CN111175212A

CN111175212A - 一种过滤器检测设备

Info

Publication number: CN111175212A
Application number: CN202010051464.0A
Authority: CN
Inventors: 王非; 邹志军; 李启东
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2020-01-17
Filing date: 2020-01-17
Publication date: 2020-05-19

Abstract

本发明属于过滤器检测领域，公开了一种过滤器检测设备，用于测试过滤器的过滤效果。一种过滤器检测设备包括：架体；控制器，安装在架体上，用于控制过滤器检测设备运行；气溶胶发生机构，安装在架体上并与控制器电性连接，用于产生气溶胶颗粒；风机机构，安装在架体上并与控制器电性连接，用于将空气与气溶胶颗粒进行混合，形成气溶胶混合气体；稀释机构，安装在架体上并与控制器电性连接，用于对气溶胶混合气体进行稀释，形成稀释后混合气体；检测机构，具有至少一个安装过滤器的测试口，气溶胶混合气体经过过滤器过滤形成待测气体；测试机构，位于测试口并与控制器电性连接，用于检测待测气体中气溶胶颗粒的含量。

Description

一种过滤器检测设备

技术领域

本发明属于过滤器检测领域，具体涉及一种过滤器检测设备。

背景技术

随着科学技术的进步，各行业各领域对室内空气洁净度的要求越来越高。特别是微电子和生物制药行业。空气中的颗粒浓度直接影响了产品的质量和合格率。

为了减少空气中悬浮颗粒的浓度，保证空气洁净的洁净度。空气过滤技术是一种比较常见并且成熟的技术。通过空气过滤器过滤掉空气中的颗粒物，并将洁净的空气输入到洁净室中，利用良好的气体流组织设计就能保证洁净室中空气洁净度。空气过滤技术核心的部件是过滤器，过滤效率高的过滤器可以有效的去除空气中的颗粒物。而过滤器效率的高低也决定了过滤器的价格。特别是高效(HEPA)和超高效(ULPA)过滤器，其0.1μm颗粒的过滤效率可高达99.999％以上。而其价格也是普通过滤器的数十倍。

由于高效(HEPA)和超高效(ULPA)过滤器价格昂贵，所以这些过滤器一般都使用在产品生产的关键工艺部分。因此高效过滤器的效率是否合格，是否存在泄露，阻力是否达标都关系到产品良品率和产量。

为了保证过滤器出厂的合格率，需要对过滤器出厂进行检测。不合格的过滤器很容易引起洁净室洁净度等级的超标，这可能对用户造成某一批次的产品报废，而带来巨大的经济损失。对于生产厂家来说，有缺陷的产品出厂也意味着售后服务成本的增加，而造成生产经营成本的增加，降低产品的竞争力。

现有技术中的过滤器检测设备，一方面输送的气体浓度较低，无法满足测试要求，另一方面由于高效过滤器面积较大，当这部分过滤器存在局部泄漏时，对过滤器整体的效率影响不大。因此会出现如下情况：过滤器效率达到标准要求，但过滤器存在局部泄漏。处在过滤器泄漏点的下方的区域仍有可能存在被颗粒污染的情况发生。此外，该过滤器测试设备的测试效率较低。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种过滤器检测设备。本发明提供了一种过滤器检测设备，具有这样的特征，包括：架体；气溶胶发生机构，安装在架体上，用于产生气溶胶颗粒；风机机构，安装在架体上，用于将空气与气溶胶颗粒进行混合，形成气溶胶混合气体；稀释机构，安装在架体上，用于对气溶胶混合气体进行稀释，形成稀释后混合气体；检测机构，具有至少一个用于安装过滤器的测试口，稀释后混合气体经过过滤器过滤形成待测气体；测试机构，与控制器电性连接，用于检测稀释后混合气体以及待测气体中气溶胶颗粒的浓度；控制器，安装在架体上并对风机机构、稀释机构、检测机构以及测试机构的运行进行控制。

在本发明提供的一种过滤器检测设备中，还可以具有这样的特征：其中，风机机构包括：风箱，具有进风口以及出风口；风机，安装在风箱内并与控制器电性连接，用于将气溶胶混合气体输送至检测机构。

在本发明提供的一种过滤器检测设备中，还可以具有这样的特征：其中，气溶胶发生机构包括：储液罐，用于盛放气溶胶溶质；多根压缩空气管，用于向储液罐输送压缩空气，压缩空气与气溶胶溶质相配合形成气溶胶混合气体；输气管，一端与储液罐连通，另一端与风箱连通，用于将气溶胶颗粒输送至风箱。在本发明提供的一种过滤器检测设备中，还可以具有这样的特征：其中，风箱的内部具有将风箱分隔成上腔室与下腔室的隔离板，上腔室用于形成气溶胶混合气体，隔离板上设有用于连通上腔室与下腔室的喷嘴；风箱上第一压差传感器，该第一压差传感器用于检测上腔室与下腔室压差的压差信号，并将检测到的压差信号传递给控制器；多根压缩空气管设有与控制器电性连接的电磁阀，电磁阀用于控制进入气溶胶发生机构的压缩空气的路数；其中，当控制器接收到压差信号时，通过电磁阀控制压缩空气管开启的数量，从而调节气溶胶颗粒的发生强度。

