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氦质谱检漏仪背压检漏标准剖析及非标漏率计算程序

作者:admin 浏览量:1365 来源:本站 时间:2022-01-20 14:34:52

信息摘要:

本文叙述了对密封器件进行氦质谱检漏仪背压检漏的步骤。在此基础上,从真空技术的基本原理出发,分析给出了测量漏率R与等效标准漏率L的关系式,指出无法得到L的解析表达式以及为避免由R求L时出现双值,L不应超过其极大值点,用数值计算和曲线拟合的方法给出了L极大值点的拟合公式;介绍了GB/T2423.23规定的查表法和诺模图计

本文叙述了对密封器件进行氦质谱检漏仪背压检漏的步骤。在此基础上,从真空技术的基本原理出发,分析给出了测量漏率R与等效标准漏率L的关系式,指出无法得到L的解析表达式以及为避免由R求L时出现双值,L不应超过其极大值点,用数值计算和曲线拟合的方法给出了L极大值点的拟合公式;介绍了GB/T2423.23规定的查表法和诺模图计算法,指出了其表5中的个别数据错误,给出了不同有效容积V下去除压力后到检测漏率之间的停留时间t2对R的衰减因子曲线族,提出据此灵活确定最大的优点;介绍了GJB128A,GJB360A,GJB548A规定的固定法和灵活法,给出了与固定法所规定的R的拒收极限相对应的L和严酷等级,指出固定法不适合需要高气密等级的场合及不应混淆R与L的界线,给出了与灵活法所规定的L的拒收规范值相对应的严酷等级,指出对于不同V值严酷等级从几十到上千,显得很不规范;介绍了R-L关系曲线法,该方法在V、加压压力Pg、加压时间t1以及n不变的情况下,预先给出R-L关系曲线,检漏操作人员可用此曲线由R反查出L;提出由R求L完全可以由计算机采用优选法快速、可靠搜索出来。

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众所周知,用氦质谱检漏仪对密封器件实施背压法捡漏是常用的检漏方法。

检测步骤为:

a.加氦压:将密封器件置于压力容器内,并最好先抽真空至0.1~1kPa(当规定最大充压不超过200kPa时),或用5~10倍压力容器体积的氦气冲洗。

再用纯度≥95%的氦示漏气体充至表压P(真实压力PE=Pm+0.1MPa)充压压强应不损坏密封器件。

如该器件有漏,氦气将进入密封器件内部,加压时间为t1;

b.净化:将压力容器内的氦气释放到远离试验区域的地方,取出密封器件,用干燥空气或氦气冲洗,以消除表面吸附的氦气;

c.捡漏:把密封器件逐只放人捡漏罐内,捡漏罐应尽量小,以获得尽量高的检测灵敏度。用氦质谱捡漏仪抽空、捡漏。净化和等待捡漏的停留时间为120d.粗检:若密封器件有大漏或者有效容积v很小,透入密封器件内的氨气就可能在时间2内逃逸殆尽。所以此后必须按照CB/T2423.23Q、CJB128A,GJB360A和GJB548A等的有关实验方法,采用两种氟碳化合物液体进行粗捡漏(最佳实验条件下,灵敏度可达1 Pa-cm3/s)综上可见,背压法检测密封器件的漏率(称为等效标准漏率)时,氨质谱检漏仪指示的漏率值与密封器件的有效容积、加压时间及压力、停留时间有关,它不是密封器件的真正漏率。因此,必须经过计算才能得到密封器件的等效标准漏率。

1原理

1.1计算漏率的基本公式

1.1.1漏率与气体成分、压差的关系虽然GB/T2423.23规定[2],细漏指等效标准漏率小于1Pa*cm/s的漏泄,但该标准列出的等效标准漏率L的最大值为1.5Pa*cm/s。便于比较,本文氦质谱检漏仪背压检漏取后者作为等效标准漏率L的最大值。

漏率小于1.5Pa*cm/s的漏孔可以看成是毛细管。对于毛细管漏孔,当漏率和长度的乘积小于10-Pa*cm*/s时可视为完全的分子流状态[8]。由于密封器件一般壁厚为10-1~10°mm量级,所以,密封器件背压法检漏所对应的气流状态为分子流。

分子流下有:

1.11.png

1.1.2被检件的氯分压

被检件内腔中的氨分压与实际漏率、有效容积、加压时间有关:

V(dP)/(dt)=Q (4)式中:V一被检件内腔的有效容积,简称有效容积;

dP/dt一被检件氨分压随时间的变化率。

2 标准规定的做法

2.1 GB/T 2423.23规定的做法

为了合理评价器件的密封性能,GB/T 2423.23引入一个新概念-严酷等级:

θ=P2V (22)式中:0一要求的严酷等级,单位h或s。

式(22)表明,严酷等级的物理含意是:如果漏率保持不变,泄漏使密封的真空器件完全丧失真空(达到一个大气压)所需要的时间。需要说明的是,大气压充满实际器件所需时间总是比它长得多。这是由于随着密封器件内部气压上升,漏率会下降。

从气密的观点看,如果体积不相同的两个器件都通过了相同严酷等级的试验,就可能有类似的统计寿命。

严酷等级按使用要求的最小时间常数来确定。

6h的严酷等级主要用于文娱场所的小体积元器件。

60h和600h的严酷等级,通常用于文娱场所的大体积元器件或工业上和专用的小样品。1000h的严酷等级主要用于需要高气密等级地方。

于是,式(11)可改写为:

