氣體采樣袋泄露檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法

劉偉 劉雪峰 徐樹杰 張鵬 徐耀宗

摘要：氣體采樣袋泄露檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，其檢測(cè)裝置包括設(shè)置在所述采樣袋上的負(fù)重裝置及檢測(cè)所述負(fù)重裝置下落高度或向下轉(zhuǎn)動(dòng)角度的位移檢測(cè)器。氣體采樣袋泄露檢測(cè)裝置基于在豎直方向上的負(fù)重裝置，可加速盛裝有一定氣體泄漏采樣袋的泄露塌癟，能夠顯著提高泄漏檢測(cè)效率；位移檢測(cè)器是基于機(jī)械、電子、光學(xué)等原理對(duì)采樣袋的泄漏情況進(jìn)行計(jì)量，不受實(shí)驗(yàn)室環(huán)境噪聲的干擾和人員主觀意識(shí)的影響，結(jié)果準(zhǔn)確；泄露檢測(cè)過(guò)程與氣體采樣袋的老化清洗過(guò)程或放樣分析過(guò)程可同步進(jìn)行，不影響氣體分析檢測(cè)的常規(guī)流程和進(jìn)度。

關(guān)鍵詞：氣體采樣；泄露；檢測(cè)裝置；檢測(cè)方法；負(fù)重加速

對(duì)汽車內(nèi)飾材料、零部件、總成件等樣品所散發(fā)出的氣體成分進(jìn)行采集分析時(shí)，常以塑料薄膜、金屬薄膜、復(fù)合薄膜、紙張等制成的采樣袋為氣體盛裝容器。通過(guò)采樣袋上預(yù)留的開口將待分析樣品充入或放入袋中，再將開口封閉，即可實(shí)現(xiàn)氣體的保存和后續(xù)分析。在保存或運(yùn)輸過(guò)程中，采樣袋的氣密性直接影響后續(xù)氣體濃度或成分的分析。因此，為保證氣體分析結(jié)果的有效性，有必要對(duì)采樣袋的泄露情況進(jìn)行檢測(cè)。

1常用的采樣袋泄露檢測(cè)方法及存在的問(wèn)題

1.1常用的采樣袋泄露檢測(cè)方法：

（1）抽氣法：封閉采樣袋，通過(guò)閥門和真空泵將采樣袋內(nèi)抽成真空狀態(tài)，關(guān)閉閥門和真空泵，然后觀察或聆聽真空狀態(tài)的采樣袋是否有漏氣膨脹的跡象或漏氣的聲音；

（2）充氣法：封閉采樣袋，通過(guò)閥門和氣泵向采樣袋內(nèi)充入一定量的氣體，關(guān)閉閥門和氣泵，然后在自然狀態(tài)下觀察盛裝有一定氣體的采樣袋是否會(huì)因漏氣而逐漸塌癟。

1.2常用泄露檢測(cè)方法存在的問(wèn)題：

（1）對(duì)于尺寸較大的真空狀態(tài)泄露采樣袋，較難觀察到是否有漏氣膨脹的跡象；

（2）在分析檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室中，由于環(huán)境噪聲的干擾，較難聆聽到真空狀態(tài)泄露采樣袋漏氣的聲音；

（3）在自然狀態(tài)下觀察盛裝有一定氣體的采樣袋是否會(huì)因漏氣而逐漸塌癟，需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，且裸眼觀察的不確定性較大。

2氣體采樣袋泄露檢測(cè)裝置

為解決氣體采樣袋泄露的檢測(cè)問(wèn)題，特發(fā)明氣體采樣袋泄露檢測(cè)裝置，以解決現(xiàn)有的采樣袋泄露檢測(cè)存在的問(wèn)題。

2.1氣體采樣袋泄露檢測(cè)裝置的技術(shù)方案

該氣體采樣袋泄露檢測(cè)裝置，包括設(shè)置在所述采樣袋上的負(fù)重裝置及檢測(cè)所述負(fù)重裝置下落高度或向下轉(zhuǎn)動(dòng)角度的位移檢測(cè)器。圖1為該氣體采樣袋泄露檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖：

檢測(cè)裝置還包括限定所述負(fù)重裝置在豎直方向自由下落或自由向下轉(zhuǎn)動(dòng)的限位機(jī)構(gòu)；位移檢測(cè)器為位移讀取器或位移傳感器；位移讀取器為豎直位移讀取器，位移傳感器為豎直位移傳感器。

