CN110243544B - 一种漏气检测装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种漏气检测装置，所述装置包括：柱状本体，所述柱状本体在第一端面具有第一开口以及在第二端面具有第二开口，自所述第一开口向所述第二开口延伸形成有内腔；弹性膜，所述弹性膜的面积至少不小于所述第二开口的面积且固定覆盖在所述第二开口处；光纤传感器，所述光纤传感器设置在所述第二开口处，且至少接触所述弹性膜，用于当所述内腔内充入气体使所述弹性膜膨胀变形时而引起所述光纤传感器的波长发生变化。本申请的漏气检测装置、系统及方法可有效检测机械连接孔是否漏气，若机械连接孔存在漏气现象，本申请的漏气检测装置及系统能快速给出反应，可有效达到实时检测的目的。

Description

一种漏气检测装置、系统及方法

技术领域

本申请属于气体检测技术领域，特别涉及一种用于机械连接孔的漏气检测装置及方法。

背景技术

泄漏一般指工业中不应该流出或漏出的物质或液体，流出或漏出机械设备外，造成损失的现象。在需要密封的机械设备中，包含各种机械连接孔，在孔或密封圈处涂密封胶使之密封，形成一个密封空间。但在实际生产和使用中，由于各种不确定的因素，例如连接松动，密封圈老化、受损，密封胶龟裂剥离等原因，使得一些机械连接孔的密封性达不到要求，因而发生泄漏的现象。为了解决这一问题，有必要对机械连接孔进行密封性检测，找出准确的漏点并加以修补。

目前常见的泄漏检测技术有水浸法、肥皂泡法、吹气法、增压法、氦质谱检漏仪等。水浸法和肥皂泡法操作简单，但取决于操纵员的注意力，很难确定具体的泄漏值。增压法与吹气法的原理相同，需要对内部加压，在外部涂肥皂水观察。氦质谱检漏仪，是利用氦气为示踪气体，检漏时，用氦气喷吹漏孔，氦气通过漏孔进入检漏仪的质谱设备中，测量仪能立即灵敏的给出反应。这种设备灵敏度高，操作也简单，但由于氦气在空气中扩散较快，如果测量仪移动稍慢，很难检测到准确位置。目前对于机械连接孔的漏气检测手段还不够完善，缺少既能快速有效检测并能准确定量漏气率的检测方法。

发明内容

本申请的目的是提供了一种漏气检测装置、系统及方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

在第一方面，本申请提供了一种漏气检测装置，所述装置包括：

柱状本体，所述柱状本体在第一端面具有第一开口以及在第二端面具有第二开口，自所述第一开口向所述第二开口延伸形成有内腔；

弹性膜，所述弹性膜的面积至少不小于所述第二开口的面积且固定覆盖在所述第二开口处；

光纤传感器，所述光纤传感器设置在所述第二开口处，且至少接触所述弹性膜，用于当所述内腔内充入气体使所述弹性膜膨胀变形时而引起所述光纤传感器的波长发生变化。

在本申请一实施方式中，所述第一开口的面积大于所述第二开口的面积。

在本申请一实施方式中，所述第一开口的形状包括圆形或正六边形；所述第二开口的形状包括圆形或正六边形。

在本申请一实施方式中，所述第一开口和所述第二开口的形状相同。

在本申请一实施方式中，所述柱状本体具有沿着所述柱状本体侧壁轴线延伸的边槽，所述边槽用于安装所述光纤传感器。

在本申请一实施方式中，所述边槽以所述第二开口的中心对称设置，使得安装在所述边槽上的所述光纤传感器穿过所述第二开口的中心。

在本申请一实施方式中，所述柱状本体采用树脂类材料制成。

在本申请一实施方式中，所述弹性膜采用硅胶类材料制成。

在第二方面，本申请提供了一种漏气检测系统，所述检测系统包括：

如上任一所述的漏气检测装置；以及

光纤解调仪，所述光纤解调仪连接所述光纤传感器，用于检测所述光纤传感器的波长变化。

在第三方面，本申请提供了一种机械连接孔的漏气检测方法，所述方法采用如上所述的漏气检测系统，所述漏气检测方法包括如下步骤：

将漏气检测装置中的光纤传感器与光纤解调仪连接，确定所述光纤传感器的中心波长值；

向所述内腔内充气，待所述内腔内压力稳定后，将所述漏气检测装置的第一开口放置于待测机械连接孔上，并使所述漏气检测装置与待测机械连接孔的表面密封；

保持一定时间后，确定所述光纤传感器的中心波长是否变化；

若所述光纤传感器的中心波长发生变化，则机械连接孔存在漏气，若所述光纤传感器的中心波长未发生变化，则机械连接孔的密封性良好。

本申请的漏气检测装置、系统及方法可有效检测机械连接孔是否漏气，若机械连接孔存在漏气现象，本申请的漏气检测装置及系统能快速给出反应，可有效达到实时检测的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为本申请漏气检测装置结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