在本发明提供的一种过滤器检测设备中，还可以具有这样的特征：其中，检测机构包括：第一通风管，进气端与风箱连通，用于接收风箱内的气溶胶混合气体；第二通风管，进气端与第一通风管的出气端连通，该第二通风管的出气端为安装过滤器的第一测试口；第三通风管，进气端与第一通风管的出气端连通，该第三通风管的出气端为安装过滤器的第二测试口；第一截止阀，安装在第二通风管的进气端并与控制器电性连接；以及第二截止阀，安装在第三通风管的进气端并与控制器电性连接。

在本发明提供的一种过滤器检测设备中，还可以具有这样的特征：其中，稀释机构包括：稀释器，安装在风箱内并与控制器电性连接，用于降低气溶胶混合气体中气溶胶的浓度形成稀释后混合气体；第一采样泵，安装在架体上并与控制器电性连接，用于将气溶胶混合气体输送至稀释器。

在本发明提供的一种过滤器检测设备中，还可以具有这样的特征：其中，稀释器包括具有一定的理论稀释比的稀释单元及总流量计，每个稀释单元包括电子三通阀、第一四通接头、第二四通接头、设置在第一四通接头和第二四通接头之间的毛细管、过滤器、流量调节阀及第二压差传感器，电子三通阀用于控制该稀释单元的开启，一个接口与第一四通接头连接，另一个接口与该稀释单元的第二四通接头连接形成气体的绕行通路，第一四通接头、毛细管及第二四通接头依次连通形成直通通路，第一四通接头、过滤器及流量调节阀依次连通形成旁通通路，流量调节阀用于调节经过该旁通通路的气体的流量，第二压差传感器的两端分别与第一四通接头和第二四通接头相连通，用于检测压差，稀释单元依次连通，每个第一四通接头作为气体的进口，每个第二四通接头作为气体的出口，总流量计设置在最后一个稀释单元的出口处，用于计量气体的总流量。

在本发明提供的一种过滤器检测设备中，还可以具有这样的特征：其中，测试机构包括：六轴机械手，安装在架体上并与控制器电性连接；等动力采样头组，安装在六轴机械手上，用于收集待测气体，等动力采样头包括多个等动力采样头组成；第二采样泵，安装在等动力采样头上并与控制器电性连接，用于将待测气体输送至等动力采样头；第一计数器，与控制器电性连接，用于对稀释后混合气体的气溶胶颗粒进行计数，并将计数传递给控制器；第二计数器，与等动力采样头连接并连通并与控制器电性连接，用于对待测气体的气溶胶颗粒进行计数，并将计数传递给控制器；其中，六轴机械手用于将等动力采样头放置在第一测试口或第二检测口，并按照预设路线进行扫描。

在本发明提供的一种过滤器检测设备中，还可以具有这样的特征：其中，等动力采样头包括：安装座，设有用于供待测气体通过的通孔，该安装座安装在六轴机械手上；第一侧板，安装在安装座的底端；第二侧板，与第一侧板相对安装在安装座的底端；左侧板，分别与安装座、第一侧板以及第二侧板相连接；右侧板，分别与安装座、第一侧板以及第二侧板相连接；第一侧板、第二侧板、左侧板以及右侧板围设用于收集待测气体的腔室，腔室与通孔相通；相邻的等动力采样头通过连接件进行连接接形成等动力采样头组，连接件在进行时对左侧板以及右侧板进行拆除。

发明的作用与效果

根据发明提供的一种过滤器检测设备具有架体、控制器、气体溶胶发生机构、风机机构、稀释机构、检测机构以及测试机构。高效过滤器在进行测试时，首先将高效过滤器放置在第一检测口或第二检测口，并通过六轴机械手将采样头放置在于高效过滤相对应的位置，然后通过气体溶胶发生机构产生气体溶胶颗粒，风机机构将空气与气体溶胶颗粒进行混合形成气溶胶混合气体，稀释机构对一小部分的气溶胶混合气体进行处理，成为稀释后气溶胶混合气体，送入测试机构，然后通过气溶胶混合气体对高效过滤器进行检测，即检测过滤前气体溶胶颗粒的数量与过滤后气体溶胶的数量，来测试被测过滤器的效率。

附图说明

图1是本发明的实施例中一种过滤设备的立体图；

图2是本发明的实施例中气体溶胶发生机构的主视图；

图3是本发明的实施例中风机机构3的示意图；

图4是本发明的实施例中气体溶胶发生机构的示意图；

图5是本发明的实施例中检测机构的示意图；

图6是本发明的实施例中稀释机构的示意图；

图7是本发明的实施例中稀释器的示意图；

图8是本发明的实施例中测试机构的示意图；以及

图9是本发明的实施例中采样头的示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。

<实施例>

图1是本发明的实施例中一种过滤设备的立体图。图2是本发明的实施例中气体溶胶发生机构的主视图。图3是本发明的实施例中风机机构3的示意图。图4是本发明的实施例中气体溶胶发生机构的示意图。图5是本发明的实施例中检测机构的示意图。图6是本发明的实施例中稀释机构的示意图。图7是本发明的实施例中稀释器的示意图。图8是本发明的实施例中测试机构的示意图。图9是本发明的实施例中采样头的示意图。

