汽车散热器干式自动检漏仪的研究

陈文慧

摘 要：目前，国内大多数厂家仍采用人工水箱检测方法，检测精度低、技术差、劳动强度高。基于此，汽车散热器干式自动检漏仪的研究越来越重要。采用高精度电容差压装置和精密转换电路对信号进行采集和放大。利用MCS-51单片机的数据处理和自动控制，来实现汽车散热器的干式定量自动检漏。

关键词：散热器;自动检漏仪;汽车

从现代的国内散热器生产状态的分析来看，散热器密封性能的检测仍然处于较低的技术水平。大多数制造商仍在使用相对落后的人工水箱测试措施。该措施检测精度低、技术含量低、劳动强度大，不能满足我国日益增长的汽车工业的需要[2]。基于此，汽车散热器干式自动检漏仪的研究与应用为我国汽车工业提供了强大助力。这种仪器运用高精度电容式差压变送器和精确变换电路作为信号采集和放大元件。以MCS-51单片机为数据处理和自动控制核心，以此完成散热器干式定量的自动检测。

干式检漏仪是向被测容器内注入压缩空气，根据泄漏和减压的原理，利用压力或差压传感器检测容器内的压力变化。电信号经放大后由仪器显示，并与标准量进行比较，以某种形式给出不良报警。干检法适用于各种结构和体积的容器，无水、无污染、无油，能够有效改善工作条件，过程自动化使其适用于自动化生产线，具有高分辨率计算机控制、自动校准和可变程序等优势[1]。

一、电容式差压变送器原理

电容式差压变送器作为汽车散热器干式自动检漏仪的核心部件。传感器的两个压力通道传输的压差使传感器的可位移电极板发生变形，就是膜片产生轻微型移动，从而造成电容器电极板之间的间距产生改变，这反映被称为电容的非线性变化。经过对电容变化的处理和计算，可以算出压差的大小。

电容式差压变送器的原理是：两个电绝缘金属膜極片平行排列，其中一个在的差压下会产生轻微变形，从而使两极板之间的相隔距离产生变化，产生可以变化的电容。然后应用高精度灵敏线性比例电路对电容的变化进行放大和变换，输出具有抗干扰性能、比例的高电平信号。以此实现对两个通道所传输压差数据的极小变化的检测[3]。

二、检测气路

气路的平衡性和气密性是保障汽车散热器干式自动检漏仪整体性能的重要问题之一。因此，在设计中应用板式集成气路和无泄漏电磁阀。气路工作原理及检测示意图当仪器检测程序被激活时，仪器自动进入“充气”分程序。此时，打开电磁阀D1、D2和D3，对标准容器器皿和待检测水箱进行充气;达到预先设定的压力后，电磁阀D1、D2和D3将自动关闭并进入“保压”状态以等待测试。用户可根据待测水箱的容积和材质，预设待测“保压”时间。在“保压”状态下，打开电磁阀D4，能够消除传感器标准容器和试验水箱中的气体波动（见图1）。

实现“保压”之后，仪器自动关闭电磁阀D4同时进入“检测”分程序。通过传感器比较无泄漏标准容器和待测水箱之间的压差。此时，电磁阀D2、D3和D4的密封性能要求非常高，泄漏量小于或等于7mm3/min，才能符合实际操作过程的要求。因此，设计中使用的是无泄漏电磁阀，可以有效减少泄漏量。

根据被测水箱的泄漏情况，可在仪表板上显示测试数据或声光报警。

汽车散热器泄漏情况大致上可分为三种情况：即大泄漏、不合格和合格。当泄漏量时，如果泄漏量过大，且充气压力在一定时间内无法达到预定值，仪表将直接显示并实时报警。对于不合格和合格两种情况，应在保压后进行试验。在设定的检测时间内，当压差超过报警限值时，仪表提出报警，即为不合格;压差在允许范围内为合格。报警时压差的设置是极其重要的：如果设置太小，大量合格产品视为不合格;如果设置太大，一些不合格的产品将被视为合格，一定程度上降低了仪表的可靠性，并影响工厂散热器的质量。这都是不可取的。

三、仪器框图及系统软件设计

仪器使用的是MCS-51系列单片机当作核心控制元件，主要读取仪器初始设定的输入信号，并对传感器的传输、接收的数据进行处理;实现对多端口线路驱动电路的管控;支持面板能够显示报警和打印机等功用，按照仪器初始设置中的定时数据，进行单片机自动控制电磁阀上驱动电路的工作，通过AD转换器从传感器读取测量数据，并通过面板显示器或打印机将结果打印出来（如图2所示）。

整个系统软件应用模块化设计，可分为数据采集、程序处理、驱动打印、充放电和时钟读写控制程序，开启仪器电源，初始化程序，在1～255秒内读取仪器初始设置中保存的保压时间和检测时间，然后查询启动测试开关，在测试开关打开时进入“充气”子过程，当气压达到预定值时，根据每个电磁阀的打开和关闭顺序，依次打开电磁阀，根据仪器初始设置的保压和检测时间，进入数据库收集和处理子程序（如图3所示）。

完成后，测量结果显示在面板上并存储在数据存储器中。同时进入放气子流程，使系统返回处于等待状态下.当启动测试开关未启动时，如果打印，则查询是否打印，系统读取时钟运行的当前时间信息和数据存储器中的检测数据，同时按指定格式打印，打印后返回等待状态

四、结语

综上所述，散热器干式自动检漏仪的应用，能真实、客观地反映散热器的泄漏情况，有效降低劳动强度，简化工艺程序，有效提升检漏速度，促进散热器生产行业的发展，高自动化，测量精度符合使用需求。同时，打印机打印的直方图能够有效推动企业质量管理，作为检测汽车散热器密封性能的一种手段，为企业的质量管理提供了方便，该仪器不仅提高了散热器产品质量，同时也为企业质量管理达到国际先进水平奠定了基础。

参考文献：

[1]洪孝鹏.基于压力补偿的恒压式检漏仪及检测效率的研究[D].浙江工业大学，2009.

[2]洪亚阔.新型自动卤素检漏仪检漏准确率的进一步研究[J].家电科技，2006（03）：56-58+67.

[3]何存兴.中国科学院北京科学仪器研制中心ZHP-30型氦质谱检漏仪荣获BCEIA’97展览会金奖[J].现代科学仪器，1998（Z1）：96-97.