CN112074720B - 确定气体泄漏的相对位置的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于确定气体泄漏相对于嗅探式检漏仪的相对方向的方法，该嗅探式检漏仪包括：具有带有测试气体入口的嗅探式探头的手持件；参考气体入口；气体分析仪；以及切换阀，该方法具有以下步骤：a)将通过测试气体入口吸入的气体供应到气体分析仪，b)确定供应到气体分析仪的气体中的测试气体浓度，c)切换开关阀，d)将通过参考气体入口吸入的气体供应到气体分析仪，e)分析供应到气体分析仪的气体中的测试气体浓度，f)由根据步骤b)确定的测试气体浓度与根据步骤e)确定的测试气体浓度之差形成差分信号，g)改变手持件的空间定向，h)重复步骤a)‑f)，i)确定来自步骤h)的差分信号与来自步骤f)的差分信号相比是否发生了变化。

Description

确定气体泄漏的相对位置的方法

本发明涉及一种用于确定气体泄漏相对于嗅探式检漏仪的相对空间位置或方向的方法。

嗅探式泄露检测在例如WO 02/48686 A2中被描述为用于气体检测的方法。嗅探式检漏仪通常包括测试气体入口，通过它可以吸入待分析的气体(测试气体)，以及参考气体入口，通过它可以将从周围环境吸入的气体作为参考气体进行比较。通常，嗅探式检漏仪的真空泵用于吸入气体。

WO 02/48686 A2和WO 2009/098302 A1描述了测试气体入口和参考气体入口，其均布置在嗅探式探头的嗅探式尖端的远端。嗅探式尖端是手动引导式设备(手持件)的组成部分。

气体调节阀将测试气体入口和参考气体入口与气体分析仪相连。测试气体入口通过测试气体管线与气体调节阀连接。参考气体入口通过参考气体管线与气体调节阀连接。气体调节阀以气体传导的方式与气体分析仪连接。气体调节阀是切换阀，其在测试气体管线和参考气体管线之间来回切换，并因此交替地将测试气体入口或参考气体入口与气体分析仪连接。这样做时，根据气体调制阀的切换状态，向气体分析仪交替地提供通过测试气体入口和参考气体入口吸入的气体。

在WO 02/48686 A2中，气体分析仪是具有测试比色皿的红外气体分析仪，该测试比色皿具有入口，待分析的气体通过该入口被吸入。气体通过测试比色皿的出口排出。红外光源发出的红外辐射穿过测试比色皿，并在另一端被红外探测器接收。

上述类型的嗅探式检漏仪通常被配置以实现高灵敏度。在测试气体入口和参考气体入口之间切换的目的是从测试气体的测量信号中计算地消除周围大气中包含的测试气体或干扰气体的量。测试气体是在分析的气体量中待识别的气体，即，例如，通过泄漏逸出并需要检测的气体。

然而，在嗅探式检漏仪中，不仅需要在气体分析中的高灵敏度来检测所分析气体中的少量测试气体量。通常还希望在假设有泄漏的大区域内实现快速定向。这通过传统的信号分析来提高灵敏度是不可能的。

对于泄漏的定位，嗅探式探头通常用于工业泄漏测试中，其中，嗅探式探头吸入空气并引导空气通过检测系统。在某些设备中，在测量入口处吸入的空气流会不断引导通过检测系统，在某些设备中，空气流会通过阀门在两个不同的入口之间切换。后者使得能够对在相应的入口开口处的气体混合物的浓度进行永久比较。然后，通过形成来自测试气体入口和参考气体入口的信号之差来形成泄漏率信号。所述方法被称为气体切换调制。如果被测量探针吸入的测试气体现在从被气体加压的泄漏测试对象中逸出，则会产生取决于空气和测试气体混合物浓度的测量信号。如果在气体切换调制期间所述混合物的浓度在两种气体流中相同，则没有泄漏率被测量。