如图1至图9所示，本实施例提供的一种过滤器检测设备包括：架体(图中未示)、控制器1、气体溶胶发生机构2、风机机构3、稀释机构401、检测机构5以及测试机构6。

架体通过多根横梁和支撑杆螺栓连接而成，架体呈长方体，内部具有多个安装台，用于对气体溶胶发生机构2、风机机构3、稀释机构401、检测机构5以及测试机构6进行收纳。

控制器1安装在架体上其中一个安装台，并且与气体溶胶发生机构2、风机机构3、稀释机构401、检测机构5以及测试机构6进行连接，便于对过滤器检测设备进行控制。

图3是本发明的实施例中风机机构3的示意图。

如图3所示，风机机构3包括安装在架体上的风箱301以及安装在风箱301内并与控制器1电性连接的风机302。风箱301具有进风口以及出风口，进风口处安装有过滤器，用于对进入风箱301内的空气进行过滤。其中，风机302与变频器电性连接，控制器通过对变频器进行控制，从而调节风机302的转速。在风箱301的出风口用于测试电机的输出风量，使出风量满足测试过滤器所需的额定风量。

图4是本发明的实施例中气体溶胶发生机构2的示意图。

如图4所示，气体溶胶发生机构2包括储液罐201、压缩空气管202以及输气体管203。储液罐201安装在架体上，内部盛有液态气体溶胶溶质，压缩空气管202的出气体口伸入液态气体溶胶溶质，进气体口与外部的压缩空气泵连连通，压缩空气泵对空气进行压缩形成压缩空气，压缩空气通过压缩空气管202与液态气体溶胶溶质进行混合，从而形成气体溶胶颗粒。输气体管203的一端与储液罐201连通，另一端与风箱301连通，气体溶胶颗粒通过输气体管203进入到风箱301并与风箱301内的空气进行混合形成气溶胶混合气体，气溶胶混合气体在风机302的作用下进入检测机构5。

其中，压缩空气管202数量为多根并在压缩空气管202上安装有电磁阀204，控制器1通过电磁阀204控制器1压缩空气进入储液罐201内，使的气体溶胶发生机构2可以根据测试的需求输送不同强度的气体溶胶颗粒。

气溶胶的需要发生强度的计算公式为：G＝Cu*10⁶*Q/3600

其中，G为气溶胶的需要发生强度，个/s；

Q为空气流量，m³/h；

Cu为上游所需浓度，个/cm³。

在本实施例的一种过滤器检测设备中，风箱301的内部具有将风箱301分隔成上腔室与下腔室的隔离板303，其中在上腔室安装有通风率为60％、50％、45％的整流栅306，用于对进入上腔室内的空气进行整流。上腔室分别与风箱301的进气体口以及输气体管203的出气体口相连通，气体溶胶颗粒与上腔室内的空气相混合形成气溶胶混合气体。隔离板303上设有用于连通上腔室与下腔室的喷嘴304。风箱301上第一压差传感器305，该第一压差传感器305用于检测上腔室与下腔室压差的压差信号，并将检测到的压差信号传递给控制器1。气体溶胶发生机构2设有与控制器1电性连接的电磁阀204，电磁阀204用于控制气体溶胶发生机构2的压缩空气管的路数；当控制器1接收到压差信号时，计算需要的气溶胶发生强度，并通过电磁阀204控制进入气溶胶发生机构2压缩空气的路数。

根据标准GB/T 1236-2000，喷嘴304流量计算公式为：

式中：Q——喷嘴流量，kg/s；

D_i——第i个喷嘴直径，m，喷嘴厂家给出；

μ_i——第i个喷嘴流量系数，喷嘴厂家给出；

ΔP——压差，Pa，由流量喷嘴压差传感器测得；

ρ——空气密度，kg/m3。

喷嘴可以根据需要进行组合，优选的方案为

图6是本发明的实施例中稀释机构401的示意图。图7是本发明的实施例中稀释器401的示意图。

如图6和图7所示，稀释机构401包括：第一采样泵402，安装在架体内并与控制器1电性连接，并通过气体管将气溶胶混合气体输送至稀释器401。稀释器401安装在架体上并与控制器1电性连接，用于降低气溶胶混合气体中气体溶胶的浓度形成稀释后混合气体；其中，稀释器401包括三个具有一定的理论稀释比的稀释单元及总流量计，每个稀释单元包括电子三通阀4021、第一四通接头4022、第二四通接头4024、设置在第一四通接头4022和第二四通接头4024之间的毛细管4023、过滤器4025、流量调节阀4026及第二压差传感器4027，电子三通阀4021用于控制该稀释单元的开启，一个接口与第一四通接头4022连接，另一个接口与该稀释单元的第二四通接头4024连接形成气体的绕行通路，第一四通接头4022、毛细管及第二四通接头4024依次连通形成直通通路，第一四通接头4022、过滤器及流量调节阀4026依次连通形成旁通通路，流量调节阀4026用于调节经过该旁通通路的气体的流量，第二压差传感器4027的两端分别与第一四通接头4022和第二四通接头4024相连通，用于检测压差，稀释单元依次连通，每个第一四通接头4022作为气体的进口，每个第二四通接头4024作为气体的出口，总流量计设置在最后一个稀释单元的出口处，用于计量气体的总流量。

