CN109141770B - 一种减少检漏仪状态变化对氦质谱吸枪积累法影响的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种减少检漏仪状态变化对氦质谱吸枪积累法影响的方法，本发明利用稳定检漏仪状态、积累容器内气体与基准气体的氦气浓度变化值代替积累容器内气体浓度直测法和检漏仪入口压力修正法等方法，以减少检漏仪状态变化对检测结果的影响，极大地提高了检测准确度。本发明在积累容器内设置风机，优选了风机的工作时间，保证了积累容器内气体浓度的均匀性。本发明优选了标准气体量q和积累时间t，既保证了检测灵敏度，又提高了检测效率。

Description

一种减少检漏仪状态变化对氦质谱吸枪积累法影响的方法
技术领域
本发明涉及一种减少检漏仪状态变化对氦质谱吸枪积累法影响的方法，利用氦质谱吸枪积累检测技术对贮箱进行检测，对贮箱的总漏率进行测量和计算，属于无损检测技术领域。
背景技术
氦质谱吸枪积累法检漏技术具有检测系统简单、易实施和成本低等优点，在国内外应用较为广泛。其检测原理为将被检件放入密闭的积累容器内，然后对被检件充氦气至检漏压力，将与检漏仪相连的吸枪插入积累容器内，测出积累室中的氦本底值I0，积累t小时后插入吸枪记录终值I1，然后将已知标准纯氦量q注入积累容器内，再次将吸枪插入积累容器内记录标样值I2，则被检件的漏率Q可由公式
Figure BDA0001819530940000011
计算而得。在国内外，氦质谱吸枪积累法检漏技术已成功应用于卫星、飞船和大型贮箱等的检测中，但是检测过程中检漏仪对检测结果的影响还鲜有系统研究和报道。
本发明中贮箱是航天器的重要构件，其密封性能指标是衡量其质量的一个重要参数，它直接关系到航天器在轨运行的成功与否，因此必须对贮箱进行严格的整体检漏测试。贮箱具有体积大和放置有方向要求等特点，所以检漏时间较长，在长时间检漏过程中，检漏仪的入口压力、输出本底等会发生变化，这势必会引起一定的误差，对贮箱的检测结果带来一定的影响，因此，需要研究和解决减少检漏仪状态变化对检测结果影响的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：提供一种减少检漏仪状态变化对氦质谱吸枪积累法影响的方法，以改善氦质谱吸枪积累法测试误差的问题，提高检测准确度。
本发明的技术解决方案：
提供一种减少检漏仪状态变化对氦质谱吸枪积累法影响的方法，包括如下步骤：
步骤1：稳定检漏仪状态：开启检漏仪电源，设置为吸枪模式，然后进行一定时间的预热，直至检漏仪输出值处于稳定状态；
步骤2：将贮箱放入积累容器内并封闭积累容器，向贮箱充入规定压力的氦气，将吸枪插入积累容器的检漏口，记录检漏仪入口压力P0和输出值I0，将吸枪插入基准气体中，并记录检漏仪的输出值I′0；
步骤3：积累时间t结束时，将吸枪插入积累容器的检漏口，记录检漏仪入口压力P1和输出值I1，将吸枪插入基准气体中，并记录检漏仪的输出值I′1；
步骤4：将标准气体量q充入积累容器内，将吸枪插入积累容器的检漏口，记录检漏仪入口压力P2和输出值I2，将吸枪插入基准气体中，并记录检漏仪的输出值I′2；
步骤5：计算贮箱的总漏率值Q，计算公式为：
Figure BDA0001819530940000021
优选的，所述步骤1中检漏仪的预热时间应不低于1h。
优选的，所述步骤2中基准气体为一定氦气浓度的气体。
优选的，检漏仪漏率输出值有效数字至少为3位。
优选的，积累容器在积累时间t内相对泄漏量小于1％。
优选的，积累容器的承压能力不低于1000Pa。
优选的，检漏仪在吸枪模式最小可检漏率≤1×10-8Pa·m3/s。
优选的，积累时间根据贮箱漏率指标和积累容器体积等确定，与积累容器的体积成正比，与贮箱漏率指标成反比。
优选的，标准气体量q与贮箱的总泄漏量相差不超过一个数量级。
优选的，积累容器设置风机，每次测量之前开启10-20min。
有益效果
(1)本发明的利用稳定检漏仪状态、积累容器内气体与基准气体的氦气浓度变化值代替积累容器内气体浓度直测法和检漏仪入口压力修正法等方法，减少环境和检漏仪自身变化对检测结果的影响，极大地提高了检测准确度。
(2)本发明在积累容器内设置风机，优选了风机的工作时间，保证了积累容器内气体浓度的均匀性。
(3)本发明优选了标准气体量q和积累时间t，既保证了检测灵敏度，又提高了检测效率。
附图说明
图1为本发明氦质谱吸枪积累法检测原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
一种减少检漏仪状态变化对氦质谱吸枪积累法检测结果影响的方法，检测原理如图1所示，包括如下步骤：
步骤1：检漏仪预热：开启检漏仪电源，设置为吸枪模式，然后进行1～2h的预热，直至检漏仪处于基本稳定状态；
步骤2：将贮箱放入积累容器内并封闭积累容器，向被检件充入规定压力的氦气，将吸枪插入积累容器的检漏口，记录检漏仪入口压力P0和输出值I0，将吸枪插入基准气体中，并记录检漏仪的输出值I′0；
