朱千鋒

（九州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

1 氣體測(cè)漏儀的發(fā)展

為了適應(yīng)不斷發(fā)展的現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的要求，檢測(cè)手段在不斷的更新發(fā)展。測(cè)試者長(zhǎng)久面對(duì)的一個(gè)困難問題就是怎樣才能很快的檢查出泄漏，這種檢查也稱為氣密性測(cè)試。而從當(dāng)下來(lái)看，氣泡法即濕式檢測(cè)法是國(guó)內(nèi)和國(guó)外利用最多的測(cè)試方法了。這種方法是把需要檢測(cè)的工件加入一些壓力氣體，再將其完全浸泡在水中，通過人眼觀察看有沒有產(chǎn)生氣泡，要得到它大概的泄漏程度，也是靠觀察這些氣泡量的多少。但是這樣的檢測(cè)手段有很大的不足之處，比如工作效率不高，會(huì)發(fā)生判斷錯(cuò)誤以及沒有辦法定量分析。而且在泡水之后對(duì)工件的表面進(jìn)行防腐蝕等后續(xù)工作也大大提高了檢測(cè)的成本。另外一種測(cè)量方法是干式檢漏法。因?yàn)樾孤┦沟霉ぜ?nèi)氣體質(zhì)量降低從而影響了其內(nèi)氣體的參數(shù)，而這種測(cè)量方法就是利用這些參數(shù)的變化，對(duì)其漏情況來(lái)定性與定量。干式檢漏法設(shè)計(jì)很多方面，第一個(gè)就是對(duì)被測(cè)工件用微小的流量測(cè)試儀增加壓力來(lái)定量泄漏量的流量法。第二個(gè)是鑒于其高消耗量而適用于高精度情況下的氮?dú)鉁y(cè)量方法。第三種是在加正壓或者是負(fù)壓之后將閥門關(guān)閉的直接壓力測(cè)試法。這種測(cè)試方法是根據(jù)壓力傳感器、壓力表或者壓力開關(guān)等將壓力減少的量測(cè)試出來(lái)，是一種方便可靠又簡(jiǎn)單的測(cè)試方法。這篇文章就是在51內(nèi)核的89C58單片機(jī)當(dāng)作控制核心，利用直接加壓的方法檢測(cè)所泄漏了的氣體量。提取數(shù)據(jù)以及控制閥門時(shí)采用單片機(jī)能夠很好的降低人為因素對(duì)實(shí)際測(cè)量結(jié)果的影響。利用液晶顯示輸出、通訊模塊以及鍵盤的輸入完成測(cè)試的自動(dòng)化，能夠方便觀察與測(cè)量，數(shù)據(jù)的研究分析也更為便捷。