在这方面，本发明的目的是提供一种用于快速确定气体泄漏相对于手动引导式嗅探式检漏仪的空间定向的方法。

根据本发明的方法由专利权利要求1限定。

因此，执行以下步骤以确定气体泄漏相对于嗅探式检漏仪的相对定向：

a)将通过测试气体入口吸入的气体提供给气体分析仪，

b)确定提供给气体分析仪的气体中的测试气体浓度，

c)切换开关阀，

d)将通过参考气体入口吸入的气体提供给气体分析仪，

e)分析提供给气体分析仪的气体中的测试气体浓度，

f)由根据步骤b)确定的测试气体浓度与根据步骤e)确定的测试气体浓度之差形成差分信号，

g)改变手持件的空间定向，

h)重复步骤a)-f)，

i)确定在步骤h)之后差分信号，相比于根据步骤f)的差分信号，是否已改变。

优选地，重复步骤a)-e)，直到差分信号最小或最大为止。如果通过测试气体入口吸入的气体中的测试气体浓度与通过参考气体入口吸入的气体中的测试气体浓度之差大约为零，则从测试气体入口到泄露以及从参考气体入口到泄露的距离几乎相同。对于最大差分信号，从测试气体入口到泄露的距离与参考气体入口到泄露的距离相比特别小。如果测试气体入口位于嗅探式尖端的前端、远端，并且参考气体入口位于手持件的后端，则在最大差分信号的情况下，嗅探式尖端指向气体泄露并指向在最小差分信号的情况下指向远离气体泄漏的方向。

优选地，在执行步骤a)和d)之间不应改变嗅探式探头的空间定向，以防止测试气体入口和参考气体入口到泄露的相应距离发生变化。

通过改变差分信号，可以推断出待定位的泄露相对于手持件的相对取向。特别地，如果差分信号是最大或最小，则手持件的取向也可以被评估为指示待定位的泄漏相对于手持件的相对位置或方向。例如，如果测试气体入口位于嗅探式尖端，而参考气体入口位于手持件的后端，则如上所述，在最大差分信号的情况下，嗅探尖端指向泄露。在最小差分信号的情况下，嗅探式尖端则指向相反的远离泄漏的方向，而手持件的后端面向泄露。

根据本发明，将测试气体中的测试气体量与参考气体中的测试气体量进行比较。通过在这两个信号之间形成差值并通过监视差分信号的变化，同时改变嗅探式检漏仪或手持件的空间，可以检测相对于手持件或嗅探式检漏仪的方向的泄漏的空间位置或方向。如果差分信号是最大或最小，则可以假定手持件指向或远离泄漏，或者位于包括测试气体入口和参考气体入口的几何轴上。

当根据方法步骤g)改变手持件的空间方位时，与手持件的空间方位的变化相比，手持件的位置，尤其是手持件与待定位的泄漏之间的距离不应或仅可忽略地改变。“空间”是指手持件指向的空间方向或穿过测试气体入口和参考气体入口的几何轴线的方向。

测量气体入口和参考气体入口的足够大的空间间隔(至少10厘米，更好的50厘米，最好是100厘米)导致差分信号的增加，该差分信号对应于测量单元中的制冷剂梯度，从而使得通过气体开关调制可以粗略地定位制冷剂云中的泄漏，并可以在空间移动时观察差分信号。为此，建议将测量气体入口放置在鹅颈管的尖端，并将参考气体入口放置在手柄的下部。由于具有足够大的入口距离的相对测量，通过简单地旋转设备就已经可以检测到浓度梯度(差分信号)，因此可以确定粗糙的方向，从而更快地将使用者引导至制冷剂云的来源。负的差分信号表示泄漏的位置使其面向设备的背面。测量气体和参考气体之间的切换频率应足够高，以映射检漏仪的运动和制冷剂云在空间中的运动(至少1Hz，更好的10Hz，最好大约100Hz)。

用户可以通过显示和观察数字或图形差分信号来进行空间中的预定位。通过阐明与检漏仪的运动相关的时间过程，可以进一步简化定位。通过使用位置传感器、软件可以进一步帮助用户分析制冷剂云的位置，并可以直接指示泄漏源的预期方向。

在成功确定具有泄漏的系统之后，在该系统附近，制冷剂浓度最高，作为制冷剂云的来源，然后可以将泄漏定位在所述系统处。为此，将阀门保持在测量气体位置，从而将其切换到公认的连续定位模式，而无需进行气体切换调制。

