具有泄压保护功能的气密性检测装置

技术领域

本发明涉及压力检测技术领域，特别是一种具有泄压保护功能的气密性检测装置。

背景技术

对于具有密闭容积的工件进行密封性检测是确保其质量和生产安全的重要手段，在车用压力传感器等领域出厂要求对每个产品都要进行气密性检测。气压式气密性检测又可以分为直压式和差压式两种检测法。这两种方法一般都是采用检测被检测工件的内部压力变化来计算泄漏流量，直压法成本较低，但在测试气压较高的情况下，精度难以提高，容易出现误判的情况；为提高测试精度，可以采用小量程的差压变送器探测被测工件和标准容器的差压，采用差压法来提高精度，保证测试的准确性。但在较高压力测试过程中，一旦出现被测工件泄漏过大的情况，被测工件和标准容器的差压很容易超过小量程差压变送器的允许耐压值，导致差压变送器性能下降或损坏。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种能够保护差压变送器、延长使用寿命的具有泄压保护功能的气密性检测装置，以解决上述问题。

一种具有泄压保护功能的气密性检测装置，包括依次连接的气源、充气阀、均衡供气气室、压力开关，与均衡供气气室连接的标准容器及目标容器，以及连接于均衡供气气室与标准容器之间的第一测漏阀、连接于均衡供气气室与目标容器之间的第二测漏阀，连接于标准容器与目标容器之间的平衡阀、差压变送器及差压开关，以及与压力开关、充气阀、第一测漏阀、第二测漏阀、平衡阀、差压变送器及差压开关均连接的具有泄压保护功能的气密性检测电路；差压变送器及差压开关的气路的H端与标准容器的气路相连，差压变送器及差压开关的气路的L端与目标容器的气路连接。

进一步地，所述标准容器与目标容器的形状及容量均相同，标准容器无泄漏。

进一步地，所述均衡供气气室具有一个入口及两个出口，充气阀与入口连接，标准容器通过第一测漏阀与一个出口连接，目标容器通过第二测漏阀与另一个出口连接。

进一步地，所述入口位于均衡供气气室的第一侧的中部，两个出口分别位于均衡供气气室的第二侧的两侧。

进一步地，所述具有泄压保护功能的气密性检测电路包括电源模块、控制器模块、按键输入模块、压力开关输入电路、差压开关输入电路、显示屏驱动电路、结果指示电路、AD转换模块、充气阀驱动电路、第一测漏阀驱动电路、第二测漏阀驱动电路、平衡阀驱动电路；控制器模块与电源模块、按键输入模块、压力开关输入电路、差压开关输入电路、显示屏驱动电路、结果指示电路、AD转换模块、充气阀驱动电路、第一测漏阀驱动电路、第二测漏阀驱动电路、平衡阀驱动电路均连接；按键输入模块与一启动按键连接，压力开关输入电路与压力开关的输出端连接，差压开关输入电路与差压开关的输出端连接，显示屏驱动电路用于驱动一显示屏，第一测漏阀驱动电路用于驱动第一测漏阀，第二测漏阀驱动电路用于驱动第二测漏阀，平衡阀驱动电路用于驱动平衡阀，AD转换模块与差压变送器连接。

进一步地，所述均衡供气气室内的气压值在预定时间内达到预定值时，压力开关发出第一检测信号，未达到预定值时，压力开关不发出第一检测信号。

进一步地，经过预定的延迟时间后，控制器模块未接收到第一检测信号时，控制器模块控制充气阀、第一测漏阀、第二测漏阀关闭；控制器模块接控制结果指示电路指示工作异常，同时打开平衡阀。

进一步地，所述差压变送器检测标准容器与目标容器之间的压差值，控制器模块通过AD转换模块读取差压变送器侦测的压差值。

进一步地，在气密性检测过程中，差压开关在压差值超过预定压差值时发出第二检测信号，控制器模块接收到第二检测信号后控制结果指示该目标容器的气密性检测不合格，同时打开平衡阀。