2 單片機(jī)氣體測(cè)漏儀

2.1 單片機(jī)氣體測(cè)漏儀的工作系統(tǒng)原理

由于單片機(jī)在其性能上具有獨(dú)特的特點(diǎn)，其具有很好的性能穩(wěn)定性能，采用單片機(jī)測(cè)漏儀進(jìn)行工作檢測(cè)氣體的氣密性具有十分良好的可靠性，同時(shí)在價(jià)格方面也相對(duì)的較為廉價(jià)，為此可以比較好的進(jìn)行推廣和發(fā)行，其應(yīng)用得到了市場(chǎng)廣泛的認(rèn)可，得到應(yīng)用。單片機(jī)氣體測(cè)漏儀系列的單片機(jī)在其內(nèi)部，包含有兩個(gè)或者多個(gè)16位制的計(jì)數(shù)器或者是定時(shí)器，也包含了通用異步串行通信控制器或者其他資源。單片機(jī)測(cè)漏儀系統(tǒng)是由精密的計(jì)算方法和控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)氣密性，其性能的要求相對(duì)的較高，要直觀明了的反應(yīng)出工件的氣密性，需要屏幕來(lái)進(jìn)行顯示，收取大量的檢測(cè)信息，這就要求其儲(chǔ)存的空間必須滿足大容量才的程序存儲(chǔ)器。所以單片機(jī)系列氣體測(cè)漏儀中程序存儲(chǔ)空間較為大。并且在接收的鍵盤位置的輸入，可以對(duì)檢測(cè)的各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置更改，通過通信的串口位與上位機(jī)進(jìn)行信息的共享。將主程序流程概括而言就是鍵盤掃描。第一步是設(shè)定一些初始的數(shù)值，例如壓力上限、穩(wěn)定時(shí)間、測(cè)試時(shí)間等。第二步就是開始加壓，觀察判斷是否達(dá)到了所限定的數(shù)值，若是沒有就要繼續(xù)給它增加壓力，如果達(dá)到了限定的數(shù)值就要將充氣閥關(guān)閉并測(cè)量穩(wěn)定后的氣壓泄漏量。如果測(cè)量結(jié)果顯示不合格就要警報(bào)排氣，若結(jié)果合格了，就要系統(tǒng)牌弋并結(jié)束本次測(cè)試。檢測(cè)的流程包括很多方面，用子程序舉例來(lái)說，主要涉及了手動(dòng)模式子程序、自動(dòng)模式子程序、AD轉(zhuǎn)換子程序等等。對(duì)系統(tǒng)測(cè)試的上限以及下限、測(cè)試的時(shí)間或者系統(tǒng)頻道選擇等系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置，可以利用人機(jī)界面來(lái)完成，這種可以手動(dòng)或自動(dòng)轉(zhuǎn)換的設(shè)置可以在充氣壓力不夠或者存在泄漏時(shí)進(jìn)行警報(bào)。

系統(tǒng)采用差分檢測(cè)方法，壓差法是在同一時(shí)間，兩個(gè)萬(wàn)方數(shù)據(jù)傳達(dá)相同的試樣進(jìn)行著同樣的壓力氣體，兩個(gè)樣品的一個(gè)理想的標(biāo)本無(wú)泄漏，另一個(gè)是試件，然后兩個(gè)試件的切斷，當(dāng)被測(cè)樣品的泄漏，同理想的試樣之間的壓力差測(cè)量差壓傳感器的兩個(gè)試件的試驗(yàn)件，從而計(jì)算出泄漏量。在壓力測(cè)試的方法，因?yàn)槔硐氲脑嚇雍驮嚰窍嗤慕Y(jié)構(gòu)，和壓差傳感器的精度是比較高的，所以它可以準(zhǔn)確地檢測(cè)微小泄漏測(cè)試片，工作原理圖儀，一個(gè)完整的測(cè)試過程包括：氣相，穩(wěn)定階段，檢測(cè)階段和排氣4個(gè)階段，開閥V2和V3充氣的第一階段，充氣的開源系統(tǒng)，系統(tǒng)需要通過減壓閥的壓力調(diào)節(jié)SV1VL，然后通電，電磁閥，氣動(dòng)閥AV1打開標(biāo)準(zhǔn)腔同時(shí)壓力測(cè)試腔，相位穩(wěn)定系統(tǒng)穩(wěn)定的一段時(shí)間兩腔的壓力達(dá)到設(shè)定壓力后，對(duì)電磁閥SV1封閉測(cè)試階段。氣動(dòng)閥AV1處于穩(wěn)定壓力封閉，標(biāo)準(zhǔn)件腔及試驗(yàn)室，試驗(yàn)室的壓力、差壓傳感器。

2.2 通訊模塊

單片機(jī)系列的氣體測(cè)漏儀帶有進(jìn)行通信的串口，這種系統(tǒng)所測(cè)出的工件的氣密性的所有數(shù)據(jù)，在經(jīng)保數(shù)據(jù)的處理后，可以通過通信的串口進(jìn)行輸出，很好的解決了進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢和分析處理的過程。單片機(jī)氣體測(cè)漏儀系統(tǒng)，在使用軟件的工程設(shè)計(jì)上，使用的單片機(jī)系統(tǒng)軟件，其主要功能是完成對(duì)時(shí)序的控制。其中程序的子程序有包括液晶屏幕的顯示、行列式鍵盤掃描、數(shù)據(jù)采集、濾波和通信程序等。在單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通電后，其系統(tǒng)最先執(zhí)行的主程序，其主要的任務(wù)是對(duì)芯片的功能進(jìn)行初始，打開開機(jī)界面的顯示主屏，通電后先進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)模塊以及對(duì)非中斷模塊進(jìn)行識(shí)別，等待用戶的參數(shù)設(shè)置，根據(jù)不同的鍵值以完成，各個(gè)子程序與主程序之間的切換，實(shí)現(xiàn)工件氣密性的自動(dòng)撿測(cè)，同時(shí)對(duì)檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化的分析和處理，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存等功能。

