密封測(cè)試儀又叫氣密性檢測(cè)儀或泄露性測(cè)試儀，主要適用于食品、制藥、醫(yī)療器械、日化、汽車(chē)、電子元器件、文具、消費(fèi)類(lèi)電子等行業(yè)的包裝袋、瓶、管、罐、盒等的密封試驗(yàn)。

原理

密封測(cè)試儀連接到一個(gè)測(cè)試室，特別設(shè)計(jì)來(lái)容納需要被檢測(cè)的包裝。測(cè)試腔包裝被置于要被抽真空的實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)。單或雙真空傳感器技術(shù)用于監(jiān)控測(cè)試室為兩個(gè)層次的真空狀態(tài)同樣也監(jiān)測(cè)預(yù)定測(cè)試時(shí)間段的真空變化，絕對(duì)真空和相對(duì)真空的變化暗含了包裝中存在的泄漏和缺陷。

氣體密封性能檢測(cè)原理

理想氣體狀態(tài)方程

在普通物理學(xué)的概念上，通常任何物質(zhì)都具有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)，而氣態(tài)是物質(zhì)存在的各狀態(tài)中較特殊的狀態(tài)，它本身既無(wú)一定形狀、也無(wú)一定體積，它的形狀和體積完全取決于盛裝氣體的容器。任意數(shù)量的氣體都能被無(wú)限地膨脹而充滿于任何形狀大小的容器之中。

為了對(duì)氣體進(jìn)行客觀細(xì)致的研究，需要對(duì)客觀氣體分子進(jìn)行一些假設(shè)限定，這些經(jīng)過(guò)限定了的氣體稱(chēng)為"理想氣體"。而描述"理想氣體"狀態(tài)變化規(guī)律的數(shù)學(xué)議程式，稱(chēng)為"理想氣體的狀態(tài)方程"。即:

PV/T=R

式中R是氣體普適常量，即對(duì)所有氣體均普遍適用的常量。

對(duì)于質(zhì)量為M，分子量為μ的氣體，則表述為:

PV=M/RT

式中常量R的數(shù)值取決于P，V，T等所用的單位。在國(guó)際單位制中，P的單位用Pa，V用m3，T用K，則R=8.314J/K.mol。

蓋·呂薩克定律

從理想氣體狀態(tài)方程可以推導(dǎo)出，一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，它的體積跟熱力學(xué)溫度成正比。

即:若P1=P2,則:V1/T1=V2/T2

上式中P1、V1、T1表示氣體在初始狀態(tài)下的壓力、體積和溫度;P2、V2、T2表示該氣體在狀態(tài)下的壓力，體積和溫度。這個(gè)方程表明一定質(zhì)量的氣體，不管其狀態(tài)如何變化，它的壓強(qiáng)和體積的乘積除了絕對(duì)溫度，所得之商始終保持不變。這就是采用氣體對(duì)工件進(jìn)行密封性能檢測(cè)的基本原理。

工件泄漏檢測(cè)和判定

假設(shè)有一個(gè)被測(cè)工件(或物體)的內(nèi)腔容積是V，腔內(nèi)壓力是P，在溫度恒定的情況下，經(jīng)過(guò)幾秒或幾十秒后，它的內(nèi)腔容積沒(méi)有變化，而腔內(nèi)壓力下降了一個(gè)確定值△P，這時(shí)我們就可以判定該工件氣體密封性能不好，或者叫做"有泄漏工件"。否則認(rèn)為該被檢測(cè)工件氣體密封性能良好或叫做"無(wú)泄漏工件"。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，絕對(duì)無(wú)泄漏工件是極少的。在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，通?？偸歉鶕?jù)該工件具體的應(yīng)用環(huán)境條件和狀態(tài)給出一個(gè)允許泄漏值，當(dāng)工件泄漏值小于該值時(shí)則認(rèn)為該工件"無(wú)泄漏"稱(chēng)為合格品。只有工件泄漏值大于該值時(shí)才認(rèn)為"不合格"或"嚴(yán)重泄漏"。

漏孔、漏率和漏率的國(guó)際單位

工件有泄漏，必定有"漏孔"。這里通常指的漏孔是非常微小的，其截面形狀也各不相同，漏孔漏氣的路徑也各式各樣。

漏孔經(jīng)常出現(xiàn)在物質(zhì)組織疏松、裂紋、裂隙、應(yīng)力集中、彎折、可拆卸等部件。大多數(shù)是由于加工工藝不合理，結(jié)構(gòu)不合理、安裝不合理等原因造成的。

漏孔的幾何尺寸是很微小的，因此它不能用我們的肉眼所覺(jué)察，加工漏氣路徑又各式各樣，截面形狀又很復(fù)雜，所以漏孔的大小極難用它的幾何尺寸來(lái)度量。

由氣體定律PV=M/RT可知，當(dāng)溫度一定時(shí)，氣體的質(zhì)量可以用氣體的壓強(qiáng)和體積的乘積PV(即氣體量)來(lái)表示，而PV又是容易測(cè)量的，所以"漏孔"的大小可以用單位時(shí)間泄漏的氣體量(PV)來(lái)表示，稱(chēng)為漏率。其物理意義為:壓強(qiáng)x體積/時(shí)間。漏率的國(guó)際單位為"瓦特"(W)或Pa.m3/s。1W=1Pa.m3/S=103Pa.L/S=7.5Torr.L/S。漏孔的漏率也就是通過(guò)漏孔的氣體流量，這個(gè)氣體流量受環(huán)境溫度、漏孔兩端的壓差(即工件內(nèi)外壓差)和氣體各類(lèi)等因素的影響。從漏率單位的量綱我們可以看到:由于1Pa=1N/m2，1J=1N.m;因此1Pa.m3/S=1J/S=1W。