負(fù)重裝置為升降柱（107），位移檢測(cè)器為檢測(cè)所述升降柱（1 07）下落高度的線刻度（108）、距離傳感器（112）或滑動(dòng)變阻器；限位機(jī)構(gòu)為限定所述升降柱（107）在豎直方向自由下落的定向槽（106），升降柱（107）底端設(shè)有負(fù)重塊（1071）；負(fù)重塊（1071）與所述升降柱（107）可拆卸連接。線刻度（108）設(shè)置在所述升降柱（107）上；距離傳感器（112）設(shè)置在所述定向槽（106）上；距離傳感器（112）為激光測(cè)距傳感器；滑動(dòng)變阻器包括纏繞在所述升降柱（107）上的螺旋電阻絲（110）、設(shè)置在所述螺旋電阻絲（110）外部的導(dǎo)電的固定滑塊及與所固定滑塊電連接的電子顯示屏（109），電子顯示屏（109）通過(guò)導(dǎo)線（111）與所述螺旋電阻絲（110）相連；固定滑塊為所述定向槽（106）；檢測(cè)裝置還包括固定端（103），定向槽（106）通過(guò)橫臂（105）與固定端（103）相連。

檢測(cè)裝置還包括底板（101）及設(shè)置在底板（101）上的立柱（102），固定端（103）與立柱（102）滑動(dòng)連接，檢測(cè)裝置上設(shè)有將固定端（103）固定在立柱（102）上的鎖緊機(jī)構(gòu)（104）；鎖緊機(jī)構(gòu)（104）為螺栓；負(fù)重裝置及位移讀取器均為多個(gè)，負(fù)重裝置與位移讀取器一一對(duì)應(yīng)，相鄰所述負(fù)重裝置的定向槽（106）通過(guò)連接桿相連，任一個(gè)所述定向槽（106）通過(guò)橫臂（105）與固定端（103）相連；或者負(fù)重裝置及位移讀取器均為多個(gè)，負(fù)重裝置與位移讀取器一一對(duì)應(yīng)，每一負(fù)重裝置的定向槽（106）均通過(guò)橫臂（105）與固定端（103）相連；負(fù)重裝置及位移讀取器均為3個(gè)；優(yōu)選的，相鄰負(fù)重裝置的定向槽（106）通過(guò)連接桿相連，位于中間的定向槽（106）通過(guò)橫臂（105）與固定端（103）相連。

負(fù)重裝置為能夠在豎直方向自由向下轉(zhuǎn)動(dòng)的升降臂（202），位移檢測(cè)器為檢測(cè)所述升降臂（202）向下轉(zhuǎn)動(dòng)角度的角刻度（203）或電子角度傳感器（205）；升降臂（202）與限位機(jī)構(gòu)鉸接；限位機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)平行設(shè)置的限位塊（201）及設(shè)置在限位塊（201）之間的定位軸，升降臂（202）位于兩個(gè)限位塊（201）之間并與定位軸鉸接；角刻度（203）設(shè)置在限位塊（201）上；電子角度傳感器（205）設(shè)置在限位塊（201）上。限位塊（201）上設(shè)有安裝孔，或限位塊（201）為磁鐵，或者限位塊（201）與一磁鐵（206）相連；限位塊（201）為磁鐵，或者限位塊（201）與一磁鐵（206）相連時(shí)升降臂（202）為無(wú)磁性升降臂。升降臂（202）為多個(gè)，各升降臂（202）的一端均與定位軸鉸接、另一端能夠獨(dú)立向下自由轉(zhuǎn)動(dòng)；升降臂（202）為多個(gè)分別與定位軸鉸接的異型升降臂（204）。

檢測(cè)裝置還包括底板（101）及設(shè)置在底板（101）上的立柱（102），限位塊（201）與立柱（102）滑動(dòng)連接，檢測(cè)裝置上設(shè)有將限位塊（201）固定在立柱（102）上的鎖緊機(jī)構(gòu)（104）；鎖緊機(jī)構(gòu)（104）為螺栓；限位塊（201）連接固定端（103），限位塊（201）通過(guò)固定端（103）與立柱（102）滑動(dòng)連接。

