氣體密封性能檢測(cè)原理

理想氣體狀態(tài)方程

在普通物理學(xué)的概念上，通常何物質(zhì)都具有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)，而氣態(tài)是物質(zhì)存在的各狀態(tài)中較殊的狀態(tài)，它本身既無(wú)定形狀、也無(wú)定體積，它的形狀和體積取決于盛裝氣體的容器。意數(shù)量的氣體都能被無(wú)限地膨脹而充滿于何形狀大小的容器之中。

為了對(duì)氣體行客觀細(xì)致的研究，需要對(duì)客觀氣體分子行些假設(shè)限定，這些經(jīng)過(guò)限定了的氣體稱為"理想氣體"。而描述"理想氣體"狀態(tài)變化規(guī)律的數(shù)學(xué)議程式，稱為"理想氣體的狀態(tài)方程"。即:

PV/T=R

式中R是氣體普適常量，即對(duì)所有氣體均普遍適用的常量。

對(duì)于質(zhì)量為M，分子量為μ的氣體，則表述為:

PV=M/RT

式中常量R的數(shù)值取決于P，V，T等所用的單位。在際單位制中，P的單位用Pa，V用m3，T用K，則R=8.314J/K.mol。

蓋·呂薩克定律

從理想氣體狀態(tài)方程可以推導(dǎo)出，定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，它的體積跟熱力學(xué)溫度成正比。

即:若P1=P2,則:V1/T1=V2/T2

上式中P1、V1、T1表示氣體在初始狀態(tài)下的壓力、體積和溫度;P2、V2、T2表示該氣體在zui終狀態(tài)下的壓力，體積和溫度。這個(gè)方程表明定質(zhì)量的氣體，不管其狀態(tài)如何變化，它的壓強(qiáng)和體積的乘積除了溫度，所得之商始終保持不變。這就是采用氣體對(duì)件行密封性能檢測(cè)的基本原理。

件泄漏檢測(cè)和判定

假設(shè)有個(gè)被測(cè)件(或物體)的內(nèi)腔容積是V，腔內(nèi)壓力是P，在溫度恒定的情況下，經(jīng)過(guò)幾秒或幾十秒后，它的內(nèi)腔容積沒(méi)有變化，而腔內(nèi)壓力下降了個(gè)確定值△P，這時(shí)我們就可以判定該件氣體密封性能不好，或者叫做"有泄漏件"。否則認(rèn)為該被檢測(cè)件氣體密封性能良好或叫做"無(wú)泄漏件"。在實(shí)際業(yè)過(guò)程中，無(wú)泄漏件是少的。在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，通?？偸歉鶕?jù)該件具體的應(yīng)用環(huán)境條件和狀態(tài)給出個(gè)允許泄漏值，當(dāng)件泄漏值小于該值時(shí)則認(rèn)為該件"無(wú)泄漏"稱為合格品。只有件泄漏值大于該值時(shí)才認(rèn)為"不合格"或"嚴(yán)重泄漏"。

漏孔、漏率和漏率的際單位

件有泄漏，定有"漏孔"。這里通常的漏孔是非常微小的，其截面形狀也各不相同，漏孔漏氣的路徑也各式各樣。

漏孔經(jīng)常出現(xiàn)在物質(zhì)組織疏松、裂紋、裂隙、應(yīng)力集中、彎折、可拆卸等件。大多數(shù)是由于不合理，結(jié)構(gòu)不合理、安裝不合理等原因成的。

漏孔的幾何尺寸是很微小的，因此它不能用我們的肉眼所覺(jué)察，漏氣路徑又各式各樣，截面形狀又很復(fù)雜，所以漏孔的大小難用它的幾何尺寸來(lái)度量。

由氣體定律PV=M/RT可知，當(dāng)溫度定時(shí)，氣體的質(zhì)量可以用氣體的壓強(qiáng)和體積的乘積PV(即氣體量)來(lái)表示，而PV又是容易測(cè)量的，所以"漏孔"的大小可以用單位時(shí)間泄漏的氣體量(PV)來(lái)表示，稱為漏率。其物理意義為:壓強(qiáng)x體積/時(shí)間。漏率的際單位為"瓦"(W)或Pa.m3/s。1W=1Pa.m3/S=103Pa.L/S=7.5Torr.L/S。漏孔的漏率也就是通過(guò)漏孔的氣體量，這個(gè)氣體量受環(huán)境溫度、漏孔兩端的壓差(即件內(nèi)外壓差)和氣體各類等因素的影響。從漏率單位的量綱我們可以看到:由于1Pa=1N/m2，1J=1N.m;因此1Pa.m3/S=1J/S=1W。

