汽車散熱器干式自動檢漏儀的研究

陳文慧

摘 要：目前，國內大多數廠家仍采用人工水箱檢測方法，檢測精度低、技術差、勞動強度高。基于此，汽車散熱器干式自動檢漏儀的研究越來越重要。采用高精度電容差壓裝置和精密轉換電路對信號進行采集和放大。利用MCS-51單片機的數據處理和自動控制，來實現汽車散熱器的干式定量自動檢漏。

關鍵詞：散熱器;自動檢漏儀;汽車

從現代的國內散熱器生產狀態的分析來看，散熱器密封性能的檢測仍然處于較低的技術水平。大多數制造商仍在使用相對落后的人工水箱測試措施。該措施檢測精度低、技術含量低、勞動強度大，不能滿足我國日益增長的汽車工業的需要[2]。基于此，汽車散熱器干式自動檢漏儀的研究與應用為我國汽車工業提供了強大助力。這種儀器運用高精度電容式差壓變送器和精確變換電路作為信號采集和放大元件。以MCS-51單片機為數據處理和自動控制核心，以此完成散熱器干式定量的自動檢測。

干式檢漏儀是向被測容器內注入壓縮空氣，根據泄漏和減壓的原理，利用壓力或差壓傳感器檢測容器內的壓力變化。電信號經放大后由儀器顯示，并與標準量進行比較，以某種形式給出不良報警。干檢法適用于各種結構和體積的容器，無水、無污染、無油，能夠有效改善工作條件，過程自動化使其適用于自動化生產線，具有高分辨率計算機控制、自動校準和可變程序等優勢[1]。

一、電容式差壓變送器原理

電容式差壓變送器作為汽車散熱器干式自動檢漏儀的核心部件。傳感器的兩個壓力通道傳輸的壓差使傳感器的可位移電極板發生變形，就是膜片產生輕微型移動，從而造成電容器電極板之間的間距產生改變，這反映被稱為電容的非線性變化。經過對電容變化的處理和計算，可以算出壓差的大小。

電容式差壓變送器的原理是：兩個電絕緣金屬膜極片平行排列，其中一個在的差壓下會產生輕微變形，從而使兩極板之間的相隔距離產生變化，產生可以變化的電容。然后應用高精度靈敏線性比例電路對電容的變化進行放大和變換，輸出具有抗干擾性能、比例的高電平信號。以此實現對兩個通道所傳輸壓差數據的極小變化的檢測[3]。

二、檢測氣路

氣路的平衡性和氣密性是保障汽車散熱器干式自動檢漏儀整體性能的重要問題之一。因此，在設計中應用板式集成氣路和無泄漏電磁閥。氣路工作原理及檢測示意圖當儀器檢測程序被激活時，儀器自動進入“充氣”分程序。此時，打開電磁閥D1、D2和D3，對標準容器器皿和待檢測水箱進行充氣;達到預先設定的壓力后，電磁閥D1、D2和D3將自動關閉并進入“保壓”狀態以等待測試。用戶可根據待測水箱的容積和材質，預設待測“保壓”時間。在“保壓”狀態下，打開電磁閥D4，能夠消除傳感器標準容器和試驗水箱中的氣體波動（見圖1）。

實現“保壓”之后，儀器自動關閉電磁閥D4同時進入“檢測”分程序。通過傳感器比較無泄漏標準容器和待測水箱之間的壓差。此時，電磁閥D2、D3和D4的密封性能要求非常高，泄漏量小于或等于7mm3/min，才能符合實際操作過程的要求。因此，設計中使用的是無泄漏電磁閥，可以有效減少泄漏量。

根據被測水箱的泄漏情況，可在儀表板上顯示測試數據或聲光報警。

汽車散熱器泄漏情況大致上可分為三種情況：即大泄漏、不合格和合格。當泄漏量時，如果泄漏量過大，且充氣壓力在一定時間內無法達到預定值，儀表將直接顯示并實時報警。對于不合格和合格兩種情況，應在保壓后進行試驗。在設定的檢測時間內，當壓差超過報警限值時，儀表提出報警，即為不合格;壓差在允許范圍內為合格。報警時壓差的設置是極其重要的：如果設置太小，大量合格產品視為不合格;如果設置太大，一些不合格的產品將被視為合格，一定程度上降低了儀表的可靠性，并影響工廠散熱器的質量。這都是不可取的。

三、儀器框圖及系統軟件設計

儀器使用的是MCS-51系列單片機當作核心控制元件，主要讀取儀器初始設定的輸入信號，并對傳感器的傳輸、接收的數據進行處理;實現對多端口線路驅動電路的管控;支持面板能夠顯示報警和打印機等功用，按照儀器初始設置中的定時數據，進行單片機自動控制電磁閥上驅動電路的工作，通過AD轉換器從傳感器讀取測量數據，并通過面板顯示器或打印機將結果打印出來（如圖2所示）。

整個系統軟件應用模塊化設計，可分為數據采集、程序處理、驅動打印、充放電和時鐘讀寫控制程序，開啟儀器電源，初始化程序，在1～255秒內讀取儀器初始設置中保存的保壓時間和檢測時間，然后查詢啟動測試開關，在測試開關打開時進入“充氣”子過程，當氣壓達到預定值時，根據每個電磁閥的打開和關閉順序，依次打開電磁閥，根據儀器初始設置的保壓和檢測時間，進入數據庫收集和處理子程序（如圖3所示）。

完成后，測量結果顯示在面板上并存儲在數據存儲器中。同時進入放氣子流程，使系統返回處于等待狀態下.當啟動測試開關未啟動時，如果打印，則查詢是否打印，系統讀取時鐘運行的當前時間信息和數據存儲器中的檢測數據，同時按指定格式打印，打印后返回等待狀態

四、結語

綜上所述，散熱器干式自動檢漏儀的應用，能真實、客觀地反映散熱器的泄漏情況，有效降低勞動強度，簡化工藝程序，有效提升檢漏速度，促進散熱器生產行業的發展，高自動化，測量精度符合使用需求。同時，打印機打印的直方圖能夠有效推動企業質量管理，作為檢測汽車散熱器密封性能的一種手段，為企業的質量管理提供了方便，該儀器不僅提高了散熱器產品質量，同時也為企業質量管理達到國際先進水平奠定了基礎。

參考文獻：

[1]洪孝鵬.基于壓力補償的恒壓式檢漏儀及檢測效率的研究[D].浙江工業大學，2009.

[2]洪亞闊.新型自動鹵素檢漏儀檢漏準確率的進一步研究[J].家電科技，2006（03）：56-58+67.

[3]何存興.中國科學院北京科學儀器研制中心ZHP-30型氦質譜檢漏儀榮獲BCEIA’97展覽會金獎[J].現代科學儀器，1998（Z1）：96-97.