氦檢漏儀是一種用于檢測氣體泄漏程度的儀器,它可以快速、準(zhǔn)確地測量出漏氣量。其工作原理是利用電化學(xué)效應(yīng),將氦氣中的水分子分解成氫氣和氧氣,然后檢測氫氣的濃度變化,以計算出氣體泄漏量。在工作時,氦檢漏儀會將氦氣充入測量現(xiàn)場,然后通過一個電極將氦氣中的水分子電化學(xué)分解成氫氣和氧氣,測量現(xiàn)場的氫氣濃度會隨著氣體泄漏量的變化而變化。當(dāng)氫氣濃度超過一定的限度時,氦檢漏儀會發(fā)出警報,以提醒操作人員。
氦檢漏儀其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由以下幾個核心模塊組成:
1.質(zhì)譜室(核心檢測單元)
質(zhì)譜室是儀器的“心臟”,負(fù)責(zé)將氣體電離并分離出氦氣分子。它通常由離子源、分析器、收集器和冷陰極電離規(guī)組成。其工作原理是:燈絲發(fā)射出的電子在室內(nèi)來回振蕩,與經(jīng)漏孔進(jìn)入的氦氣碰撞使其電離成正離子;這些氦離子在加速電場作用下進(jìn)入磁場,受洛倫茲力作用產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)形成圓弧形軌道;通過改變加速電壓,可使特定質(zhì)量的氦離子通過磁場和接收縫到達(dá)接收極,從而被檢測。
2.真空抽氣系統(tǒng)
真空系統(tǒng)負(fù)責(zé)為質(zhì)譜室提供必要的高真空環(huán)境,并排出廢氣,通常由多級泵組協(xié)同工作:
渦輪分子泵(主泵):用于提供高真空狀態(tài),確保氦離子在飛行過程中不受干擾。
前級泵(初級泵):負(fù)責(zé)將系統(tǒng)從大氣壓抽至低真空,并排出氣體。現(xiàn)代檢漏儀常采用無油渦旋干泵(Dry Scroll Pump)或機(jī)械旋片泵,以避免泵油污染被檢部件和系統(tǒng)。
3.氣體處理與通路切換系統(tǒng)
該系統(tǒng)負(fù)責(zé)引導(dǎo)氣體進(jìn)入檢測單元,并適應(yīng)不同的檢漏模式。它主要包括:
接口與配管:設(shè)有供安裝測試體的第1接口,以及供安裝配管的第2接口(經(jīng)由節(jié)流體/毛細(xì)管將室內(nèi)的氦氣測定區(qū)域的氣體導(dǎo)入分析管)。
通路切換部:通過控制閥(如電磁閥)的切換,決定將來自第1接口(測試體)還是第2接口(室內(nèi)環(huán)境)的氣體導(dǎo)入分析管,從而實現(xiàn)“泄漏測定模式”與“室內(nèi)測定模式”的切換。
4.電子控制與電氣系統(tǒng)
這是儀器的“大腦”,負(fù)責(zé)整機(jī)的運行控制、信號處理與人機(jī)交互:
控制部(CPU等):負(fù)責(zé)控制燈絲電流、磁場強(qiáng)度、閥門開關(guān)等,運行控制算法并進(jìn)行信號濾波、量程自動切換。例如,控制部在啟動時設(shè)定室內(nèi)測定模式,并在分析管測定結(jié)果低于可靠性閾值時允許切換至泄漏測定模式。
放大器與質(zhì)譜專用模塊:將收集器產(chǎn)生的微弱電流信號進(jìn)行放大處理,并進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
人機(jī)交互界面:通常配備液晶觸摸屏(如8.4英寸工業(yè)觸摸屏),支持180°旋轉(zhuǎn),用于參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)顯示(如泄漏率、壓力曲線)及結(jié)果輸出。
通訊接口:支持模擬輸出、串行通信等,便于將檢漏數(shù)據(jù)輸出或與外部設(shè)備聯(lián)動。
5.輔助與外圍組件
內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)漏口:用于定期對儀器進(jìn)行內(nèi)部或外部靈敏度校準(zhǔn),確保檢測精度。
氦氣供給系統(tǒng):包括氦氣瓶、減壓閥、流量控制器、氦氣噴槍(吸槍)或氦氣罩等,用于向檢測部位提供穩(wěn)定的示蹤氣體。
指示與報告部:包括指示通路切換部切換的指示部,以及用于提醒操作員切換模式或報警的報告部。
