一种用于氦质谱检漏测试系统的氦气浓度检测控制装置

技术领域

本发明涉及氦质谱检漏测试设备领域，具体为一种用于氦质谱检漏测试系统的氦气浓度检测控制装置。

背景技术

氦气浓度是氦质谱检漏中常用的术语，氦质谱检漏测试系统是汽车零部件、制冷零部件生产过程中进行密封性检测所必须的一种专用设备。其工作原理是，将被测试的零部件放入真空系统中，对零部件充入氦气或氦氮混合气体，检测零部件的密封性。当被测试零部件密封性存在缺陷时，充入的氦气或氦氮混合气体会泄漏到真空系统，与真空系统相连的氦质谱检漏仪检测泄漏的氦气量，从而实现对零部件的密封性的检测。

由于在氦质谱检漏测试过程中需要使用氦气，并且氦气是一种价格较贵的稀有气体。因此，氦质谱检漏测试系统一般需要配置氦气比例配气及回收装置使用。为了保证氦质谱检漏测试数据的准确，测量并控制氦气的浓度便成为必须的手段。

目前现有的氦质谱检漏测试系统配置的氦气浓度测量装置大多数采用热传导型氦气浓度测量仪，传感器的灵敏度低，测量时管道氦气流量需要达到5～6(L/min)，测量氦气用量大，并缺少氦气配气比例控制功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于氦质谱检漏测试系统的氦气浓度检测控制装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于氦质谱检漏测试系统的氦气浓度检测控制装置，包括检测箱，所述检测箱顶部设置有用于放置氦气回收瓶的安装槽，其内部设置有多个配电柜，检测箱中部安装氦气浓度检测控制仪，其外侧面设置有操控面板；所述氦气浓度检测控制仪内部集成设置有混合氦气取样阀、稳压控制阀、微流量控制阀、氦气浓度传感器、数据输出模块、进气端口、排气端口、数据显示器、信号放大器、数据处理器、控制触点及控制信号输出端口和电源装置，电源装置为氦气浓度检测控制仪内的各电器元件进行供电；所述氦气浓度传感器包括恒温控制结构和传感器本体。

优选的，所述混合氦气取样阀的输入端与进气端口连接，其输出端与氦气浓度传感器连接，稳压控制阀和微流量控制阀依次安装在混合氦气取样阀与氦气浓度传感器之间的管路上，氦气浓度传感器的输出端与排气端口连接。

优选的，所述氦气浓度传感器的信号输出端连接至数据输出模块，数据输出模块的信号输出端连接至数据处理器，数据处理器分别与数据显示器、控制触点及控制信号输出端口连接，数据处理器将处理后的数据经信号放大器放大后发送至数据显示器。

优选的，所述操控面板上设置有显示屏，数据显示器的输出端与显示屏连接。

优选的，所述传感器本体由两根微电流热电偶丝与两个标准电阻组成的惠士通电桥构成，恒温控制结构包括包覆在传感器本体外部的保温壳和恒温控制器，该保温壳由双层结构的保温层以及设置在两保温层之间的电加热管构成，恒温控制器与电加热管的控制端连接，恒温控制器由操控面板进行控制。

优选的，所述氦气浓度检测控制仪通过控制触点及控制信号输出端口与上位机连接，用于远程控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明可安装在氦质谱检漏测试系统的氦气配气回收装置中使用，并且可以在其它需要检测氦气浓度的系统中使用，应用于氦气氮气混合气体的氦气浓度自动测量及配气比例的自动控制，通过测量氦气浓度值，可以控制配气管道的氦气输入阀门和氮气输入阀门开关，从而实现控制系统要求的混合氦气浓度仪器自动实时测量系统氦气浓度，自动实时控制系统氦气浓度，测量氦气浓度值准确度高，控制系统氦气配气比例精准，并有效控制系统氦气损耗。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的氦气浓度检测控制仪的具体结构示意图；

