汽車散熱器干式自動檢漏儀的研究

陳文慧

摘 要：目前，國內(nèi)大多數(shù)廠家仍采用人工水箱檢測方法，檢測精度低、技術(shù)差、勞動強度高?；诖?，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(zhuǎn)換電路對信號進行采集和放大。利用MCS-51單片機的數(shù)據(jù)處理和自動控制，來實現(xiàn)汽車散熱器的干式定量自動檢漏。

關(guān)鍵詞：散熱器;自動檢漏儀;汽車

從現(xiàn)代的國內(nèi)散熱器生產(chǎn)狀態(tài)的分析來看，散熱器密封性能的檢測仍然處于較低的技術(shù)水平。大多數(shù)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(shù)含量低、勞動強度大，不能滿足我國日益增長的汽車工業(yè)的需要[2]?；诖耍嚿崞鞲墒阶詣訖z漏儀的研究與應(yīng)用為我國汽車工業(yè)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(shù)據(jù)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(nèi)注入壓縮空氣，根據(jù)泄漏和減壓的原理，利用壓力或差壓傳感器檢測容器內(nèi)的壓力變化。電信號經(jīng)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(jié)構(gòu)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(chǎn)線，具有高分辨率計算機控制、自動校準和可變程序等優(yōu)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?shù)膲翰钍箓鞲衅鞯目晌灰齐姌O板發(fā)生變形，就是膜片產(chǎn)生輕微型移動，從而造成電容器電極板之間的間距產(chǎn)生改變，這反映被稱為電容的非線性變化。經(jīng)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(chǎn)生輕微變形，從而使兩極板之間的相隔距離產(chǎn)生變化，產(chǎn)生可以變化的電容。然后應(yīng)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(xiàn)對兩個通道所傳輸壓差數(shù)據(jù)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(shè)計中應(yīng)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(yù)先設(shè)定的壓力后，電磁閥D1、D2和D3將自動關(guān)閉并進入“保壓”狀態(tài)以等待測試。用戶可根據(jù)待測水箱的容積和材質(zhì)，預(yù)設(shè)待測“保壓”時間。在“保壓”狀態(tài)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(xiàn)“保壓”之后，儀器自動關(guān)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(shè)計中使用的是無泄漏電磁閥，可以有效減少泄漏量。

根據(jù)被測水箱的泄漏情況，可在儀表板上顯示測試數(shù)據(jù)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(nèi)無法達到預(yù)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(yīng)在保壓后進行試驗。在設(shè)定的檢測時間內(nèi)，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(nèi)為合格。報警時壓差的設(shè)置是極其重要的：如果設(shè)置太小，大量合格產(chǎn)品視為不合格;如果設(shè)置太大，一些不合格的產(chǎn)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(zhì)量。這都是不可取的。

三、儀器框圖及系統(tǒng)軟件設(shè)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(shè)定的輸入信號，并對傳感器的傳輸、接收的數(shù)據(jù)進行處理;實現(xiàn)對多端口線路驅(qū)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(shè)置中的定時數(shù)據(jù)，進行單片機自動控制電磁閥上驅(qū)動電路的工作，通過AD轉(zhuǎn)換器從傳感器讀取測量數(shù)據(jù)，并通過面板顯示器或打印機將結(jié)果打印出來（如圖2所示）。

整個系統(tǒng)軟件應(yīng)用模塊化設(shè)計，可分為數(shù)據(jù)采集、程序處理、驅(qū)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(nèi)讀取儀器初始設(shè)置中保存的保壓時間和檢測時間，然后查詢啟動測試開關(guān)，在測試開關(guān)打開時進入“充氣”子過程，當氣壓達到預(yù)定值時，根據(jù)每個電磁閥的打開和關(guān)閉順序，依次打開電磁閥，根據(jù)儀器初始設(shè)置的保壓和檢測時間，進入數(shù)據(jù)庫收集和處理子程序（如圖3所示）。

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

四、結(jié)語

綜上所述，散熱器干式自動檢漏儀的應(yīng)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(chǎn)行業(yè)的發(fā)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(yè)質(zhì)量管理，作為檢測汽車散熱器密封性能的一種手段，為企業(yè)的質(zhì)量管理提供了方便，該儀器不僅提高了散熱器產(chǎn)品質(zhì)量，同時也為企業(yè)質(zhì)量管理達到國際先進水平奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]洪孝鵬.基于壓力補償?shù)暮銐菏綑z漏儀及檢測效率的研究[D].浙江工業(yè)大學(xué)，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(xué)院北京科學(xué)儀器研制中心ZHP-30型氦質(zhì)譜檢漏儀榮獲BCEIA’97展覽會金獎[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器，1998（Z1）：96-97.