与现有技术相比，本发明的具有泄压保护功能的气密性检测装置包括依次连接的气源、充气阀、均衡供气气室、压力开关，与均衡供气气室连接的标准容器及目标容器，以及连接于均衡供气气室与标准容器之间的第一测漏阀、连接于均衡供气气室与目标容器之间的第二测漏阀，连接于标准容器与目标容器之间的平衡阀、差压变送器及差压开关，以及与压力开关、充气阀、第一测漏阀、第二测漏阀、平衡阀、差压变送器及差压开关均连接的具有泄压保护功能的气密性检测电路；差压变送器及差压开关的气路的H端与标准容器的气路相连，差压变送器及差压开关的气路的L端与目标容器的气路连接。如此能够保护差压变送器、延长使用寿命。

附图说明

以下结合附图描述本发明的实施例，其中：

图1为本发明提供的具有泄压保护功能的气密性检测装置的方框示意图。

图2为本发明提供的具有泄压保护功能的气密性检测电路的局部电路示意图。

图3为本发明提供的具有泄压保护功能的气密性检测电路的局部电路示意图。

具体实施方式

以下基于附图对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。

请参考图1，本发明提供的具有泄压保护功能的气密性检测装置包括依次连接的气源1、充气阀2、均衡供气气室3、压力开关SP1，与均衡供气气室3连接的标准容器51及目标容器52，以及连接于均衡供气气室3与标准容器51之间的第一测漏阀41、连接于均衡供气气室3与目标容器52之间的第二测漏阀42，连接于标准容器51与目标容器52之间的平衡阀6、差压变送器7及差压开关SP2，以及与压力开关SP1、充气阀2、第一测漏阀41、第二测漏阀42、平衡阀6、差压变送器7及差压开关SP2均连接的具有泄压保护功能的气密性检测电路。

均衡供气气室3具有一个入口及两个出口，充气阀2与入口连接，标准容器51通过第一测漏阀41与一个出口连接，目标容器52通过第二测漏阀42与另一个出口连接。

入口位于均衡供气气室3的第一侧的中部，两个出口分别位于均衡供气气室3的第二侧的两侧。

充气阀2用于将气源1内的气体充入到均衡供气气室3中。

第一测漏阀41及第二测漏阀42分别设置于一第一连通管及第二连通管上。第一测漏阀41用于控制第一连通管的通断，第二测漏阀42用于控制第二连通管的通断。

压力开关SP1用于检测均衡供气气室3内的气压值，当气压值在预定时间内达到预定值时发出第一检测信号，未达到预定值时不发出第一检测信号。

差压变送器7用于检测标准容器51与目标容器52之间的压差值。

差压开关SP2在压差值超过预定压差值时发出第二检测信号。

差压变送器7及差压开关SP2的气路均具有H端及L端，差压变送器7及差压开关SP2的气路的H端与标准容器51的气路相连，差压变送器7及差压开关SP2的气路的L端与目标容器52的气路连接。

标准容器51与目标容器52的形状及容量均相同，标准容器51无泄漏。

平衡阀6用于连通标准容器51与目标容器52，使得两者的气压趋同，以减少两者的压差值。

具有泄压保护功能的气密性检测电路包括电源模块10、控制器模块20、按键输入模块31、压力开关输入电路32、差压开关输入电路33、显示屏驱动电路40、结果指示电路60、AD转换模块70、充气阀驱动电路81、第一测漏阀驱动电路82、第二测漏阀驱动电路83、平衡阀驱动电路84。

控制器模块20与电源模块10、按键输入模块31、压力开关输入电路32、差压开关输入电路33、显示屏驱动电路40、结果指示电路60、AD转换模块70、充气阀驱动电路81、第一测漏阀驱动电路82、第二测漏阀驱动电路83、平衡阀驱动电路84均连接。

按键输入模块31与一启动按键BT1连接，压力开关输入电路32与压力开关SP1的输出端连接，差压开关输入电路33与差压开关SP2的输出端连接，显示屏驱动电路40用于驱动一显示屏50，第一测漏阀驱动电路82用于驱动第一测漏阀41，第二测漏阀驱动电路83用于驱动第二测漏阀42，平衡阀驱动电路84用于驱动平衡阀6。AD转换模块70与差压变送器7连接，用于将差压变送器7接收的模拟信号转换为数字信号并发送给控制器模块20。

显示屏50可为触摸显示屏。

工作时，当目标容器和气路连接准备好以后，按下启动按键BT1，控制器模块20接收到启动信号后，开始启动对目标容器52的气密性检测，控制充气阀2、第一测漏阀41、第二测漏阀42打开，控制平衡阀6关闭，并清空数据，如上次的测量结果。

