CN108351272B - 在嗅探泄漏搜寻期间检测测试气体的波动 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种方法，用于检测测试气体的量的波动，所述测试气体由泄漏检测器(18)的嗅探探头(20)在来源于测试件(12)周围的气流中进行检测，所述测试件(12)由含有至少一定量的CO2的无氧测试气体加压；其特征在于：测量周围的空气中的氧气的量。
Description
技术领域
本发明涉及一种方法以及涉及一种装置，用于检测和补偿来自于用作为测试气体的CO2加压后的测试件的周围的大气的、由泄漏检测器的嗅探探头吸入的气流的波动。
背景技术
嗅探泄漏检测是一种已经建立的方法，尤其是用于定位泄漏处。对于嗅探泄漏检测而言，测试气体被用于将正压力施加到将要被测试气密性的中空物体(测试件)上。来自于将要被测试的测试目标的位置的空气被嗅探探头吸收。如果来自于所述测试件的泄漏气体在被测试的位置逸出，则它被气流吸收并且导致进气气流中的测试气体浓度增加。该浓度的增加被评价为泄漏速率的量度。此外，所述测试气体的局部压力被用合适的测试气体检测器来测量。该检测器被布置在所述测试系统中的合适的位置。
所述检测器可以被直接布置在所述嗅探探头的尖端处，或者它可以被设置成手持的，或者甚至设置在气体供给单元(气泵、压缩机)上游或下游的泄漏检测器的主体装置内。所述气体供给单元产生所述被所述嗅探探头吸入的气流。
如果在测试区域中的测试气体的浓度是恒定的，则对于在泄漏位置处的嗅探气体流量中的总浓度而言，以下等式成立：
QLeckage 测试气体泄漏速率
QFL 嗅探气体流量
c0 空气中的测试气体的恒定偏差
c 嗅探气体流量中的有效CO2浓度
因此，c0是进气气流(承载气流)中的测试气体的初始浓度。c是包含有从泄漏处逸出的一定量的测试气体的测试气体浓度。QLeckage是在所述泄漏处的测试气体的逸出速率。QFL也可以被称为承载气体流量。
嗅探泄漏检测在使用测试气体CO2时会受到CO2的环境浓度波动的强烈负面影响。“新鲜空气”的CO2浓度为大约400ppm。然而，各种CO2散发源，例如使用者的呼吸气体、来自内燃机的废气等等，会提高这个浓度。
当脂肪、蛋白质、以及碳水化合物在使用者的身体内燃烧时会使用氧气；例如，葡萄糖(糖类)的氧化的化学反应方程式为：
C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+能量。
环境浓度的这种不稳定性严重地限制了最小的可检测的泄漏速率。
发明内容
本发明的基本目的是检测通过泄漏检测器的嗅探头吸入的气流中的测试气体的波动。
一种用于检测和补偿由泄漏检测器的嗅探探头从围绕测试件的周围大气吸入的气流中的CO2气体的量的波动的方法，所述测试件由含有至少一定量的CO2的无氧测试气体加压；其中，嗅探探头的进气气流中的所述CO2测试气体的量被确定；其特征在于：测量周围的空气中的氧气的量；并且在周围的空气中所测得的氧气的量被用于确定周围的空气中的并非由所述测试件中的泄漏所产生的CO2的量，其中，周围的大气中的氧气浓度的降低与CO2浓度的相应增加成正比。
一种用于嗅探泄漏检测的装置，具有泄漏检测器的嗅探探头，其中所述嗅探探头具有气体输送泵，用于吸收和测量从测试件流出到大气中的气体，所述测试件相对于围绕所述测试件的周围的大气被用测试气体加压；其中所述测试气体是不含氧气的并且具有至少一定量的CO2，所述泄漏检测器具有对CO2起反应的局部压力传感器；其特征在于：设有用于测量由所述嗅探探头吸入的气流中的氧气的量的氧气传感器；并且所述装置进一步适用于确定周围的空气中的并非由所述测试件中的泄漏所产生的CO2的量，其中，周围的大气中的氧气浓度的降低与CO2浓度的相应增加成正比。
一种尽可能地不含氧气并且具有一定量的CO2的气体被用作测试气体。除了CO2之外，所述测试气体也可以具有不含氧气的其他的气体量。所述测试气体特别地可以是CO2。最关键的是，在填充有测试气体的测试件中的氧气的量是可忽略的或者不存在的。
因此，本发明是基于这样的基本构想：检测处于测试件周围的大气中的、以及在可能的情况下存在于嗅探探头的进气气流中的氧气的量。所述氧气的量将会用作进气气流中的并非由测试件中的泄漏所产生的CO2的量的证明。此外，可以近似地假定周围的大气中的氧气浓度的降低与CO2浓度的相应增加成正比。所述测量可以用质谱仪或者其他测量测试气体局部压力的传感器来执行。氧气的量的测量被优选地利用Lambda探头，并且如有可能，在大气压力下来执行。
操作所述泄漏探测器的人的呼吸气体中的氧气浓度小于周围的大气的氧气浓度，并且CO2的量较高。如果操作所述设备的人的呼吸气体被嗅探探头吸收，则进气气流中的CO2的量增加，如果测试件使用作为测试气体的CO2来加压，这将会导致测量结果不够精确。所述泄漏检测器的CO2探头不能判断CO2的量究竟是由测试件中的泄漏产生的，还是由周围的大气，例如由操作者的呼吸气体产生的。周围的大气中的破坏了测量，而且并非由测试件中的泄漏所导致的所述CO2的量在下面被称为偏差。所述偏差也可以例如由内燃机的废气产生。
存在于周围的大气中的或者存在于由嗅探探头吸入的气流中的O2的量被利用氧气探头来确定。如果测试件被用不含氧气的测试气体来填充，例如，如果它被完全地用作为测试气体的CO2来填充，则所述氧气的量不可能来自于测试件中的泄漏。这样，根据测得的氧气的量来判断偏差的CO2的量就是可行的。