为了对机械连接孔进行定性及定量的漏气分析，本申请提供了一种漏气检测装置。如图1所示，本申请提供的漏气检测装置(或称漏气检测传感器)包括柱状本体1、弹性膜2及光纤传感器3。柱状本体1大致成柱状，其可以为圆柱形或正六边形等形状。在柱状本体1的下端面具有第一开口11，在柱状本体1的上端面具有第二开口12，自第一开口11向第二开口12延伸形成有内腔14。弹性膜2固定覆盖在第二开口12处，且弹性膜2的面积不小于第二开口12的面积，以实现对第二开口12的完全覆盖。光纤传感器3设置在第二开口12处，且粘结在弹性膜2的表面，可以当内腔14内充入气体而使弹性膜2膨胀变形时，引起光纤传感器3的波长发生变化。

本申请的泄漏测量原理是：当漏气检测装置粘贴或密闭扣置在机械连接孔上时，内腔14可以形成一个密封空间，若机械连接孔处漏气，则这个密封空间内的气体体积越来越大，压强随之增大，最终会导致弹性模2产生变形，从而使粘贴接触弹性膜2表面的光纤传感器3的波长发生变化，若机械连接孔未漏气，则光纤传感器3的波长保持稳定不变。

在本申请一实施例中，光纤传感器3可以采用布拉格光纤光栅传感器。

在本申请中，第一开口11的面积大于第二开口12的面积，使得第一开口11向第二开口12延伸形成一喇叭口形状，喇叭口中较大的开口扣置在机械连接孔上，而由于第二开口12较小且第二开口12处安装光纤传感器3，这样可以使得由较大的第一开口11进入内腔14的气体较为容易的引起较小的第二开口12处的弹性膜2发生变化，从而光纤传感器3发生波长变化。

在本申请一些实施例中，第一开口11的形状可以为圆形或正六边形，第二开口12的形状同样可以为圆形或正六边形。由于螺栓端头通常为正六边形或圆形(内六角螺栓)，因此第一开口11和第二开口12的形状通常为以上两种。可以理解的是，第一开口11和第二开口12的形状也可以为其他形状，在制作第一开口11时，仅需将其设置的较大些，使其能够扣置在机械连接孔及其螺栓时，不会产生干涉即可。

在上述实施例中，第一开口11和第二开口12的形状优选的使用相同的形状。

在本申请一实施例中，为了安装光纤传感器3，通常情况下下，柱状本体1的上端面为一凹陷的端面，即上端面较柱状本体1的上端部凹陷一段距离，在沿着柱状本体1的侧壁设置轴线延伸的边槽13，光纤传感器3通过边槽13安装及固定。

在上述实施例中，边槽13以上端面的第二开口12的中心点对称设置，使得安装在边槽13上的光纤传感器3穿过第二开口12的中心。

在本申请中，柱状本体1应采用具有一定抗压能力的材料制成，例如在本申请一实施例中，柱状本体1采用了树脂类材料制成，即轻便又能够抗压。

在本申请中，弹性膜2应采用具有较好弹性能力的材料制成，例如在本申请一实施例中，弹性膜2采用硅胶类材料制成，即为硅胶模。

另外，本申请还提供一种漏气检测系统，漏气检测系统包括本申请中上述的漏气检测装置以及一光纤解调仪，光纤解调仪通过线缆连接漏气检测装置中的光纤传感器3，通过光线解调仪可以检测出光纤传感器3的波长变化。