气源1向均衡供气气室3供气。

均衡供气气室3同时向标准容器51及目标容器52供气。

当均衡供气气室3内的气压值在预定时间内达到预定值时，压力开关SP1发出第一检测信号，表示均衡供气气室3无泄漏；若均衡供气气室3内的气压值在预定时间内未达到预定值时，压力开关SP1未发出第一检测信号，说明均衡供气气室3或目标容器52存在明显泄漏。控制器模块20未接收到第一检测信号后控制结果指示电路60指示工作异常，同时打开平衡阀6。

经过预定的延迟时间后且控制器模块20接收到第一检测信号时，控制器模块20控制充气阀2、第一测漏阀41、第二测漏阀42关闭。

再经过预定的缓冲时间后，差压变送器7检测标准容器51与目标容器52之间的压差值，并将压差值发送给控制器模块20。控制器模块20通过AD转换模块70读取差压变送器7侦测的第一压差值P1，当第一压差值P1小于0时，取P1为0。

再经过预定的保载时间后，控制器模块20通过AD转换模块70读取差压变送器7侦测的第二压差值P2，当第二压差值P2小于0时，取P2为0。

控制器模块20计算第二压差值P2与第一压差值P1之间的差值，得到气压误差值P3＝P2-P1，当P3小于0时，取P3为0。

控制器模块将气压误差值P3与一预定误差值进行比较，若气压误差值P3大于预定误差值，说明气体泄漏较为严重，预定误差值可取均衡供气气室预定气压值的0.01％到3％之间，则控制结果指示电路指示该目标容器的气密性检测不合格，指示不合格可点亮红灯，否则，说明气体泄漏小或没有，则控制结果指示电路指示该目标容器的气密性检测合格，指示合格可点亮绿灯，同时打开平衡阀，该目标容器的气密性检测结束。

同时，气密性检测启动后，差压开关SP2在压差值超过预定压差值时发出第二检测信号，控制器模块20接收到第二检测信号后控制结果指示电路60指示工作异常(具体为目标容器52的泄漏量过大，气密性检测不合格)，同时打开平衡阀6。

显示屏50用于显示差压变送器7检测的压差值，以及整体的工作参数及工作状态等。

请参考图2，电源模块10包括电源接头J1、第一二极管D1、第一电容C1、第二电容C2、第一指示灯LT1、第一电阻R1、第一保险丝F1、第一电源模块芯片U1、第三电容C3、第四电容C4、第二保险丝F2、第二电源模块芯片U2、第一电感L1、第二电感L2、第五电容C5、第六电容C6、第三保险丝F3、第三电源模块芯片U3、第七电容C7、第八电容C8、第二指示灯LT2及第二电阻R2。

电源接头J1的正极与第一二极管D1的阳极连接，第一二极管D1的阴极通过第二电容C2接地；电源接头J1的负极接地，并通过第一电容C1与第一二极管D1的阴极连接；第一二极管D1的阴极用于输出24V直流电源。

第一电源模块U1的正极输入端通过第一保险丝F1与第一二极管D1的阴极连接，负极输入端接地，正极输出端通过第四电容C4接地，负极输出端接地，并通过第三电容C3与正极输出端连接；第二电源模块U2的正极输入端通过第二保险丝F2与第一二极管D1的阴极连接，负极输入端接地，正极输出端通过第一电感L1及第六电容C4接地，负极输出端通过第二电感L2接地，并通过第五电容C5与正极输出端连接；第三电源模块U3的正极输入端通过第三保险丝F3与第一二极管D1的阴极连接，负极输入端接地，正极输出端通过第八电容C8接地，负极输出端接地，并通过第七电容C7与正极输出端连接。

第一电源模块U1的正极输出端用于输出12V直流电源；第二电源模块U2的正极输出端用于输出5V直流电源；第三电源模块U3的正极输出端用于输出3.3V直流电源。

第一电源模块U1、第二电源模块U2及第三电源模块U3的型号均采用MP1584构成的降压模块。

第一指示灯LT1的阳极与第一二极管D1的阴极连接，阴极通过第一电阻R1接地；第二指示灯LT2的阳极与第三电源模块U3的正极输出端连接，阴极通过第二电阻R2接地。

控制器模块20包括单片机U4、第三电阻R3、晶体振荡器Y1、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第四电阻R4、第五电阻R5、SWD调试接口P1。

