CN113533059A - 一种ntc汽车水温传感器壳体强度的检测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及传感器壳体强度测量技术领域，为一种NTC汽车水温传感器壳体强度的检测方法及系统，装夹固定待测产品；密封待测产品的第二腔体通口，定压气体从待测产品的第一腔体通口注入并保压预设时间段以检测气体泄露量；密封待测产品的第一腔体通口，高气压脉冲从待测产品的第二腔体通口周期注入以检测壳体的径向耐受力；同时对待测产品的第一腔体通口及第二腔体通口施加压力以检测待测产品的轴向耐压力。该方案智能化程度高、测试准确度高、可多只同时测量、可定量检测标准的检测系统，有效避免检测标准不可定量、隐晦以及潜缺陷不易察觉、操作不方便、测试效率低等问题，为NTC汽车水温传感器壳体强度的检测提供了方便、快捷、准确的解决方案。

Description

一种NTC汽车水温传感器壳体强度的检测方法及系统
技术领域
本发明涉及传感器壳体强度测量技术领域，具体涉及一种NTC汽车水温传感器壳体强度的检测方法及系统。
背景技术
NTC(Negative Temperature Coefficient，负温度系数)广泛运用于汽车温度传感器领域，通过NTC内置于壳体内形成一个封闭的传感器，而壳体的强度是检验传感器好坏合格的重要标准。NTC汽车水温温度传感器属于汽车生产制造的常用配件，是汽车水循环系统中至关重要的传感器之一。随着我国汽车制造行业不断发展壮大，对于汽车水温温度传感器的需求也在增大，技术参数要求也更为严格。
现有技术通过肉眼外观检查来检测传感器壳体是否完好，然后通过灯光照射传感器壳体内腔，若传感器有较大的裂缝或者缺陷，则可以看到明显光斑，然后在水里面给产品充气看传感器壳体上是否有气泡产生。
这种测试方式无法发现比较隐晦以及潜在的壳体缺陷，无法定量标定执行标准。当壳体缺陷不足以透光或者产生气泡，但是随着使用时间加长，缺陷会越来越脆弱直至崩溃的情况时，现有技术无法检测出来。当壳体缺陷位置比较隐晦，肉眼观察的方向不易发现光斑或者气泡时，也无法检测出不良品。最后，传感器泡水后又要多增加一道无用的烘干工序，浪费生产成本。
公开号为CN212496401U、名称为一种热敏电阻温度传感器总装配设备的专利，包括焊接设备、前组装打码设备、后组装检测设备以及若干线性移动模组；焊接设备包括多段拼接的传输带装置、设于传输带装置上的载具组件、设于载具组件上方的移动焊接装置，前组装打码设备包括依序设于前分度盘周向的内密封圈组装装置、铁壳体点胶装置、用于铆压铁壳体和注塑壳体成型的铁壳体铆压装置，后组装检测设备包括依序设于后分度盘周向的外密封圈组装装置、用于检测温度传感器的绝缘强度性能的耐压测试装置、以及用于检测温度传感器的外部密封性能的气密性检测装置。该方案只是针对耐压做了简单检测，没有细化成轴向和侧向，且测试效率低，无法批量测量。
发明内容
本发明提供了一种NTC汽车水温传感器壳体强度的检测方法及系统，解决了以上所述的温度传感器的强度检测效率低、无法批量测量且测量参数较片面的技术问题。
本发明为解决上述技术问题提供了一种NTC汽车水温传感器壳体强度的检测方法，包括：
装夹固定待测产品；
密封所述待测产品的第二腔体通口，定压气体从所述待测产品的第一腔体通口注入并保压预设时间段以检测气体泄露量；
密封所述待测产品的第一腔体通口，高气压脉冲从所述待测产品的第二腔体通口周期注入以检测壳体的径向耐受力；
同时对所述待测产品的第一腔体通口及第二腔体通口施加压力以检测待测产品的轴向耐压力。
优选地，通过活塞式压塞分别密封所述待测产品的第一腔体通口和第二腔体通口，活塞式压塞内设有通气孔，定压气体或高气压脉冲通过活塞式压塞的通气孔向壳体内注入。