2.2氣體采樣袋泄露裝置的檢測(cè)方法

為解決氣體采樣袋泄露檢測(cè)裝置的使用問(wèn)題，還提供了一種氣體采樣袋泄露檢測(cè)方法，包括如下步驟：

（1）根據(jù)盛裝有一定氣體的采樣袋尺寸調(diào)整負(fù)重裝置的位置，使采樣袋順利放置于負(fù)重裝置正下方；

（2）記錄位移檢測(cè)器的示數(shù)；

（3）等待一定時(shí)間，再次或期間多次記錄位移檢測(cè)器的示數(shù)；

（4）計(jì)算位移檢測(cè)器的示數(shù)變化速率；

（5）判斷是否漏氣；

若位移檢測(cè)器的示數(shù)變化速率為0，則采樣袋無(wú)泄漏；

若位移檢測(cè)器的示數(shù)變化速率不為0，則表明采樣袋有泄漏；

位移檢測(cè)器的示數(shù)變化速率的絕對(duì)值越大采樣袋泄漏越嚴(yán)重；

（優(yōu)選的，步驟3）中每間隔10min記錄一次位移檢測(cè)器的示數(shù)變化，共記錄50min的示數(shù)。

2.3氣體采樣袋泄露檢測(cè)裝置的優(yōu)勢(shì)：

該裝置是基于在豎直方向上的負(fù)重裝置，可加速盛裝有一定氣體泄漏采樣袋的泄露塌癟，能顯著提高檢測(cè)效率；位移檢測(cè)器是基于機(jī)械、電子、光學(xué)等原理對(duì)采樣袋泄漏情況進(jìn)行計(jì)量，不受實(shí)驗(yàn)室環(huán)境噪聲的干擾和人員主觀意識(shí)的影響，結(jié)果準(zhǔn)確；泄露檢測(cè)過(guò)程與氣體采樣袋的老化清洗過(guò)程或放樣分析過(guò)程可同步進(jìn)行，不影響檢測(cè)流程和進(jìn)度。

2.4氣體采樣袋泄露檢測(cè)裝置的實(shí)施例

選取完好的1000L規(guī)格新采樣袋1個(gè)，記為1號(hào)采樣袋，選取使用過(guò)5次的1000L規(guī)格舊采樣袋1個(gè)，記為2號(hào)采樣袋，選取有1mm破損點(diǎn)的1000L規(guī)格舊采樣袋1個(gè)，記為3號(hào)采樣袋。將三個(gè)采樣袋密封，通過(guò)閥門分別充入500L氮?dú)?，即得盛裝有一定氣體的采樣袋，根據(jù)其尺寸，調(diào)整泄漏檢測(cè)裝置中由底板101、立柱102、滑塊103、螺栓104、橫臂105共同構(gòu)成的無(wú)位移固定端的高度至80cm，使充氣采樣袋能夠順利放置于豎直運(yùn)動(dòng)端升降柱107的下方；

本例中升降柱107下方均設(shè)有圓柱狀負(fù)重塊1071，分別將3個(gè)采樣袋放置于升降柱107的下方并與負(fù)重塊1071直接接觸，負(fù)重塊1071底面積太小會(huì)使采樣袋局部塌陷至底甚至戳破采樣袋，面積太大不方便操作，故應(yīng)該面積適中，負(fù)重塊1071底面積應(yīng)小于充氣采樣袋的橫截面積且能夠支撐在充氣采樣袋上。本例中沿定向槽106規(guī)定的豎直方向釋放升降柱107使其在采樣袋上施加4.5kg的穩(wěn)定負(fù)重（即升降柱107與負(fù)重塊1071的總質(zhì)量為4.5kg），記錄此時(shí)位移檢測(cè)器的線刻度108的示數(shù)HO=75cm；

等待50min，期間每隔10min記錄位移檢測(cè)器線刻度108的示數(shù)H1、H2……H5；

分別計(jì)算3個(gè)采樣袋位移檢測(cè)器線刻度108的示數(shù)變化速率（H5-H0）/t。其中1號(hào)位移檢測(cè)器示數(shù)變化速率為0cm/min，表明無(wú)泄漏，可正常進(jìn)行氣體分析檢測(cè)；2號(hào)位移檢測(cè)器示數(shù)變化速率為-0.046cm/min，表明輕微泄漏；3號(hào)位移檢測(cè)器示數(shù)變化速率為-1.28cm/min，表明嚴(yán)重泄漏，不能再繼續(xù)使用。

3結(jié)語(yǔ)

該氣體采樣袋泄露檢測(cè)裝置，基于豎直方向上的負(fù)重加速泄露塌癟原理，用于在不影響氣體分析檢測(cè)常規(guī)流程和進(jìn)度的前提下快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)氣體采樣袋的泄露情況，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)不合格采樣袋，避免產(chǎn)生無(wú)效分析結(jié)果。