单片机U4的型号为STM32F103R8T6，其具有模拟供电端VDDA、模拟接地端VSSA、第一数字供电端VDD1、第一数字接地端VSS1、第二数字供电端VDD2、第二数字接地端VSS2、第三数字供电端VDD3、第三数字接地端VSS3、启动端BOOT、备份供电端VBAT、晶振输入端OSC-IN、晶振输出端OSC-OUT、复位端RST32、第一A通道口PA1、第二A通道口PA2、第四A通道口PA4、第五A通道口PA5、第六A通道口PA6、第七A通道口PA7、第十三A通道口PA13、第十四A通道口PA14、第零B通道口PB0、第一B通道口PB1、第二B通道口PB2、第十B通道口PB10、第十一B通道口PB11、第十二B通道口PB12、第零C通道口PC0、第一C通道口PC1、第四C通道口PC4、第五C通道口PC5、第十C通道口PC10。

模拟供电端VDDA、第一数字供电端VDD1、第二数字供电端VDD2及第三数字供电端VDD3均与3.3V直流电源连接。

模拟接地端VSSA、第一数字接地端VSS1、第二数字接地端VSS2及第三数字接地端VSS3均接地。

备份供电端VBAT通过第三电阻R3与3.3V直流电源连接。

晶振输入端OSC-IN及晶振输出端OSC-OUT分别连接于晶体振荡器Y1的两端，晶体振荡器Y1的两端还分别通过第九电容C9、第十电容C10接地。

复位端RST32通过第四电阻R4与3.3V直流电源连接，还通过第十一电容C11接地。

启动端BOOT通过第五电阻R5接地。

SWD调试接口P1的第一端与3.3V直流电源连接，第二端与第十三A通道口PA13连接，第三端与第十四A通道口PA14，第四端接地。

按键输入模块31包括第六电阻R6、第七电阻R7及第十二电容C12；第七电阻R7的第一端通过第六电阻R6与3.3V直流电源连接，第二端通过第十二电容C12接地且与第十C通道口PC10连接；启动按键BT1的第一端与第七电阻R7的第一端，第二端接地。

压力开关输入电路32包括第一光电耦合器U5、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10及第十三电容C13。第一光电耦合器U5的正极输入端与12V直流电源，负极输入端通过第八电阻R8与压力开关SP1的第一端连接，压力开关SP1的第二端接地；第一光电耦合器U5的正极输出端通过第九电阻R9与3.3V直流电源连接，还依次通过第十电阻R10及第十三电容C13接地，负极输出端接地。第一光电耦合器U5的正极输出端还与第一A通道口PA1连接。

差压开关输入电路33包括第二光电耦合器U6、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13及第十四电容C14。第二光电耦合器U6的正极输入端与12V直流电源，负极输入端通过第十一电阻R11与差压开关SP2的第一端连接，差压开关SP2的第二端接地；第二光电耦合器U6的正极输出端通过第十二电阻R12与3.3V直流电源连接，还依次通过第十三电阻R13及第十四电容C14接地，负极输出端接地。第二光电耦合器U6的正极输出端还与第二A通道口PA2连接。

请参考图3，结果指示电路60包括第一继电器K1、第二继电器K2、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三指示灯LT3、第四指示灯LT4、第五指示灯LT5、第六指示灯LT6、第二二极管D2、第三二极管D3、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19。

第一继电器K1及第二继电器K2的型号均为HFD32。

第一继电器K1的2脚通过第十四电阻R14与第三指示灯LT3的阴极连接，第三指示灯LT3的阳极与12V直流电源连接，第一继电器K1的1脚与第二二极管D2的阴极连接，同时连接12V直流电源，第二二极管D2的阳极与2脚连接；第一三极管Q1的基极通过第十五电阻R15与第零C通道口PC0连接，集电极与2脚连接，发射极接地。第一继电器K1的6脚通过第十六电阻R16与第四指示灯LT4的阳极连接，第四指示灯LT4的阴极接地，3脚与4脚连接，同时连接12V直流电源。