每个稀释单元的预定稀释比不同，毛细管的内径决定了稀释比的大小。第一稀释单元的预定稀释比为1：1000，优选直径0.8mm、长度400mm的毛细管，流量系数约为0.00283。第二稀释单元的预定稀释比为1：100，优选直径1mm、长度500mm的毛细管，流量系数为0.0283。第三稀释单元的预定稀释比为1：10，优选直径2.5mm、长度12.5mm的毛细管，流量系数为0.283。每个稀释单元结构相同，除了毛细管的规格不同外，其余零件的结构相同，因此，以第一稀释单元为例进行介绍，第二稀释单元及第三稀释单元不再赘述。第一稀释单元包括电子三通阀4021、第一四通接头4022、第一毛细管4023、第二四通接头4024、过滤器4025、流量调节阀4026及第二压差传感器4027。电子三通阀4021用于控制该稀释单元的开启，共有三个接口，第一接口与进气体管相连通，第二接口与第一四通接头4022连接并连通。电子三通阀4021的第三接口与该稀释单元的第二四通接头4024通过三通接头连接并连通，形成气体的绕行通路。三通接头共有三个接口，一个与电子三通阀4021的第三接口连接，一个与第一四通接头4022连通，另外一个与第二稀释单元的第一四通接头4022连通。第二稀释单元与第三稀释单元之间也通过三通接头连通，连通方式与第一稀释单元与第二稀释单元的方式相同，不再赘述。

第一四通接头4022与第二四通接头4024的结构相同，均为四通接头。第一四通接头4022、第一毛细管4023及第二四通接头4024依次连通形成气体的直通通路。经过直通通路的气体不发生变化。第一四通接头4022、过滤器4025及流量调节阀4026依次连通形成旁通通路。过滤器为高效过滤器，需要最低过滤效率达到99.9995％以上，流量调节阀4026用于调节经过该旁通通路的气体的流量。旁通通路的气体经过高效过滤器过滤一部分粒子后，变成洁净的气体。

压差传感器的一端与第一四通接头4022连通，另一端与第二四通接头4024连通，检测第一毛细管4023的两端的压差。

为了减少颗粒在系统中的沉积，电子三通阀4021、第一四通接头4022、第二四通接头4024及流量调节阀4026的接头体都使用不锈钢，所有直通通路、旁通通路及绕行通路的管路均采用特氟龙防静电软管。

工作时，气体从电子三通阀4021进入第一四通接头4022，第一四通接头4022将气体分成两路，一路走直通通路，即经过第一毛细管4023汇入第二四通接头4024；另一路走旁通通路，即经过过滤器及流量调节阀4026也汇入第二四通接头4024。

第二稀释单元中的电子三通阀4021的一个接口与第一稀释单元的第二四通接头4024连接并连通，电子三通阀4021的另外两个接口分别与第二稀释单元中的第一四通接头4022及第二四通接头4024连通。同理，第三稀释单元中的电子三通阀4021的一个接口与第二稀释单元的第二四通接头4024连接并连通，电子三通阀4021的另外两个接口分别与第三稀释单元中的第一四通接头4022及第二四通接头4024连通。

稀释机构401跟检测机构5配套使用，用于对气溶胶混合气体进行稀释。因此稀释机构401必须有两个，但在本实施例中稀释机构401的数量为一个，为满足工作需求，在稀释机构401上加入了一个三通阀，通过三通阀改变气溶胶混合气体的流向，使第二通风管502内的混合气体或第三通风管503内的混合气体进入到稀释器401进行稀释。

根据压差传感器测得的压力，可以计算流过毛细管的空气流量。第i个稀释单元的毛细管流量计算方法如下式:

其中，Q_i为流过毛细管的流量L/min，ξ_i为流量系数，ΔP_i为毛细管两端压差Pa。

总稀释比为参与稀释的各个稀释单元的稀释比的乘积，总稀释比的计算公式为：

K为稀释单元的稀释比，D_i为电子三通阀i的状态，开为1，关为0，K_i为第i稀释单元的稀释比。

图5是本发明的实施例中检测机构5的示意图。

如图5所示，检测机构5包括：第一通风管501、第二通风管502、第三通风管503、第一截止阀504以及第二截止阀505。第一通风管501通过螺栓连接的方式安装在风箱301上，使第一通风管501的进气体端风箱301的出气体口连通，用于接收风箱301内的气溶胶混合气体。第二通风管502通过螺栓连接的方式与第一通风管501相连通，使第二通风管502的进气体端与第一通风管501的出气体端连通，该第二通风管502的出气体端为安装过滤器的第一测试口。第三通风管503通过螺栓连接的方式与第一通风管501相连通，第三通风管503的进气体端与第一通风管501的出气体端连通，该第三通风管503的出气体端为安装过滤器的第二测试口。第一截止阀504安装在第一通风管501的进气体端并与控制器1电性连接。以及第二截止阀505安装在第二通风管502的进气体端并与控制器1电性连接。过滤器可以在第一测试口或第二测试口进行测试，过滤器在第一测试口进行测试时，控制器1打开第一截止阀504、关闭第二截止阀505，气溶胶混合气体通过第一通风管501和第二通风管502与第一检测口506相连通。过滤器在第二测试口进行测试时，控制器1关闭第一截止阀504、打开第二截止阀505，气溶胶混合气体通过第一通风管501和第三通风管503与第二检测口507相连通。过滤器在其中一个检测口进行测试时，可以将待测的过滤器安装在另一个检测口上，以提高工作效率。