所述偏差c2(t)构成了进气空气中的恒定偏差c0和进气空气中的测试气体的与时间有关的波动偏差c1(t)。所述偏差c2(t)可以被计算如下：
QLeckage测试气体泄漏速率
QFL嗅探气流
QLeckage<QFL
c0；c1；c2<1
c嗅探气流中的有效CO2浓度
c0空气中的测试气体的恒定偏差
c1(t)空气中的测试气体的与时间有关的偏差
c2(t)＝co+c1(t)空气中的测试气体的总偏差
a O2浓度和CO2浓度之间的比率因子
b Lambda探头的用于O2的灵敏度因子
ΔI Lambda探头的信号
其中
附图说明
本发明的示例性的实施方式在下面将会被更加详细地说明。附图是根据本发明所述的装置的示例性的实施方式的示意性的表现。
具体实施方式
测试件12可以是例如食品包装袋。所述测试件12被用相对于周围的大气14为正值的压力加压，并且被用至少CO2测试气体进行无氧填充。由于相对于周围的大气14的所述正压力的原因，所述测试气体通过泄漏处16流出。
所述泄漏检测器18根据嗅探泄漏检测的原理进行工作，并且为此而具有嗅探探头20，其被连接到泵22或压缩机22。所述泵22或压缩机22产生气流，所述气流通过嗅探探头20的入口24被吸入。所述泄漏检测器18进一步具有局部压力传感器26，其形式为质谱仪，与CO2发生反应，并且确定嗅探探头20的进气气流中的测试气体CO2的量。如果嗅探探头20被沿着测试件12的外部表面向泄漏处16移动，则进气气流中的测试气体的量会增加，这可以利用局部压力传感器26来检测。
然而，例如如果移动嗅探探头20的人的呼吸气体被嗅探探头吸入，或者如果嗅探探头20被布置在内燃机的排气气流附近时，进气气流中的CO2的量可能会因为其他原因而增高。在这种情况下，局部压力传感器26检测CO2的增量。为了防止该增量被错误地理解为暗示了测试件12中的泄漏16，根据本发明，提供了测量进气空气流中的O2的量的氧气传感器28。
所述氧气传感器28可以是例如检测氧气的局部压力的传感器、质谱仪、或者它可能甚至是例如传统的Lambda探头。
被描述的示例性实施方式中的氧气传感器28被布置在嗅探探头20和泵22之间的气流中。或者，所述氧气传感器可以被直接设置在手握结构20中，或者可以在泵22的出口处测量泵22的排气气流。
测得的氧气的量被用于检测并非来源于测试件12中的泄漏处16，而是由氧气的燃烧所产生的进气气流中的CO2的量。
Claims (9)
1.一种用于检测和补偿由泄漏检测器的嗅探探头从围绕测试件的周围大气吸入的气流中的CO2气体的量的波动的方法，所述测试件由含有至少一定量的CO2的无氧测试气体加压；其中，嗅探探头的进气气流中的所述CO2测试气体的量被确定；
其特征在于：
测量周围的空气中的氧气的量；并且
在周围的空气中所测得的氧气的量被用于确定周围的空气中的并非由所述测试件中的泄漏所产生的CO2的量，其中，周围的大气中的氧气浓度的降低与CO2浓度的相应增加成正比。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述测量在所述测试件的周围的大气的大气压力下进行。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：测量所述嗅探探头的气流中的、或者连接到所述嗅探探头的所述泄漏检测器的气体输送泵的排气气流中的氧气的量。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：被包含在进气气流中且并非来自于所述测试件的泄漏的测试气体的量的偏差c2(t)被用以下的方程式确定：
c2(t)＝c0+c1(t)，其中
其中，
c0是进气空气中的CO2的恒定偏差；
c1(t)是进气空气中的CO2的与时间有关的偏差量；
a是测得的氧气浓度和现有的CO2偏差浓度之间的比率因子；
b是氧气探头的氧气量的灵敏度因子；以及，
ΔI(t)是所述氧气探头的测量信号的变化。
5.一种用于嗅探泄漏检测的装置，具有泄漏检测器的嗅探探头，其中所述嗅探探头具有气体输送泵，用于吸收和测量从测试件流出到大气中的气体，所述测试件相对于围绕所述测试件的周围的大气被用测试气体加压；其中所述测试气体是不含氧气的并且具有至少一定量的CO2，所述泄漏检测器具有对CO2起反应的局部压力传感器；
其特征在于：
设有用于测量由所述嗅探探头吸入的气流中的氧气的量的氧气传感器；并且
所述装置进一步适用于确定周围的空气中的并非由所述测试件中的泄漏所产生的CO2的量，其中，周围的大气中的氧气浓度的降低与CO2浓度的相应增加成正比。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述氧气传感器为Lambda探头。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述氧气传感器为检测氧气的局部压力的传感器。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述氧气传感器为质谱仪。
9.如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述氧气传感器被布置和构建在所述气体输送泵的上游，用于测量流过所述嗅探探头的气流，或者被布置和构建在所述气体输送泵的下游，用于测量所述气体输送泵的排气气流。
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