优选地，一次装夹固定多个待测产品，并行同时对多个待测产品进行检测。
优选地，通过气压脉冲控制系统，在4秒内冲击20个循环的高气压脉冲；
然后在10秒内给待测产品的内腔充气使压强达到0.5MPa，保持0.5Mpa压强15秒钟后测出泄漏量，若泄漏量≤0.1ml/min，则认为该待测产品合格。
优选地，利用下式算出等效内容积就能进行泄漏量的换算：
Ve＝Vw+Vt+[Ks×{1+(Vw+Vt)/(Vm+Vt)}+Kw]×(101.3+P)
其中，Ve:等效内容积(mL)，Vw:测试品和配管的内容积(mL)，Vm:标准品和配管的内容积(mL)，Vt:检漏仪内容积(mL)Vt＝11mL，Ks:因压力引起的传感器容积变化率(mL/kPa)，Kw:因压力引起的测试品容积变化率(mL/kPa)，P:测试压(kPa)；
单位时间内的泄漏量与差压之间的关系可用下面公式计算：
Figure BDA0003117616330000031
其中，Q:泄漏量[mL/min]，ΔP:差压[Pa]，Ve:等效内容积[mL]，T:检出时间[s]。
本发明还提供了一种NTC汽车水温传感器壳体强度的检测系统，包括：压力传感器、泄露检测仪、治具、压力机、压脉冲发生装置及气缸；
所述治具用于装夹固定待测产品；
所述气缸用于输出定压气体从所述待测产品的第一腔体通口注入并保压预设时间段，并通过泄露检测仪检测气体泄露量；
所述脉冲发生装置用于周期性输出气压脉冲从所述待测产品的第二腔体通口注入，并通过压力传感器检测待测产品的径向耐受力；
所述压力机用于同时对所述待测产品的第一腔体通口及第二腔体通口施加压力，并通过压力传感器检测待测产品的轴向耐压力。
优选地，所述治具包括机架及活塞式压塞，待测产品装夹固定于机架上，两组活塞式压塞密封分别插入待测产品的第一腔体通口及第二腔体通口，活塞式压塞内设有通孔，气缸及高气压脉冲发生装置分别通过两端的活塞式压塞注入气体。
优选地，所述活塞式压塞包括螺纹接头及橡胶密封头，橡胶密封头通过倒锥形与螺纹接头扣合，橡胶密封头与待测产品密封插接。
优选地，所述橡胶密封头的外壁设有多道密封用环纹。
有益效果：本发明提供了一种NTC汽车水温传感器壳体强度的检测方法及系统，装夹固定待测产品；密封所述待测产品的第二腔体通口，定压气体从所述待测产品的第一腔体通口注入并保压预设时间段以检测气体泄露量；密封所述待测产品的第一腔体通口，高气压脉冲从所述待测产品的第二腔体通口周期注入以检测壳体的径向耐受力；同时对所述待测产品的第一腔体通口及第二腔体通口施加压力以检测待测产品的轴向耐压力。该方案智能化程度高、测试准确度高、可多只同时测量、可定量检测标准的检测系统，有效避免检测标准不可定量、隐晦以及潜缺陷不易察觉、操作不方便、测试效率低等问题，为NTC汽车水温传感器壳体强度的检测提供了方便、快捷、准确的解决方案。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明NTC汽车水温传感器壳体强度的检测方法的原理框图；
图2为本发明NTC汽车水温传感器壳体强度的检测系统的结构图；
图3为本发明NTC汽车水温传感器壳体强度的检测系统的轴向耐压力侧视图；
图4为本发明NTC汽车水温传感器壳体强度的检测系统的活塞式压塞的结构图；
图5为本发明NTC汽车水温传感器壳体强度的检测方法的脉冲充气图。
附图标记说明：机架1，轴向加压气缸2，活塞式压塞3，待测产品4，螺纹接头5，橡胶密封头6。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1至图5所示，本发明提供了一种NTC汽车水温传感器壳体强度的检测方法，包括：
装夹固定待测产品4；