其中，在第一检测口506安装有：静压箱、整流网、安装板、防护罩、防护罩固定支架、安装辅助滑轮、静压箱支架。静压箱安装在静压箱支架上，上部开口，静压箱中分别安装三层整流网。安装板固定在静压箱的开口处。安装板上开口尺寸与被测过滤器相同。静压箱上安装气体缸固定支架，支架采用滑轨结构，防护罩固定气体缸为4个，可装载气体缸固定支架上，可以在平面方向移动，防护罩尺寸平面尺寸与被测过滤器相同。通过防护罩气体缸压紧的方式与被测过滤器连接并保证密封。更换被测过滤器时，气体缸将防护罩抬起，被测过滤器水平方向上移出，移动被测过滤器时可以利用安装辅助滑杆辅助移动，更加方便。

测试机构6包括：六轴机械手601和动力采样头组602。六轴机械手是一个运动控制装置，它包含伺服电机、悬臂及控制系统，是一个工业标准件。它有专用的编程工具，可以按照预设的路径进行运动。可以通过开关量节点与操作人员进行交互，也可以用TCP/IP协议进行通信控制。本发明中，采用TCP/IP进行程序控制。六轴机械手601安装在架体上并与控制器1电性连接。

动力采样头包括：安装座6021、第一侧板6022、第二侧板6023、左侧板6024、右侧板6025以及连接件6025。安装座6021安装在六轴机械手601上，并且安装座6021上设有用于供待测气体的通孔；第一侧板6022和第二侧板6023相对安装在安装座6021的底端；左侧板6024和右侧板6025分别与安装座6021、第一侧板6022以及第二侧板6023相连接，其中，第一侧板6022、第二侧板6023左侧板6024以及右侧板6025围设用于收集待测气体的腔室，腔室与通孔相通。相邻的等动力采样头通过连接件6026相连接形成动力采样头组602，连接件在进行时对左侧板以及右侧板进行拆除。

第二采样泵604安装在等动力采样头上并与所述控制器电性连接，用于将待测气体输送至等动力采样头。

第一计数器603安装在稀释机构401并与控制器1电性连接，用于对稀释后混合气体的气体溶胶颗粒进行计数，并将计数传递给控制器1；至少一个第二计数器605，安装在动力采样头602上并与控制器1电性连接，用于对待测气体的气体溶胶颗粒进行计数，并将计数传递给控制器1；其中，六轴机械手601用于将第一计数器603放置在第一测试口或第二检测口507，并按照预设路线进行扫描。

其中，在测试机构6安装有用于收集气溶胶混合气体的第二采样泵604以及用于防止待测气体污染外部环境的过滤器606.

测试机构6工作过程如下：

1、控制器1发送过滤器尺寸、移动速度给六轴机械手601。

2、六轴机械手601收到后反会过滤器尺寸和移动速度给控制器1表明收到指令。

3、六轴机械手601根据过滤器尺寸规划折线扫描路线。并等待进一步的指令。

4、开始采集数据时控制器1发送到达工作原点指令给六轴机械手601。

5、六轴机械手601移动至原点后反馈到达原点指令。并等待进一步指令。

6、开始扫描过滤器时控制器1发送开始扫描指令。

7、六轴机械手601收到开始扫描指令后按照预定的速度和路线进行扫描，并不断发送位置信息。

8、六轴机械手601到达路线终点后发回扫描结束指令。

9、控制器1收到扫描结束指令后停止采集数据。

被测过滤器的平均效率计算公式如下式

其中，

E_avg-被测过滤器平均效率％；

c_N，d-下游颗粒浓度个/m3；

c_N，u-上游颗粒浓度个/m3；

k_d-稀释比的倒数；

N_u，avg-上游平均粒子数量；

N_d，avg-下游平均粒子数量；

-上游采样流量m³/h；

-下游采样流量m³/h；

t_u-上游采样时间；

t_d-下游采样时间；

相等，t_u，t_d相等。

因此(1)变成(2)式

局部泄漏点的判断与效率计算类似，计算出局部效率如(3)式：

E_l-被测过滤器局部效率％；k_d-稀释比的倒数；N_u，l-上游平均粒子数量；N_d，l-下游平均粒子数量。

如果局部效率低于标准规定过滤器平均效率的5倍即为泄漏。一种过滤器检测设备的使用步骤如下：

1、将高效过滤器放置在第一测试口和第二测试口，并选择其中一个测试口作为测试对象，另一个测试口做下一个测试对象。在本实施例中选择安装在第一测试口作为第一测试对象，第二测试口作为第二测试对象。使用者通过控制控制器1打开第一截止阀504并关闭第二截止阀505，使气溶胶混合气体进入通过第二通风管502。