由此可見(jiàn)PV單位表示的流量本質(zhì)上就是單位時(shí)間穿過(guò)某一截面的能量，它并不是氣體分子本身攜帶的動(dòng)能或位能，而是使氣體分子通過(guò)某一截面流動(dòng)所需的能量。

氣密儀檢測(cè)工作原理

氣密儀根據(jù)檢測(cè)方式不同主要可分為直壓式和差壓式兩大類(lèi)。

當(dāng)談到為產(chǎn)品做微量檢測(cè)時(shí)，我們可能會(huì)想到稱(chēng)量用的天平。

直壓方式檢測(cè)相當(dāng)于用電子天平進(jìn)行微量稱(chēng)量。若有一個(gè)充滿氣的氣球(相當(dāng)于被測(cè)工件)，在電子天平上稱(chēng)出質(zhì)量后，若氣球(被測(cè)工件)有泄漏則電子天平稱(chēng)出的質(zhì)量會(huì)減少，這兩次稱(chēng)量有一質(zhì)量差，這個(gè)質(zhì)量差就是氣球(被測(cè)工件)的泄漏量。

直壓方式檢測(cè)泄漏的過(guò)程與此極為相似:

直壓型氣密儀檢測(cè)操作過(guò)程是這樣的:對(duì)工件的被測(cè)容腔在一定壓力條件下(具體壓力參數(shù)由生產(chǎn)線檢測(cè)工藝規(guī)程決定)進(jìn)行充氣、保持一定時(shí)間后，切斷被測(cè)工件和氣源的聯(lián)系并記錄下此時(shí)的壓力示值，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間(數(shù)秒或數(shù)十秒)后，再次讀取壓力示值并和前次記錄的壓力示值進(jìn)行比較。若被測(cè)容腔有泄漏，則兩次壓力示值有一個(gè)差值。此差值大小反映工件在檢測(cè)時(shí)間周期內(nèi)的泄漏狀態(tài)，差值越大表示工件泄漏越嚴(yán)重。只要此差值在允許范圍內(nèi)，即可認(rèn)為被測(cè)工件合格。反之，為不合格。

差壓方式檢測(cè)相當(dāng)于杠桿天平稱(chēng)量。天平一端放有"基準(zhǔn)砝碼(參考物)"，另端放入待檢零件，不斷的增減零件的數(shù)量使天平達(dá)到平衡時(shí)，砝碼(參考物)的質(zhì)量即為零件的質(zhì)量。

氣體密封性能檢測(cè)儀的基本工作原理同天平一樣，一端是基準(zhǔn)參考物(標(biāo)準(zhǔn)品)，另一端是被測(cè)零件(被測(cè)品)。但是，其測(cè)量順序與天平正好相反，基準(zhǔn)參考物與被測(cè)工件兩邊同時(shí)充入相同壓力的空氣，使"天平"--差壓傳感器兩端平衡。如果被測(cè)工件有泄漏，即使是微小泄漏，"天平"也將失去平衡，從而檢測(cè)出兩端因泄漏而產(chǎn)生的差壓。氣體密封性能檢測(cè)儀將根據(jù)差壓的變化測(cè)出工件的具體泄漏量，然后判斷被測(cè)工件是否合格，并將這些信息傳送給操作人員。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)品與被測(cè)工件形狀、大小都相同，并且檢測(cè)過(guò)程中，兩端的外部環(huán)境狀況完全一樣，所以這種測(cè)試方法可以消除溫度、振動(dòng)等環(huán)境因素的影響，得到高精度的測(cè)量結(jié)果。

直壓型氣密儀和差壓型氣密儀的檢測(cè)原理是相同的，它們的主要差別是檢測(cè)方式不同。

差壓型氣密儀的檢測(cè)操作過(guò)程和直壓型的差別主要是利用"標(biāo)準(zhǔn)品"作為參照物在相同的過(guò)程和狀態(tài)條件下，比較被測(cè)工件與"標(biāo)準(zhǔn)品"的差異來(lái)判斷被測(cè)工件是否合格。其檢測(cè)過(guò)程如下:

在氣密儀標(biāo)示的標(biāo)準(zhǔn)品端接上標(biāo)準(zhǔn)品(標(biāo)準(zhǔn)品可以是一個(gè)被用多種方法檢測(cè)合格并被確認(rèn)為可以作為衡量其他與之相同的被測(cè)工件標(biāo)準(zhǔn)的工件或特定制品)，然后同時(shí)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)品與被測(cè)工件容腔充氣(充氣壓力、時(shí)間等參數(shù)由工藝程確定)，經(jīng)過(guò)一段數(shù)秒或數(shù)十秒的平衡時(shí)間后，將標(biāo)準(zhǔn)品與工件被測(cè)容腔完全隔斷進(jìn)行數(shù)秒或數(shù)十秒的壓力監(jiān)視后比較二者的壓力示值差，這個(gè)壓力差就是工件被測(cè)容腔的壓力泄漏值，若其值在允許范圍內(nèi)則認(rèn)為被測(cè)品合格，否則判為不合格。