如果所确定的差分信号近似为零，即几乎等于或等于零，则假定待定位的泄漏位于与包括测试气体入口和参考气体入口的轴垂直的几何轴上。然后待定位的泄漏被定位在嗅探式检漏仪的正上方。

另外，可以使用位置传感器和/或加速度传感器来检测嗅探式检漏仪的位置，并在确定要定位的泄漏的相对位置或方向时将其考虑在内。为此，可以记录嗅探式检漏仪的位置/方向或位置/方向变化的时间过程并将其与确定的差分信号相关联。还可以向嗅探式检漏仪的用户指示差分信号或其变化。例如，信号或其变化可以在显示器上显示和/或可以声学方式再现。

在下文中，参考附图详细描述本发明的示例性实施例，其中

图1示出了第一示例性实施例，并且

图2示出了第二示例性实施例。

在图1的示例性实施例中，嗅探式检漏仪包括测试气体入口12和参考气体入口14。这里使用的气体分析仪是具有吸收比色皿18的红外吸收分析仪。

嗅探式检漏仪10还包括切换阀20，该切换阀20经由第一管线22与气体分析器16(即比色皿18)连接。测试气体入口12经由测试气体管线24与切换阀连接。参考气体入口14经由参考气体管线26与切换阀20连接。切换阀20被配置为通过将测试气体管线24或参考气体管线26与第一管线22相连并由此与气体分析仪16相连而在参考气体入口14和测试气体入口12之间交替地来回切换。因此，通过切换阀20将通过测试气体入口12吸入的气体或通过参考气体入口14吸入的气体提供给气体分析仪16进行分析。气体分析仪16的吸收比色皿18通过第二管线30与嗅探式检漏仪10的气体出口28连接，其包括气体输送泵32。该气体泵32被配置为产生连续的气流。

测试气体管线24包括测试气体过滤器34。测试气体管线26包括参考气体过滤器36。

在图2所示的示例性实施例中，嗅探式检漏仪包括带有壳体46的手动引导设备44，壳体46的尺寸由嗅探式检漏仪10的操作者保持和引导。壳体46封闭切换阀20、具有吸收比色皿18和气体泵32以及测试气体管线24的气体分析仪16、参考气体管线26、第一管线22和第二管线30。参考气体入口14和气体出口28通过壳体46中的开口形成。

手持件44包括细长的嗅探式探头48，在其远端布置有测试气体入口12。测试气体管线24从测试气体入口12穿过嗅探式探头48延伸并进入壳体46的内部。嗅探式探头48的近端与壳体46可拆卸地连接。

虽然测试气体入口12布置在嗅探式探头48的最前端，而参考气体入口14布置在手持件44的壳体46的最后端，使得测试气体入口12与参考气体入口14之间的距离尽可能大。气体出口28在壳体的远端部分中的一侧上形成，使得气体出口28和参考气体入口14之间的距离以及气体出口28和测试气体入口12之间的距离尽可能的相等和最大。

当操作者握住手持件44并引导其穿过空间时，即，改变手持件的空间定向，从而特别是改变待定位的泄漏相对于手持件的位置的相对方向，切换阀20以大约10Hz的恒定频率被来回切换，以便将通过测试气体入口12和参考气体入口14吸入的气体的短气体脉冲交替并依次提供给气体分析仪16。切换阀20的切换频率被选择为如此高(大约8-12Hz)，使得当通过测试气体入口12吸入气体时，并且在随后通过参考气体入口14吸入气体时，手持件44的空间取向的变化不会或仅微不足道地改变吸入气体中的测试气体浓度。或者，当通过测试气体入口12吸入气体时以及随后通过参考气体入口14吸入气体时，可以不改变手持件44的空间方向，并仅更改空间方向，以便随后通过测试气体入口12进行重复测量。