2.3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊通過壓力傳感器輸出信號(hào)與溫度傳感器的主要來(lái)源。由于系統(tǒng)的空氣壓力不是一個(gè)定值，傳感器的選擇應(yīng)滿足大范圍的測(cè)試范圍。通過dmp335壓力變送器的壓力信號(hào)是可以測(cè)量0-20kpa，其輸出信號(hào)經(jīng)電阻4-20mA，并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換器。溫度是影響系統(tǒng)精度的主要因素，需要被收集在補(bǔ)償處理芯片。考慮到系統(tǒng)的測(cè)試精度，該系統(tǒng)采用A/D轉(zhuǎn)換器是16位A/D芯片設(shè)計(jì)，支持虛擬IIC總線協(xié)議，它可以將數(shù)據(jù)的形式輸出給單片機(jī)的串行通信。單片機(jī)與pl.0和pl.1虛擬IIC總線協(xié)議的SDL和SDA收集數(shù)據(jù)。解決51個(gè)線缺陷是不夠的。人機(jī)界面的人機(jī)界面是主要的鍵盤輸入模塊、液晶顯示模塊，是一種常見的外圍模塊的嵌入式設(shè)計(jì)。由于鍵的大量需要，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的行列式鍵盤，輸入單片機(jī)掃描鍵。

2.4 以單片機(jī)鍵盤掃描更多的輸入和輸出端口，可編程存儲(chǔ)器/IO芯片擴(kuò)展使用

隨著單片機(jī)的存儲(chǔ)容量的不斷提高和增加處理能力，系統(tǒng)將在數(shù)據(jù)處理過程中，壓差法的獨(dú)立分析，直接的壓力，自動(dòng)識(shí)別，無(wú)線通信，開發(fā)更智能，可靠的方向。壓力，溫度信號(hào)的采集，精度高，軟件驅(qū)動(dòng)程序。高精度設(shè)備采用單片機(jī)控制的四川虛擬總線數(shù)據(jù)采集核心采集壓力傳感器的壓力，利用工件直接測(cè)量壓力的氣密性試驗(yàn)方法。通過實(shí)驗(yàn)檢測(cè)工件是否滿足氣密性要求。人機(jī)界面設(shè)計(jì)，利用漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示，并獲得一個(gè)關(guān)鍵決定因素，鍵盤輸入，方便操作人員操作。編寫自定義通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了通信設(shè)備和計(jì)算機(jī)。將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)采集儀器，方便以后的分析數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)通信與校驗(yàn)碼來(lái)保證數(shù)據(jù)的正確性。為了保證數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的正確性的一個(gè)濾波算法的定制，并給出了一種克服儀器漂移的控制思想。對(duì)零點(diǎn)漂移模擬表的有效解決方案無(wú)法克服的。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科技進(jìn)步水平，滿足了汽車，氣的要求，家用電器等行業(yè)整個(gè)社會(huì)的嚴(yán)密性試驗(yàn)，這些行業(yè)的產(chǎn)品已成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。同時(shí)，質(zhì)量和安全性能的行業(yè)相關(guān)產(chǎn)品的檢測(cè)也變得越來(lái)越重要，和氣密性和密封性試驗(yàn)是一種重要的手段來(lái)保證產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性能。容易產(chǎn)生誤判，而且不利于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析。有密封性能的檢測(cè)方法很多，泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，本文介紹了一種基于PIC單片機(jī)的便攜式儀器，攜帶方便，檢測(cè)精度高，操作方便，通過鍵盤可以快速、容易測(cè)量的試樣是合格的，和數(shù)碼管泄漏的動(dòng)態(tài)顯示。

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