密封所述待测产品4的第二腔体通口，定压气体从所述待测产品4的第一腔体通口注入并保压预设时间段以检测气体泄露量；
密封所述待测产品4的第一腔体通口，高气压脉冲从所述待测产品4的第二腔体通口周期注入以检测壳体的径向耐受力；
同时对所述待测产品4的第一腔体通口及第二腔体通口施加压力以检测待测产品4的轴向耐压力。
通过定制开发特殊结构的活塞式加压塞(后面简称活塞)，轴向压力控制系统(包括轴向加压气缸2)通过活塞给待测产品4提供轴向压力F检测轴向可承受压力，气压脉冲控制系统(包括脉冲发生装置)通过活塞对产品内腔进行高压脉冲冲击检测径向可承受耐受力，定容积泄漏量检测系统(包括泄露检测仪)通过活塞对产品内腔进行充高气压，在保压一段时间后检测泄漏量检测壳体密封性，从三个维度综合判别传感器壳体强度是否足够支撑用户的使用环境，为NTC汽车水温传感器壳体强度的检测提供了方便、快捷、准确的解决方案。
优选的方案，通过活塞式压塞3分别密封所述待测产品4的第一腔体通口和第二腔体通口，活塞式压塞3内设有通气孔，定压气体或高气压脉冲通过活塞式压塞3的通气孔向壳体内注入。由气缸提供压力，通过调节气缸输入口的气压压强来调节气缸输出压力，并且在头部加装压力传感器实时反馈气缸输出压力值。通过专用的脉冲吹气阀，无需任何控制即可产生脉冲，而且脉冲可以根据需要调整，只需供气即形成高压脉冲，并利用脉冲充气形成的峰值压力对传感器内壁反复施加应力，模拟管道“水锤效应”，若传感器内壁不均匀或者有薄弱的位置则会出现应力集中现象而出现裂缝，后续再检测气密性时就可以轻松淘汰出不良品。给传感器内腔充入特定压强值的高压，恒定压强不变保压特定时间，通过高精密设备监测保压阶段气体的泄漏量，再结合传感器内腔容积判断是否合格。
活塞式加压塞是专门新开发的独有结构，在保证密封性的同时兼顾实用性。脉冲吹气阀无需任何控制即可产生脉冲，而且脉冲可以根据需要调整，只需供气即形成高压脉冲，并利用脉冲充气形成的峰值压力对传感器内壁反复施加应力，模拟管道“水锤效应”，这样可以将潜在的缺陷放大，便于淘汰掉潜在风险产品。容积气压泄漏量检测时不管缺陷处多么隐晦都不影响检测结果，更精准的剔除不良品。
该方案涉及的壳体强度检测从三个不同维度综合判别传感器壳体强度是否足够支撑用户的使用环境，即轴向可承受压力、径向可承受耐受力以及壳体密封性。更加全面、更加接近用户真实使用环境。
其中检测标准，轴向压力大小、高压脉冲压强大小、脉冲频率、保压压强、保压时间、容积泄漏量等等关键参数都可以定量去衡量。并且可以根据水温传感器不同使用要求进行调整，确保在符合客户要求的前提下尽量控制生产成本。
优选的方案，一次装夹固定多个待测产品4，并行同时对多个待测产品4进行检测。
在一个具体的实施场景中，工作过程及原理如下：
一次性将12只待测水温传感器产品安装在工装上，启动检测开关，系统启动轴向压力控制系统控制气缸带动活塞式加压塞紧紧的夹紧待测产品4，并通过调节气缸进气口的压强来调整气缸压力：
F＝S*P
S：为气缸活塞面积；
P：进气口压强；
具体地，活塞式加压塞紧紧的夹紧待测产品4后，系统启动气压脉冲控制系统，在4秒内冲击20个循环的高气压脉冲冲击，然后启动定容积泄漏量检测系统在10秒内给产品充气使压强达到0.5MPa，保持0.5Mpa压强15秒钟，最后通过精密气检测试仪测出泄漏量，若泄漏量≤0.1ml/min，则认为该产品合格。
仪器测出的差压可根据BOYLE-CHARLE定律推算出的公式，换算成流量(mL/min)。
(a)BOYLE-CHARLE定律：
BOYLE-CHARLE定律适用于压力(P)和体积(V)的关系。BOYLE-CHARLE定律认为在一定的温度条件下气体的压力和体积的积是一定的。
公式：PV＝一定(P为绝对压力)
用BOYLE-CHARLE定律可导出下列空气泄漏量公式；
