如此循环往复。

根据实际使用环境和现场生产线的运行速度调节合适的参数保证气密性检测系统与生产线有机配合，最大限度地提高检测效率和生产效率。

本发明的检测方法的实施过程如下：

在一个检测周期内，先向待测罐体4中充气，单片机1驱动发射探头2发射超声波，同时单片机1通过接收探头3开始采集接收超声波的电压信号，读取信号最大值。

在读取信号过程中，将读取信号的最大值与无气泡时的参考值对比来判断是否漏气，如果接收信号的最大值高于参考值的70％，程序判断罐体5正常，生产线移走罐体5进行后续生产，移动并定位下一个罐体；如果电压值低于参考值的70％，程序判定漏气，单片机1驱动蜂鸣器4工作，系统报警，直到移走罐体进行后续处理，气泡消失后，系统继续运行，如此循环往复。

根据实际使用环境和现场生产线的运行速度调节合适的参数保证气密性检测系统与生产线有机配合，最大限度地提高检测效率和生产效率。

综上，本发明提供一种基于超声检测和单片机控制的浸水罐体气密性自动化超声检测系统及方法，其中，气密性检测系统由单片机模块、一对超声探头和蜂鸣器构成，单片机通过上位机程序设计控制超声探头的激发、接收，以及信号处理和报警，蜂鸣器用于漏气时的报警。在每个检测周期内，待测罐体置于两个探头中间，向罐体中充气，一对相对放置的超声探头发射和接收超声波，利用超声波对微小气泡的敏感特性，通过分析信号判断是否漏气，实现对罐体气密性的无人化、自动化高灵敏检测。本发明适用于多种产品的检测，应用范围广，其中的方法将超声检测技术与单片机控制结合实现实时检测、及时报警，大大提高了检测漏气的灵敏度、准确性、实时性和自动化程度，从而提高罐体密闭性检测的效率，节省人力物力，提高工业生产的效率。

本发明的检测方法具体是：当待测罐体就位后，向其中充气一定时间后，由单片机控制发射探头工作。在检测的时间内，单片机通过其中的接收电路将探头接收的超声波转化为电压值，比较接收信号与无气泡时的参考信号的峰值，如果接收信号低于参考信号的70％，单片机判断罐体漏气，驱动蜂鸣器工作报警。如果程序判断信号正常，探头停止工作，等待生产线将下一个罐体移动到两个探头之间的指定位置，继续进行下一次检测。本发明根据实际生产现场罐体大小和两个探头之间距离调整合适的驱动电压，可以适用于多种不同的产品检测。为保证整个检测系统高效运转，对每个步骤的时间进行整体的规划，既保证检测有效准确，又不能影响工厂的生产效率。

Claims (3)

1.一种浸水罐体气密性自动化超声检测系统，其特征在于：包括单片机模块、超声发射探头、超声接收探头、蜂鸣器和待测罐体，所述单片机模块、蜂鸣器共同构成系统控制单元且安装在具有待测罐体的生产线上，所超声发射探头、超声接收探头相对设置在待测罐体侧壁两端，且侧壁与两个探头连线相切，所述单片机模块通过数据输出端口和连接线与超声发射探头连接，所述单片机模块通过数据输入端口和连接线与超声接收探头连接，所述的单片机模块通过输出端口和连接线与蜂鸣器连接。

2.根据权利要求1所述的一种浸水罐体气密性自动化超声检测系统，其特征在于：所述单片机模块为整个系统提供时序标准，同时要与生产线实际运行周期、工作方式适应，用于实现计时、循环、判断、报警功能；

所述蜂鸣器用于检测到气泡后的报警；

所述超声探头为浸水探头，用于监测充气罐体是否有气泡泄漏。

3.一种依据权利要求2所述的浸水罐体气密性自动化超声检测系统的检测方法，其特征在于：

(1)在待测罐体就位后，向待测罐体中充入高压空气；

(2)单片机模块驱动超声发射探头发射超声波，超声接收探头接收超声波后传给单片机模块，单片机模块将接收到的超声信号转换为电压信号；

(3)单片机模块读取接收到的信号的最大值，并将最大值与无气泡时的参考值对比：如果最大值高于参考值的70％，单片机模块判断此待测罐体正常，进行下一次检测；如果该最大值低于参考值的70％，则单片机模块判断此待测罐体漏气，单片机模块驱动蜂鸣器报警，两个探头停止工作，直到移走此待测罐体进行损伤处理，气泡消失，系统继续运行，如此循环往复。