2.1图2.png

式(23)表明,当加压压力Pg、加压时间t1、停留时间t2均保持不变时,要求的严酷等级与单位体积的测量漏率间存在明确的对应关系。

2.1.1查表法

在区分不同严酷等级的基础上,GB/T2423.23给出了表5,只要根据有关标准选择合适的严酷等级日,就可以针对有效容积V(称为内部体积),从表5中选取恰当的加压压力PB(称为浸渍压强)、加压时间t1(称为浸渍时间)进行充压,并查到允许的测量漏率R的接受极限及相应的等效标准漏率L。另外,GB/T2423.23要求:除考虑到去除吸附的影响需要较长的通风时间外,停留时间t2应不大于30min。

用式(11)对GB/T2423.23表5所列数据进行校核,与原数据一并列入表1。可以看到,除表1中标明“应为0.02”外,GB/T2423.23表5所列数据的准确性完全满足工程要求,且仅给出数量级而未给出有效数字的各项应视其有效数字为1,并不是只要数量级符合就可以。

2.12表2.png

另外,GB/T2423.23要求停留时间t2应不大于30mm。其实,从式(11)可以看到,测量漏率R的表达式中与停留时间t2有关的因子为exp(-(Lt2/VPo)·√A/He),其中等效标准漏率L的最大值为

2.1.2诺模图计算法

为了得到更准确的结果或更灵活地控制试验条件,GB/T2423.23还提供了诺模图计算法。

当停留时间t2足够短且严酷等级≥60h(或x105s)时,式(11)可以简化为:

image.png

由式(24),GB/T2423.23导出了诺模图D1,它的适用性限于停留时间t2足够短且严酷等级0≥60ho 2.2 GJB128A,GJB360A,GJB548A规定的做法2.2.1 固定法对应 GB/T2423.23表 5,GJB128A 表1071-5、GJB360A表112-1、GJB548A表1014A-2更为简单,仅按有效容积V分档规定一、二种加压压力PE及对应的加压时间t1、最大停留时间t2、测量漏率R的拒收极限,称为固定法。固定法未给出相应的等效标准漏率L的拒收规范值。

用式(11)对GB128A表1071-5、GJB360A表112-1、GJB548A表1014A2规定的试验条件仅相当于严酷等级几百小时,将它们所列数据计算出相应的等效标准漏率L的拒收极限,用式(22)计算出相应的严酷等级,与原数据一并列人表2、表3、表4。

固定法未给出相应的等效标准漏率L的拒收规范值,且将氦质谱检漏仪指示的测量漏率R定义为“在规定的条件下,采用规定的试验媒质测得的给定封装的漏率”,而不是“采用规定的方法、仪器和试验媒质,在规定的条件下,对给定封装进行测量时仪器的漏率示值”,客观上容易混淆测量漏率R与等效标准漏率L的界线。这点应该引起充分重视。

2.12表5.png

2.2.2灵活法

对应GB/T2423.23的诺模图计算法,GJB128A,GJB360A,GJB548A按有效容积V分档规定了等效标准漏率L的拒收规范值,除此而外,允许灵活选择加压压力Pe(不得小于202.6kPa)、加压时间t1、停留时间t2,只要所选参数保证测量漏率R大于氦质谱检漏仪最小可检漏率就行,称为灵活法。灵活法规定检漏时将以上各值代人式(11)计算测量漏率R的极限值,如实际测量漏率大于该极限值则拒收。

用式(22)计算出相应的严酷等级,与GJB128A,GJB360A,GJB548A规定的等效标准漏率L的拒收规范值一并列入表5。可以看到对于不同的有效容积V,以上三个标准规定的等效标准漏率L的拒收规范值相当于严酷等级从几十到上千,显得很不规范。

2.12表5.png

灵活法直接使用式(11),因此只能由等效标准漏率L的拒收规范值计算测量漏率R的极限值,而不能相反,由测量漏率R计算等效标准漏率L。

3 R-L关系曲线法

以上介绍的各种做法除诺模图计算法外,均属于验收法,得不到等效标准漏率L的具体数值。诺模图计算法虽然可以得到等效标准漏率L的具体数值,但它的适用性限于停留时间足够短且严酷等级≥60h。诺模图计算法使用麻烦,精度也比较差。

为了克服诺模图计算法的缺点,对于同一种密封器件,已知有效容积V,如固定加压压力PE、加压时间t1、停留时间t2不变,则可先用式(11)给出R-L 关系曲线,检漏时即可根据测量漏率R查此曲线得到等效标准漏率L。

例1:一种密封器件的容腔体积V=0.1mL,固定加压压力PE=5x105Pa,加压时间t1=60 min,停留时间t2=30min,得到的R-L关系曲线如图3所示。

4、结论

复杂系统故障诊断中,数据样本集中有大量重复样本和冗余属性,甚至干扰信息;粗糙集能够对包含干扰和冗余信息的决策表进行约简处理并提取征兆表现出较强的鲁棒性。决策树可以对决策表进行快速无教师的规则提取,得到树状规则集,诊断时它用较少的属性即可对故障进行分类,适用于快速故障分类。因此基于粗糙集和决策树融合的故障诊断技术对复杂系统的快速鲁棒故障诊断具有现实意义。