2、控制器1通过六轴机械手601将采样头602放置在第一测试口。

3、输入过滤器的尺寸，型号，过滤器级别、额定风量、额定阻力等参数。例如：过滤器尺寸1140*525*70(L*W*H)，额定风量1080，过滤器等级为H14。输入参数后，控制器将信息输出给机器人。6轴机器臂自动移动到扫描测试起点位置。同时在控制器界面上选择喷嘴直径和个数。

4、控制器1对风机302进行控制使得风机302通电运转，第一压差传感器对喷嘴前后的压差进行检测，从而计算出出风量，并将计算的出风量传递给控制器1，控制器接收到出风量信号后与内部存储的数据相对比，进而调整风机的转速，从而满足被测过滤器的额定风量。

算例如下：在喷嘴中选择φ150mm的喷嘴，温度为25℃，相对湿度60％，大气压力101kPa，空气密度1.1718kg/m³，喷嘴压差174Pa，喷嘴系数0.985，过滤器阻力150.9Pa。

Q＝1079m³/h

这个计算风量与额定风量比较，调整风机转速，直到计算风量等于额定风量。

5、控制器1对电磁阀204进行控制，使压缩空气通过一根或多根压缩空气管202进入到储液罐201。并且控制器1还可以对电磁阀204的开度进行调整，从而改变压缩空气管202的流通截面，控制压缩空气管202的输气体量。压缩空气通过压缩空气管202进入到储液罐201，并与储液罐201内的气体溶胶相配合形成气体溶胶颗粒，压缩空气不断进入到储液罐201内使得的储液罐201的压力不断增加，气体溶胶颗粒通过输气体管203进入到风箱301的上腔室。

6、风机302在运转的过程中在风箱301内形成负压，空气通过进风口处的过滤器进行过滤，然后进入到风箱301的上腔室并与风箱301内的气体溶胶颗粒混合形成气溶胶混合气体，气溶胶混合气体通过流量喷嘴304进入到下腔室，风机302将下腔室内的气溶胶混合气体输送至第一通风管501、第三通风管503。7、为了提高测试精度需要气体溶胶发生机构2散发较高浓度的人工颗粒物，被测过滤器的效率越高，上游人工颗粒的浓度也就越高，而检测用的粒子计数器无法在大浓度的环境中长时间使用。因此通过空气对气溶胶混合气体进行稀释形成稀释后混合气体。此时，通过控制器1打开第一采样泵402，通过第一采样泵402将一部分气溶胶混合气体输送至稀释器401进气体稀释，然后将稀释后的混合气体通过过滤器进行过滤，最后排放到大气体中。未进入稀释器401的混合气体形成稀释后混合气体。

8、控制器通过通讯接口查询气溶胶发生器调节完成标志位。

9、当查询到标志位为1时，设置稀释器参数：设置自动模式，并选择自动脉冲通道号，初次使用是设置最高频率与最低频率。

举例：

上游粒子计数器可以测量0.1，0.2，0.5，1.0μm的粒径。因此上游粒子计数器会将检测到的各个粒径的颗粒数变为脉冲数通过四个脉冲信号发送出去。

这四个脉冲信号分成两路，一路接入稀释器的脉冲技术通道，另一路与下游粒子计数器的脉冲信号一起接入控制器的脉冲计数采集卡。

设置稀释器为自动模式，设置最低频率为100Hz，设置最高频率为1000Hz，设置自动脉冲通道号为1，说明稀释器以上游0.1μm的颗粒浓度作为调节的基准，最终通过稀释比的调节，把自动脉冲通道1的频率调节到100Hz-1000Hz之间就可以了。

10、稀释单元根据设定的稀释比调整稀释后混合气体的浓度，并测试精确稀释比，进一步将混合气体的浓度信号反馈控制器。

11、控制器通过通信接口查询稀释比。当查询到稀释比后。开启下游采样泵。

12、控制器通过TCP/IP socket接口给6轴机械手发送开始扫描指令。

13、6轴机械手根据控制器发送的长宽高，划路径扫描路径。

举例：

过滤器尺寸1140*525*70(L*W*H)，采样头宽度共250mm。因此规划3趟扫描可以覆盖整个过滤器。

14、6轴机械手开始携带非直线拼接的采样头开始扫描，并不断发送位置信息回控制器，并发送是否结束的信息。

15、控制器测量上游，下游各个粒径的颗粒浓度，并接受采样头位置信息。

根据稀释比和上下游浓度计算局部效率。

计算公式如下：

E_l-被测过滤器局部效率％

k_d-稀释比的倒数

N_u，l-上游平均粒子数量

N_d，l-下游平均粒子数量

算例：

k_d-稀释比为1：10000,上游的浓度为N_u，l＝1.95*10⁵个/m³。下游浓度为N_d，l9.7*10⁵个。局部效率为E_r-99.995％。此时局部效率大于99.975％(局部穿透率小于平均穿透率的5倍时为合格)，此时局部效率合格。

根据接收到的采样头位置信息，在界面上过滤器的示意图上对应的位置显示绿色。表示这个位置没有泄漏。如果测试出局部效率低于99.975％。则在该区域显示红色，表示这个位置有局部泄漏。