第二继电器K2的2脚通过第十七电阻R17与第五指示灯LT5的阴极连接，第五指示灯LT5的阳极与12V直流电源连接，第二继电器K2的1脚与第三二极管D3的阴极连接，同时连接12V直流电源，第三二极管D3的阳极与2脚连接；第二三极管Q2的基极通过第十八电阻R18与第一C通道口PC1连接，集电极与2脚连接，发射极接地。第二继电器K2的6脚通过第十九电阻R19与第六指示灯LT6的阳极连接，第六指示灯LT6的阴极接地，3脚与4脚连接，同时连接12V直流电源。

结果指示电路60通过第零C通道口PC0及第一C通道口PC1的输出分别控制第一三极管Q1及第二三极管Q2的通断，从而控制第一继电器K1及第二继电器K2的主回路是否通电，进而控制对应的指示灯点亮或熄灭。

充气阀驱动电路81包括第三继电器DK1、第二接头J2、第三三极管Q3、第七指示灯LT7、第四二极管D4、第二十电阻R20、第二十一电阻R21；第三继电器DK1的型号为HF32F，第三继电器DK1的2脚通过第二十电阻R20与第七指示灯LT7的阴极连接，第七指示灯LT7的阳极与24V直流电源连接，1脚与第四二极管D4的阴极连接，同时连接24V直流电源，第四二极管D4的阳极与2脚连接；第三三极管Q3的基极通过第二十一电阻R21与第零B通道口PB0连接，集电极与2脚连接，发射极接地；3脚及4脚分别与第二接头J2的两端连接，第二接头J2串联在充气阀2的线圈供电回路中。

第一测漏阀驱动电路82包括第四继电器DK2、第三接头J3、第四三极管Q4、第八指示灯LT8、第五二极管D5、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23；第四继电器DK2的型号为HF32F，第四继电器DK2的2脚通过第二十二电阻R22与第八指示灯LT8的阴极连接，第八指示灯LT8的阳极与24V直流电源连接，1脚与第五二极管D5的阴极连接，同时连接24V直流电源，第五二极管D5的阳极与2脚连接；第四三极管Q4的基极通过第二十三电阻R23与第一B通道口PB1连接，集电极与2脚连接，发射极接地；3脚及4脚分别与第二接头J3的两端连接，第三接头J3串联在第一测漏阀41的线圈供电回路中。

第二测漏阀驱动电路83包括第五继电器DK3、第四接头J4、第五三极管Q5、第九指示灯LT9、第六二极管D6、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25；第五继电器DK3的型号为HF32F，第五继电器DK3的2脚通过第二十四电阻R24与第九指示灯LT9的阴极连接，第九指示灯LT9的阳极与24V直流电源连接，1脚与第六二极管D6的阴极连接，同时连接24V直流电源，第六二极管D6的阳极与2脚连接；第五三极管Q5的基极通过第二十五电阻R25与第二B通道口PB2连接，集电极与2脚连接，发射极接地；3脚及4脚分别与第四接头J4的两端连接，第四接头J4串联在第二测漏阀42的线圈供电回路中。

平衡阀驱动电路84包括第六继电器DK4、第五接头J5、第六三极管Q6、第十指示灯LT10、第七二极管D7、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27；第六继电器DK4的型号为HF32F，第六继电器DK4的2脚通过第二十六电阻R26与第十指示灯LT10的阴极连接，第十指示灯LT10的阳极与24V直流电源连接，1脚与第七二极管D7的阴极连接，同时连接24V直流电源，第七二极管D7的阳极与2脚连接；第六三极管Q6的基极通过第二十七电阻R27与第十二B通道口PB12连接，集电极与2脚连接，发射极接地；3脚及4脚分别与第五接头J5的两端连接，第五接头J5串联在平衡阀6的线圈供电回路中。

与现有技术相比，本发明的具有泄压保护功能的气密性检测装置包括依次连接的气源1、充气阀2、均衡供气气室3、压力开关SP1，与均衡供气气室3连接的标准容器51及目标容器52，以及连接于均衡供气气室3与标准容器51之间的第一测漏阀41、连接于均衡供气气室3与目标容器52之间的第二测漏阀42，连接于标准容器51与目标容器52之间的平衡阀6、差压变送器7及差压开关SP2，以及与压力开关SP1、充气阀2、第一测漏阀41、第二测漏阀42、平衡阀6、差压变送器7及差压开关SP2均连接的具有泄压保护功能的气密性检测电路。如此能够保护差压变送器、延长使用寿命。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。