泄漏量(ΔVL)＝Ve×ΔP/Patm；
Ve:等效内容积；
ΔP:由于泄漏产生的压力下降；
Patm:大气压；
等效内容积(Ve)指测试回路的内容积中包含了因容积变化等引起差压之后的容积。在泄漏量换算时将等效内容积(Ve)作为泄漏系数使用。
(b)等效内容积的计算公式：
利用下式算出等效内容积就能进行泄漏量的换算。
Ve＝Vw+Vt+[Ks×{1+(Vw+Vt)/(Vm+Vt)}+Kw]×(101.3+P) 公式①；
Ve:等效内容积(mL)；
Vw:测试品和配管的内容积(mL)；
Vm:标准品和配管的内容积(mL)；
Vt：检漏仪内容积(mL)Vt＝11mL；
Ks：因压力引起的传感器容积变化率(mL/kPa)；
Kw：因压力引起的测试品容积变化率(mL/kPa)；
P：测试压(kPa)；
在公式①中，假设测试品和标准品的内容积(包含管路)相同，并且在检出中没有因加压而引起的内容积变化，那么可导出公式②。
Ve＝Vw+Vt+0.01(101.3+P) 公式②；
Vw＝Vm；
Ks＝0.005[mL/kPa](实测值)；
Kw＝0[mL/kPa](假设测试中测试品无容积变形)；
Ks{1+(Vw+Vt)/(Vm+Vt)}+Kw＝2Ks＝0.01[mL/kPa]
(c)泄漏量的换算公式：
单位时间内的泄漏量与差压之间的关系可用下面公式计算。
Figure BDA0003117616330000101
Q：泄漏量[mL/min]
ΔP：差压[Pa]
Ve：等效内容积[mL]
T：检出时间[s]
检漏仪使用标准大气压来进行这项计算。如果测试时的大气压是标准大气压，即1.013×105Pa、气温是标准的20℃，则可以算出标准状态下的单位时间内的泄漏量。
本发明实施例还提供了一种NTC汽车水温传感器壳体强度的检测系统，包括：压力传感器、泄露检测仪、治具、压力机、压脉冲发生装置及气缸；
所述治具用于装夹固定待测产品4；
所述气缸用于输出定压气体从所述待测产品4的第一腔体通口注入并保压预设时间段，并通过泄露检测仪检测气体泄露量；
所述脉冲发生装置用于周期性输出气压脉冲从所述待测产品4的第二腔体通口注入，并通过压力传感器检测待测产品4的径向耐受力；
所述压力机用于同时对所述待测产品4的第一腔体通口及第二腔体通口施加压力，并通过压力传感器检测待测产品4的轴向耐压力。
所述治具包括机架1及活塞式压塞3，待测产品4装夹固定于机架1上，两组活塞式压塞3密封分别插入待测产品4的第一腔体通口及第二腔体通口，活塞式压塞3内设有通孔，气缸及高气压脉冲发生装置分别通过两端的活塞式压塞3注入气体。
如图4所示，定制开发特殊结构的活塞式加压塞，结构分为2部分，一是铜制螺纹通孔接头，二是环纹高弹橡胶密封头6；橡胶密封头6通过倒锥形与螺纹接头5扣合，方便磨损后更换，橡胶密封头6上设计3道半径r＝1mm环纹，方便插拔的同时兼顾密封性。并且是可拆卸式的方便磨损后更换。
如图5所示，脉冲充气阀工作时产生的气压脉冲并非恒定的值，会产生一个大于输入气压的峰值气压，这样可以更好的模拟管道“水锤效应”对传感器壳体的冲击。脉冲充气阀工作时无需外加其他控制电路，供气即可工作产生所需要频率的气压脉冲。脉冲充气阀，工作时产生的气压脉冲产生的峰值气压，可以更好的模拟管道“水锤效应”对传感器壳体的冲击。并且工作时无需外加其他控制电路，供气即可工作产生所需要频率的气压脉冲。