最后，本申请还提供了一种机械连接孔的漏气检测方法，漏气检测方法采用了上述的漏气检测系统，漏气检测方法主要包括如下步骤：

1)将漏气检测装置中的光纤传感器3与光纤解调仪连接，确定光纤传感器3的中心波长值。

此步骤为归零操作，通过归零操作可以为后续中心波长的变化提供依据。

2)向内腔4内充气，待内腔4内压力稳定后，将漏气检测装置的第一开口11放置于待测机械连接孔上，并使漏气检测装置与待测机械连接孔的表面密封。

在密封过程中，可以采用密封胶等材料对缝隙进行密封，确保内腔4不会产生漏气，以影响试验结果。

3)保持一定时间后，确定光纤传感器3的中心波长是否变化。

保持的时间通常不用太长，大致1分钟即可。

4)若光纤传感器3的中心波长发生变化，则机械连接孔存在漏气，若光纤传感器3的中心波长未发生变化，则机械连接孔的密封性良好。

通过光纤解调仪可以得到光纤传感器3的中心波长的偏移，若中心波长发生了偏移，则定性判断机械连接孔存在漏气，反之，若中心波长未发生偏移，则定性判断机械连接孔不存在漏气。

此外，在中心波长发生了偏移的过程中，通过中心波长偏移量的多少，还可以定量判断机械连接孔的漏气程度或漏气量，即中心波长偏移的越多，机械连接孔漏气越为严重。

本申请的漏气检测装置、系统及方法不仅可有效的检测出机械连接孔是否漏气，若机械孔存在漏气现象，漏气检测系统能快速给出反应，给出是否漏气的定性判断。此外，本申请中，还能根据光纤解调仪中波长的偏移值给出漏气量的定量判断，本申请具有实时检测、操作简便、安全可靠等优点。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种漏气检测装置，其特征在于，所述装置包括：

柱状本体(1)，所述柱状本体(1)在第一端面具有第一开口(11)以及在第二端面具有第二开口(12)，自所述第一开口(11)向所述第二开口(12)延伸形成有内腔(14)；

弹性膜(2)，所述弹性膜(2)的面积至少不小于所述第二开口(12)的面积且固定覆盖在所述第二开口(12)处；

光纤传感器(3)，所述光纤传感器(3)设置在所述第二开口(12)处，且至少接触所述弹性膜(2)，用于当所述内腔(14)内充入气体使所述弹性膜(2)膨胀变形时而引起所述光纤传感器(3)的波长发生变化；

其中，所述柱状本体(1)具有沿着所述柱状本体(1)侧壁轴线延伸的边槽(13)，所述边槽(13)用于安装所述光纤传感器(3)，所述边槽(13)以所述第二开口(12)的中心对称设置，使得安装在所述边槽(13)上的所述光纤传感器(3)穿过所述第二开口(12)的中心。

2.如权利要求1所述的漏气检测装置，其特征在于，所述第一开口(11)的面积大于所述第二开口(12)的面积。

3.如权利要求1或2所述的漏气检测装置，其特征在于，所述第一开口(11)的形状包括圆形或正六边形；所述第二开口(12)的形状包括圆形或正六边形。

4.如权利要求3所述的漏气检测装置，其特征在于，所述第一开口(11)和所述第二开口(12)的形状相同。

5.如权利要求1所述的漏气检测装置，其特征在于，所述柱状本体(1)采用树脂类材料制成。

6.如权利要求1所述的漏气检测装置，其特征在于，所述弹性膜(2)采用硅胶类材料制成。

7.一种漏气检测系统，其特征在于，所述检测系统包括

如权利要求1至6任一所述的漏气检测装置；以及

光纤解调仪，所述光纤解调仪连接所述光纤传感器(3)，用于检测所述光纤传感器(3)的波长变化。

8.一种机械连接孔的漏气检测方法，其特征在于，所述方法采用如权利要求7所述的漏气检测系统，所述漏气检测方法包括如下步骤：

将漏气检测装置中的光纤传感器(3)与光纤解调仪连接，确定所述光纤传感器(3)的中心波长值；

向所述内腔(4)内充气，待所述内腔(4)内压力稳定后，将所述漏气检测装置的第一开口(11)放置于待测机械连接孔上，并使所述漏气检测装置与待测机械连接孔的表面密封；

保持一定时间后，确定所述光纤传感器(3)的中心波长是否变化；

若所述光纤传感器(3)的中心波长发生变化，则机械连接孔存在漏气，若所述光纤传感器(3)的中心波长未发生变化，则机械连接孔的密封性良好。

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