在本文考虑的示例性实施例中，待定位的泄漏是制冷剂系统中的泄漏。气态制冷剂通过泄漏逸出并形成制冷剂云。

在气体切换调制中，通过形成测量信号和参考信号之间的差值来确定两个测量开口之间的浓度差。通过测量/测试气体入口和参考气体入口的足够大的空间间隔，测量单元中的制冷剂梯度会增加，从而通过气体开关调制对制冷剂云中的泄漏的粗略定位，以及观察到检漏仪在空间中移动时的差信号被启用。

为此，建议将测试气体入口12放置在鹅颈管的尖端，并将参考气体入口14放置在手柄的下部。

由于相对测量具有在测试气体入口和参考气体入口之间的足够大的入口距离，因此可以通过简单地旋转设备就可以检测到浓度梯度，从而可以确定粗略的方向，从而将用户更快地引导到制冷剂云的源头。负的差分信号表示泄漏的位置使其面向设备的背面。

在通过该方法成功地确定具有泄漏的系统之后，在该系统附近，制冷剂浓度最高作为制冷剂云的来源，然后可以将泄漏定位在所述系统处。为此，将阀保持在测量气体位置，在该位置中，测试气体入口12与气体分析仪16连接，从而将阀切换到公认的连续定位模式，而无需进行气体开关调制。

Claims (12)

1.一种确定气体泄漏相对于嗅探式检漏仪(10)的相对定向的方法，所述嗅探式检漏仪(10)包括：

手持件(44)，所述手持件(44)具有嗅探式探头和测试气体入口(12)，

参考气体入口(14)，所述参考气体入口(14)设置在所述手持件上，远离所述测试气体入口(12)，

气体分析仪(16)，以及

切换阀(20)，

其中，所述切换阀(20)被配置为以气体传导方式交替地将所述测试气体入口(12)与所述气体分析仪(16)相连和将所述参考气体入口(14)与所述气体分析仪(16)相连，从而通过所述测试气体入口(12)吸入的气体或通过所述参考气体入口(14)吸入的气体由所述气体分析仪(16)进行分析，步骤如下：

a)将通过所述测试气体入口(12)吸入的所述气体提供给所述气体分析仪(16)，

b)确定提供给所述气体分析仪(16)的所述气体中的测试气体浓度，

c)切换所述切换阀(20)，

d)将通过所述参考气体入口(14)吸入的所述气体提供给所述气体分析仪(16)，

e)分析提供给所述气体分析仪(16)的所述气体中的测试气体浓度，

f)由根据步骤b)确定的所述测试气体浓度与步骤e)确定的所述测试气体浓度之差形成差分信号，

g)改变所述手持件的空间定向，

h)重复步骤a)–f)，

i)确定在步骤h)之后所述差分信号与根据步骤f)的所述差分信号相比是否已改变,

j)通过所述差分信号的改变，推导出待定位的气体泄漏相对于所述手持件的取向的相对方向。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤g)期间，所述手持件的位置不改变。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，重复步骤a)至i)，直到所述差分信号为最小或最大。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在执行步骤a)和执行步骤d)之间，所述嗅探式探头的空间定向不改变。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在执行以至少1Hz的切换频率来执行步骤a)-i)的同时根据步骤c)来切换所述切换阀(20)。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在执行以10Hz-100 Hz的切换频率来执行步骤a)-i)的同时根据步骤c)来切换所述切换阀(20)。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，如果所述差分信号为最大或最小，则所述手持件的取向被评估为指示待定位的泄漏的相对位置。

8.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，如果所述差分信号为最大或最小，则待定位的泄漏被布置在通过所述测试气体入口(12)和通过所述参考气体入口(14)的几何轴线上。

9.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，如果差分信号近似或等于零，则待定位的泄漏被布置在与包括所述测试气体入口(12)和所述参考气体入口(14)的轴线垂直的几何轴线上。

10.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，当确定所述泄漏的位置时，借助于位置传感器和/或加速度传感器，检测并考虑所述嗅探式检漏仪的位置和/或位置变化。

11.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，在执行步骤a)-i)中的至少一个的同时，检测所述嗅探式检漏仪(10)的位置，并记录其时间过程并将其与所确定的差分信号相关联。

12.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，在执行步骤a)-i)中的至少一个的同时，将所述差分信号和/或其变化指示给所述嗅探式检漏仪(10)的用户。

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