步骤3：积累时间结束时，将吸枪插入积累容器的检漏口，记录检漏仪入口压力P1和输出值I1，将吸枪插入基准气体中，并记录检漏仪的输出值I′1；
步骤4：将标准气体量q充入积累室内，将吸枪插入积累容器的检漏口，记录检漏仪入口压力P2和输出值I2，将吸枪插入基准气体中，并记录检漏仪的输出值I′2；
步骤5：计算贮箱的总漏率值Q，计算公式为：
Figure BDA0001819530940000041
本发明通过利用积累容器内气体与标气的氦浓度相对变化值来计算贮箱的总漏率，从而减少了检漏仪变化所导致的误差；通过将试验过程中各测量值修正到第一次测量值时的入口压力下，以实现各次测量值基准的统一，从而消除由于检漏入口压力不一致带来的通过误差。
上述步骤2中基准气体为一定氦气浓度的气体，一般采用大气气源。步骤4中的标准气体量q是根据贮箱的总泄漏量所决定的，一般要求与贮箱的总泄漏量相差不超过一个量级。
实施例
下面结合实施例来说明减少检漏仪状态变化对氦质谱吸枪积累法检测结果影响的过程。该实施例中检漏对象为已知漏率的模拟件，其总漏率为3.5×10-6Pa·m3/s。
开启氦质谱检漏仪(UL1000)的电源，并设置检漏模式为真空模式，然后预热30min，利用标准漏孔进行校准，然后设置检漏模式为吸枪模式，开启检漏仪进入检漏状态，并维持1h左右，直至检漏仪的输出值基本稳定。
将模拟件放入积累容器内并封闭积累容器，向模拟件内充入0.45MPa的高纯氦气，然后将检漏仪的吸枪插入积累容器的检漏口，并记录检漏仪入口压力P0为8.9Pa和输出值I0为2.30×10-7Pa·m3/s，将吸枪插入基准气体中，并记录检漏仪的输出值I′0为2.25×10- 7Pa·m3/s；积累5h后，将将吸枪插入积累容器的检漏口，记录检漏仪入口压力P1为9.8Pa和输出值I1为2.70×10-7Pa·m3/s，将吸枪插入基准气体中，并记录检漏仪的输出值I′1为2.40×10-7Pa·m3/s；将标准气体量0.4Pa·m3充入积累容器内，将吸枪插入积累容器的检漏口，记录检漏仪入口压力P2为9.6Pa和输出值I2为4.10×10-7Pa·m3/s，将吸枪插入基准气体中，并记录检漏仪的输出值I′2为2.45×10-7Pa·m3/s。
最后利用计算公式
Figure BDA0001819530940000051
来计算模拟件的总漏率值Q，计算结果为3.9×10-6Pa·m3/s，与校准值偏差只有11％(若不采取措施，总漏率计算结果为6.3×10-6Pa·m3/s，与校准值偏差高达80％)。由此可知，通过本发明可以大大减少检漏仪状态变化对检测结果引起的误差。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种减少检漏仪状态变化对氦质谱吸枪积累法影响的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：稳定检漏仪状态：开启检漏仪电源，设置为吸枪模式，然后进行一定时间的预热，直至检漏仪输出值处于稳定状态；
步骤2：将贮箱放入积累容器内并封闭积累容器，向贮箱充入规定压力的氦气，将吸枪插入积累容器的检漏口，记录检漏仪入口压力P0和输出值I0，将吸枪插入基准气体中，并记录检漏仪的输出值I′0；
步骤3：积累时间t结束时，将吸枪插入积累容器的检漏口，记录检漏仪入口压力P1和输出值I1，将吸枪插入基准气体中，并记录检漏仪的输出值I′1；
步骤4：将标准气体量q充入积累容器内，将吸枪插入积累容器的检漏口，记录检漏仪入口压力P2和输出值I2，将吸枪插入基准气体中，并记录检漏仪的输出值I′2；
步骤5：计算贮箱的总漏率值Q，计算公式为：
Figure FDA0002947613680000011
所述步骤1中检漏仪的预热时间应不低于1h；
积累容器的承压能力不低于1000Pa；
积累容器设置风机，每次测量之前开启10-20min。
2.如权利要求1所述的一种减少检漏仪状态变化对氦质谱吸枪积累法影响的方法，其特征在于，所述步骤2中基准气体为一定氦气浓度的气体。
3.如权利要求1所述的一种减少检漏仪状态变化对氦质谱吸枪积累法影响的方法，其特征在于，检漏仪漏率输出值有效数字至少为3位。
4.如权利要求1所述的一种减少检漏仪状态变化对氦质谱吸枪积累法影响的方法，其特征在于，积累容器在积累时间t内相对泄漏量小于1％。
5.如权利要求1所述的一种减少检漏仪状态变化对氦质谱吸枪积累法影响的方法，其特征在于，检漏仪在吸枪模式最小可检漏率≤1×10-8Pa·m3/s。
6.如权利要求1所述的一种减少检漏仪状态变化对氦质谱吸枪积累法影响的方法，其特征在于，积累时间根据贮箱漏率指标和积累容器体积等确定，与积累容器的体积成正比，与贮箱漏率指标成反比。
7.如权利要求1所述的一种减少检漏仪状态变化对氦质谱吸枪积累法影响的方法，其特征在于，标准气体量q与贮箱的总泄漏量相差不超过一个数量级。
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