由此可見(jiàn)PV單位表示的量本質(zhì)上就是單位時(shí)間穿過(guò)某截面的能量，它并不是氣體分子本身攜帶的動(dòng)能或位能，而是使氣體分子通過(guò)某截面動(dòng)所需的能量。

氣密儀檢測(cè)作原理

氣密儀根據(jù)檢測(cè)方式不同主要可分為直壓式和差壓式兩大類。

當(dāng)談到為產(chǎn)品做微量檢測(cè)時(shí)，我們可能會(huì)想到稱量用的天平。

直壓方式檢測(cè)相當(dāng)于用電子天平行微量稱量。若有個(gè)充滿氣的氣(相當(dāng)于被測(cè)件)，在電子天平上稱出質(zhì)量后，若氣(被測(cè)件)有泄漏則電子天平稱出的質(zhì)量會(huì)減少，這兩次稱量有質(zhì)量差，這個(gè)質(zhì)量差就是氣(被測(cè)件)的泄漏量。

直壓方式檢測(cè)泄漏的過(guò)程與此為相似:

直壓型氣密儀檢測(cè)操作過(guò)程是這樣的:對(duì)件的被測(cè)容腔在定壓力條件下(具體壓力參數(shù)由線檢測(cè)規(guī)程決定)行充氣、保持定時(shí)間后，切斷被測(cè)件和氣源的并記錄下此時(shí)的壓力示值，經(jīng)過(guò)定時(shí)間(數(shù)秒或數(shù)十秒)后，再次讀取壓力示值并和前次記錄的壓力示值行。若被測(cè)容腔有泄漏，則兩次壓力示值有個(gè)差值。此差值大小反映件在檢測(cè)時(shí)間周期內(nèi)的泄漏狀態(tài)，差值越大表示件泄漏越嚴(yán)重。只要此差值在允許范圍內(nèi)，即可認(rèn)為被測(cè)件合格。反之，為不合格。

差壓方式檢測(cè)相當(dāng)于杠桿天平稱量。天平端放有"基準(zhǔn)砝碼(參考物)"，另端放入待檢零件，不斷的增減零件的數(shù)量使天平達(dá)到平衡時(shí)，砝碼(參考物)的質(zhì)量即為零件的質(zhì)量。

氣體密封性能檢測(cè)儀的基本作原理同天平樣，端是基準(zhǔn)參考物(標(biāo)準(zhǔn)品)，另端是被測(cè)零件(被測(cè)品)。但是，其測(cè)量順序與天平正好相反，基準(zhǔn)參考物與被測(cè)件兩邊同時(shí)充入相同壓力的空氣，使"天平"--差壓傳感器兩端平衡。如果被測(cè)件有泄漏，即使是微小泄漏，"天平"也將失去平衡，從而檢測(cè)出兩端因泄漏而產(chǎn)生的差壓。氣體密封性能檢測(cè)儀將根據(jù)差壓的變化測(cè)出件的具體泄漏量，然后判斷被測(cè)件是否合格，并將這些信息傳送給操作人員。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)品與被測(cè)件形狀、大小都相同，并且檢測(cè)過(guò)程中，兩端的外環(huán)境狀況樣，所以這種測(cè)試方法可以消除溫度、振動(dòng)等環(huán)境因素的影響，得到度的測(cè)量結(jié)果。

直壓型氣密儀和差壓型氣密儀的檢測(cè)原理是相同的，它們的主要差別是檢測(cè)方式不同。

差壓型氣密儀的檢測(cè)操作過(guò)程和直壓型的差別主要是利用"標(biāo)準(zhǔn)品"作為參照物在相同的過(guò)程和狀態(tài)條件下，被測(cè)件與"標(biāo)準(zhǔn)品"的差異來(lái)判斷被測(cè)件是否合格。其檢測(cè)過(guò)程如下:

在氣密儀標(biāo)示的標(biāo)準(zhǔn)品端接上標(biāo)準(zhǔn)品(標(biāo)準(zhǔn)品可以是個(gè)被用多種方法檢測(cè)合格并被確認(rèn)為可以作為衡量其他與之相同的被測(cè)件標(biāo)準(zhǔn)的件或定制品)，然后同時(shí)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)品與被測(cè)件容腔充氣(充氣壓力、時(shí)間等參數(shù)由程確定)，經(jīng)過(guò)段數(shù)秒或數(shù)十秒的平衡時(shí)間后，將標(biāo)準(zhǔn)品與件被測(cè)容腔隔斷行數(shù)秒或數(shù)十秒的壓力監(jiān)視后二者的壓力示值差，這個(gè)壓力差就是件被測(cè)容腔的壓力泄漏值，若其值在允許范圍內(nèi)則認(rèn)為被測(cè)品合格，否則判為不合格。