图3为本发明的氦气浓度传感器的具体结构示意图。

图中：1、检测箱；2、安装槽；3、配电柜；4、氦气浓度检测控制仪；5、操控面板；6、混合氦气取样阀；7、稳压控制阀；8、微流量控制阀；9、氦气浓度传感器；10、数据输出模块；11、进气端口；12、排气端口；13、数据显示器；14、信号放大器；15、数据处理器；16、控制触点及控制信号输出端口；17、电源装置；18、传感器本体；19、保温层；20、电加热管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种用于氦质谱检漏测试系统的氦气浓度检测控制装置，包括检测箱1，所述检测箱1顶部设置有用于放置氦气回收瓶的安装槽2，其内部设置有多个配电柜3，检测箱1中部安装氦气浓度检测控制仪4，其外侧面设置有操控面板5；所述氦气浓度检测控制仪4内部集成设置有混合氦气取样阀6、稳压控制阀7、微流量控制阀8、氦气浓度传感器9、数据输出模块10、进气端口11、排气端口12、数据显示器13、信号放大器14、数据处理器15、控制触点及控制信号输出端口16和电源装置17，电源装置17为氦气浓度检测控制仪4内的各电器元件进行供电；所述氦气浓度传感器9包括恒温控制结构和传感器本体18。

进一步的，所述混合氦气取样阀6的输入端与进气端口11连接，其输出端与氦气浓度传感器9连接，稳压控制阀7和微流量控制阀8依次安装在混合氦气取样阀6与氦气浓度传感器9之间的管路上，氦气浓度传感器9的输出端与排气端口12连接。

进一步的，所述氦气浓度传感器9的信号输出端连接至数据输出模块10，数据输出模块10的信号输出端连接至数据处理器15，数据处理器15分别与数据显示器13、控制触点及控制信号输出端口16连接，数据处理器15将处理后的数据经信号放大器14放大后发送至数据显示器13。

进一步的，所述操控面板5上设置有显示屏，数据显示器13的输出端与显示屏连接。

进一步的，所述传感器本体18由两根微电流热电偶丝与两个标准电阻组成的惠士通电桥构成，恒温控制结构包括包覆在传感器本体18外部的保温壳和恒温控制器，该保温壳由双层结构的保温层19以及设置在两保温层19之间的电加热管20构成，恒温控制器与电加热管20的控制端连接，恒温控制器由操控面板5进行控制。

进一步的，所述氦气浓度检测控制仪4通过控制触点及控制信号输出端口16与上位机连接，用于远程控制。

工作原理：不同比例的氦气氮气混合气体经进气端口11流过安装有氦气浓度传感器9的管道，且在进气端口11与氦气浓度传感器9之间的管道上依次设置混合氦气取样阀6、稳压控制阀7和微流量控制阀8，三者构成混合氦气微量进样器，有效控制氦气的进样量，微流量氦气进样，减少传感器氦气取样量，避免过多氦气的取样排放影响氦质谱检漏的背景环境氦气本底值。

氦气进入氦气浓度传感器9内，所述传感器本体18由两根微电流热电偶丝与两个标准电阻组成的惠士通电桥构成，热电偶在恒定电流作用下，由于不同比例的氦气氮气混合气体的温度特性不同，将引起热电偶的电阻值的变化，从而在热电偶二端产生不同的电位差。通过数据处理器15测量这个电位差值可以确定流过管道的不同比例的氦气氮气混合气体的氦气浓度值。通过数据处理器15测量氦气浓度值，可以控制配气管道的氦气输入阀门和氮气输入阀门开关，从而实现控制系统要求的混合氦气浓度。

氦气浓度传感器9的恒温控制结构包括包覆在传感器本体18外部的保温壳和恒温控制器，该保温壳由双层结构的保温层19以及设置在两保温层19之间的电加热管20构成，恒温控制器与电加热管20的控制端连接，恒温控制器由操控面板5进行控制，检测时，传感器本体18的氦气敏感度高，取样的氦气流量仅需5～10(ml/min)；恒温控制结构控制传感器本体18工作在恒温条件下，降低感应信号漂移，减少传感器本体18因环境温度的变化造成感应信号的失真，确保氦气浓度测量准确。

数据输出模块10、数据显示器13、信号放大器14、数据处理器15、控制触点及控制信号输出端口16构成氦气浓度检测控制装置的氦气浓度显示控制器，可将微信号高精度放大，实时数据处理，实时数值显示，实时反馈控制氦气浓度，并由上位机实现远程检测控制。

值得注意的是：整个装置通过操控面板5和上位机对其实现控制，由于控制按钮匹配的设备为常用设备，属于现有成熟技术，在此不再赘述其电性连接关系以及具体的电路结构。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。