本发明的有益效果：本发明克服原有测试技术中的检测标准不可定量、隐晦以及潜在缺陷不易察觉、操作不方便、测试效率低的问题，重新设计制造出一套智能化程度高、测试准确度高、可多只同时测量、可定量检测标准的检测系统，为NTC汽车水温传感器壳体强度的检测提供了方便、快捷、准确的解决方案。检测系统涉及的壳体强度检测从三个不同维度综合判别传感器壳体强度是否足够支撑用户的使用环境，即轴向可承受压力、径向可承受耐受力以及壳体密封性。更加全面、更加接近用户真实使用环境。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种NTC汽车水温传感器壳体强度的检测方法，其特征在于，包括：
装夹固定待测产品；
密封所述待测产品的第二腔体通口，定压气体从所述待测产品的第一腔体通口注入并保压预设时间段以检测气体泄露量；
密封所述待测产品的第一腔体通口，高气压脉冲从所述待测产品的第二腔体通口周期注入以检测壳体的径向耐受力；
同时对所述待测产品的第一腔体通口及第二腔体通口施加压力以检测待测产品的轴向耐压力。
2.根据权利要求1所述的NTC汽车水温传感器壳体强度的检测方法，其特征在于，通过活塞式压塞分别密封所述待测产品的第一腔体通口和第二腔体通口，活塞式压塞内设有通气孔，定压气体或高气压脉冲通过活塞式压塞的通气孔向壳体内注入。
3.根据权利要求1所述的NTC汽车水温传感器壳体强度的检测方法，其特征在于，一次装夹固定多个待测产品，并行同时对多个待测产品进行检测。
4.根据权利要求1所述的NTC汽车水温传感器壳体强度的检测方法，其特征在于，通过气压脉冲控制系统，在4秒内冲击20个循环的高气压脉冲；
然后在10秒内给待测产品的内腔充气使压强达到0.5MPa，保持0.5Mpa压强15秒钟后测出泄漏量，若泄漏量≤0.1ml/min，则认为该待测产品合格。
5.根据权利要求4所述的NTC汽车水温传感器壳体强度的检测方法，其特征在于，利用下式算出等效内容积就能进行泄漏量的换算：
Ve＝Vw+Vt+[Ks×{1+(Vw+Vt)/(Vm+Vt)}+Kw]×(101.3+P)
其中，Ve:等效内容积(mL)，Vw:测试品和配管的内容积(mL)，Vm:标准品和配管的内容积(mL)，Vt:检漏仪内容积(mL)Vt＝11mL，Ks:因压力引起的传感器容积变化率(mL/kPa)，Kw:因压力引起的测试品容积变化率(mL/kPa)，P:测试压(kPa)；
单位时间内的泄漏量与差压之间的关系可用下面公式计算：
Figure FDA0003117616320000021
其中，Q:泄漏量[mL/min]，ΔP:差压[Pa]，Ve:等效内容积[mL]，T:检出时间[s]。
6.一种NTC汽车水温传感器壳体强度的检测系统，其特征在于，包括：压力传感器、泄露检测仪、治具、压力机、压脉冲发生装置及气缸；
所述治具用于装夹固定待测产品；
所述气缸用于输出定压气体从所述待测产品的第一腔体通口注入并保压预设时间段，并通过泄露检测仪检测气体泄露量；
所述脉冲发生装置用于周期性输出气压脉冲从所述待测产品的第二腔体通口注入，并通过压力传感器检测待测产品的径向耐受力；
所述压力机用于同时对所述待测产品的第一腔体通口及第二腔体通口施加压力，并通过压力传感器检测待测产品的轴向耐压力。
7.根据权利要求6所述的NTC汽车水温传感器壳体强度的检测系统，其特征在于，所述治具包括机架及活塞式压塞，待测产品装夹固定于机架上，两组活塞式压塞密封分别插入待测产品的第一腔体通口及第二腔体通口，活塞式压塞内设有通孔，气缸及高气压脉冲发生装置分别通过两端的活塞式压塞注入气体。
8.根据权利要求7所述的NTC汽车水温传感器壳体强度的检测系统，其特征在于，所述活塞式压塞包括螺纹接头及橡胶密封头，橡胶密封头通过倒锥形与螺纹接头扣合，橡胶密封头与待测产品密封插接。
9.根据权利要求8所述的NTC汽车水温传感器壳体强度的检测系统，其特征在于，所述橡胶密封头的外壁设有多道密封用环纹。
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