16、如果收到结束指令则转入下一步，否则重复14-15步。

17、控制器停止采集数据，关闭气溶胶发生器。关闭采样泵，关闭风机。

18、计算平均效率，最低效率，生成报告。平均效率为各个局部效率的平均值。

19、机器人回到初始位置。

20、测试过滤器的同时安装，台位2的过滤器。

21、控制器选择2号测试台位，重复1-20。

一种过滤器检测设备的使用步骤如下：

3、根据高效过滤器的型号，手动打开合适的流量喷嘴304。

4、控制器1对风机302进行控制使得风机302通电运转，并通过控制器1调整至被测过滤器额定风量。

6、风机302在运转的过程中在风箱301内形成负压，空气通过进风口处的过滤器进行过滤，然后进入到风箱301的上腔室并与风箱301内的气体溶胶颗粒混合形成气溶胶混合气体，气溶胶混合气体通过流量喷嘴304进入到下腔室，风机302将下腔室内的气溶胶混合气体输送至第一通风管501、第三通风管503。

7、为了提高测试精度需要气体溶胶发生机构2散发较高浓度的人工颗粒物，被测过滤器的效率越高，上游人工颗粒的浓度也就越高，而检测用的粒子计数器无法在大浓度的环境中长时间使用。因此通过空气对气溶胶混合气体进行稀释形成稀释后混合气体。此时，通过控制器1打开第一采样泵402，通过第一采样泵402将一部分气溶胶混合气体输送至稀释器401进气体稀释，然后将稀释后的混合气体通过混合气体进行过滤，最后排放到大气体中。未进入稀释器401的混合气体形成气溶胶混合气体。

7、稀释后混合气体通过第一检测口506的高效过滤器进行过滤。其中，在稀释机构401安装有第一计数器603，在第一检测口506的出气端安装有第二计数器605，通过第一计数器603和第二计数器605对气溶胶混合气体过滤前和过滤后的气体溶胶颗粒进行计数，并将计数量输送至控制器1，控制器1对第一计数器603和第二计数器605输送的计数量进行分析，并根据稀释器的稀释比，从而获取高效过滤器的过滤效率。此外，六轴机械手601将采样头602移动到过滤器表面2cm左右的位置，对整个过滤器表面进行扫描。当发现扫描过程中某点的颗粒浓度超过标准限值，则标记该点为泄漏点。

实施例的作用与效果

根据本实施例提供的一种过滤器检测设备具有架体、控制器、气体溶胶发生机构、风机机构、稀释机构、检测机构以及测试机构。高效过滤器在进行测试时，首先将高效过滤器放置在第一检测口或第二检测口，并通过六轴机械手将采样头放置在于高效过滤相对应的位置，然后通过气体溶胶发生机构产生气体溶胶颗粒，风机机构将空气与气体溶胶颗粒进行混合形成气溶胶混合气体，稀释机构对一小部分的气溶胶混合气体进行处理，另一部分仍为气溶胶混合气体，通过气溶胶混合气体对高效过滤器进行检测，即检测过滤前气体溶胶颗粒的数量与过滤后气体溶胶的数量，来检测被测过滤器的效率。

其中，在气体溶胶发生机构中压缩空气管数量为多根并在压缩空气管上安装有电磁阀，控制器通过电磁阀控制压缩空气进入储液罐内，使的气体溶胶发生机构可以根据测试的需求输送不同强度的气溶胶颗粒。

稀释器包括三个具有一定的理论稀释比的稀释单元及总流量计，每个稀释单元的预定稀释比相同或者不同，预定稀释比分别为1：10、1：100、1：1000。在对不同型号的高效过滤器进行测试时，可以使第一计数器通过测量低浓度混合气体中的气溶胶颗粒浓度，除以稀释比得到高浓度的气溶胶颗粒浓度。

因为检测机构具有两个检测口，所以当其中一个检测口处于工作状态时，可以将下一个待测的高效过滤器安装在另一个检测口上，提高高效过滤器的测试效率。

因为稀释机构上安装有三通阀，所以气溶胶混合气体可以通过三通阀从第二通风管或第三通风管进入到稀释器进行稀释。

现有技术中的过滤器测试设备采用XYZ三轴运动控制系统带动采样头移动，由于XYZ三轴运动控制系统需要在被测过滤器上方安装复杂的支架，只能用于对板式过滤器进行扫描，而对于柱状过滤器无法进行扫描测试。因此可以通过六轴机械手解决上述问题。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims

1.一种过滤器检测设备，用于测试过滤器的过滤效果，其特征在于，包括：

架体；

气溶胶发生机构，安装在所述架体上，用于产生气溶胶颗粒；

风机机构，安装在所述架体上，用于将空气与所述气溶胶颗粒进行混合，形成气溶胶混合气体；

稀释机构，安装在所述架体上，用于对气溶胶混合气体进行稀释，形成稀释后混合气体；

检测机构，具有至少一个用于安装所述过滤器的测试口，所述气溶胶混合气体经过所述过滤器过滤形成待测气体；

测试机构，用于检测所述稀释后混合气体以及所述待测气体中气溶胶颗粒的浓度；

控制器，安装在所述架体上并对所述风机机构、所述稀释机构、所述检测机构以及所述测试机构的运行进行控制。

2.根据权利要求1所述的过滤器检测设备，其特征在于：

其中，所述风机机构包括：

风箱，具有进风口以及出风口；

风机，安装在所述风箱内并与所述控制器电性连接，用于将所述气溶胶混合气体输送至所述检测机构。

3.根据权利要求2所述的过滤器检测设备，其特征在于：

其中，所述气溶胶发生机构包括：

储液罐，用于盛放气溶胶溶质；

多根压缩空气管，用于向所述储液罐输送压缩空气，所述压缩空气与所述气溶胶溶质相配合形成所述气溶胶混合气体；

输气管，一端与所述储液罐连通，另一端与所述风箱连通，用于将所述气溶胶颗粒输送至所述风箱。

4.根据权利要求3所述的过滤器检测设备，其特征在于：

其中，所述风箱的内部具有将所述风箱分隔成上腔室与下腔室的隔离板，所述上腔室用于形成所述气溶胶混合气体，所述隔离板上设有用于连通所述上腔室与所述下腔室的喷嘴；

所述风箱上第一压差传感器，该第一压差传感器用于检测所述上腔室与所述下腔室压差的压差信号，并将检测到的所述压差信号传递给所述控制器；

多根所述压缩空气管设有与所述控制器电性连接的电磁阀，所述电磁阀用于控制进入所述气溶胶发生机构的压缩空气的路数；

其中，当所述控制器接收到所述压差信号时，通过所述电磁阀控制所述压缩空气管开启的数量，从而调节所述气溶胶颗粒的发生强度。

5.根据权利要求2所述的过滤器检测设备，其特征在于：

其中，所述检测机构包括：

第一通风管，进气端与所述风箱连通，用于接收所述风箱内的气溶胶混合气体；

第二通风管，进气端与所述第一通风管的出气端连通，该所述第二通风管的出气端为安装所述过滤器的第一测试口；

第三通风管，进气端与所述第一通风管的出气端连通，该所述第三通风管的出气端为安装所述过滤器的第二测试口；

第一截止阀，安装在所述第二通风管的进气端并与所述控制器电性连接；以及

第二截止阀，安装在所述第三通风管的进气端并与所述控制器电性连接。

6.根据权利要求5所述的过滤器检测设备，其特征在于：

其中，所述稀释机构包括：

稀释器，安装在所述架体上并与所述控制器电性连接，用于降低所述气溶胶混合气体中气溶胶的浓度形成所述稀释后混合气体；

第一采样泵，安装在所述架体上并与所述控制器电性连接，用于将所述气溶胶混合气体输送至所述稀释器。

7.根据权利要求6所述的过滤器检测设备，其特征在于，

其中，所述稀释器包括具有一定的理论稀释比的稀释单元及总流量计，

每个所述稀释单元包括电子三通阀、第一四通接头、第二四通接头、设置在所述第一四通接头和所述第二四通接头之间的毛细管、过滤器、流量调节阀及第二压差传感器，

所述电子三通阀用于控制该稀释单元的开启，一个接口与所述第一四通接头连接，另一个接口与该稀释单元的所述第二四通接头连接形成所述气体的绕行通路，

所述第一四通接头、所述毛细管及所述第二四通接头依次连通形成直通通路，

所述第一四通接头、所述过滤器及所述流量调节阀依次连通形成旁通通路，所述流量调节阀用于调节经过该旁通通路的所述气体的流量，

所述第二压差传感器的两端分别与所述第一四通接头和所述第二四通接头相连通，用于检测压差，

所述稀释单元依次连通，每个所述第一四通接头作为所述气体的进口，每个所述第二四通接头作为所述气体的出口，所述总流量计设置在最后一个所述稀释单元的出口处，用于计量所述气体的总流量。

8.根据权利要求5所述的过滤器检测设备，其特征在于，

其中，所述测试机构包括：

六轴机械手，安装在所述架体上并与所述控制器电性连接；

等动力采样头组，安装在所述六轴机械手上，用于收集所述待测气体，所述等动力采样头包括多个等动力采样头组成；

第二采样泵，安装在所述等动力采样头上并与所述控制器电性连接，用于将所述待测气体输送至所述等动力采样头；

第一计数器，与所述控制器电性连接，用于对所述稀释后混合气体的气溶胶颗粒进行计数，并将所述计数传递给所述控制器；

第二计数器，与所述等动力采样头连接并连通并与所述控制器电性连接，用于对所述待测气体的气溶胶颗粒进行计数，并将所述计数传递给所述控制器；

其中，所述六轴机械手用于将所述等动力采样头放置在所述第一测试口或第二检测口，并按照预设路线进行扫描。

9.根据权利要求8所述的过滤器检测设备，其特征在于，

其中，所述等动力采样头包括：

安装座，设有用于供所述待测气体通过的通孔，该安装座安装在所述六轴机械手上；

第一侧板，安装在所述安装座的底端；

第二侧板，与所述第一侧板相对安装在所述安装座的底端；

左侧板，分别与所述安装座、所述第一侧板以及第二侧板相连接；

右侧板，分别与所述安装座、所述第一侧板以及第二侧板相连接；

所述第一侧板、所述第二侧板、所述左侧板以及所述右侧板围设用于收集所述待测气体的腔室，所述腔室与所述通孔相通；

相邻的所述等动力采样头通过连接件进行连接接形成所述等动力采样头组，所述连接件在进行连接时对所述左侧板以及所述右侧板进行拆除。