基于單片機的氣體測漏儀器的探究

朱千鋒

（九州職業技術學院，江蘇 徐州 221116）

1 氣體測漏儀的發展

為了適應不斷發展的現代生產技術的要求，檢測手段在不斷的更新發展。測試者長久面對的一個困難問題就是怎樣才能很快的檢查出泄漏，這種檢查也稱為氣密性測試。而從當下來看，氣泡法即濕式檢測法是國內和國外利用最多的測試方法了。這種方法是把需要檢測的工件加入一些壓力氣體，再將其完全浸泡在水中，通過人眼觀察看有沒有產生氣泡，要得到它大概的泄漏程度，也是靠觀察這些氣泡量的多少。但是這樣的檢測手段有很大的不足之處，比如工作效率不高，會發生判斷錯誤以及沒有辦法定量分析。而且在泡水之后對工件的表面進行防腐蝕等后續工作也大大提高了檢測的成本。另外一種測量方法是干式檢漏法。因為泄漏使得工件內氣體質量降低從而影響了其內氣體的參數，而這種測量方法就是利用這些參數的變化，對其漏情況來定性與定量。干式檢漏法設計很多方面，第一個就是對被測工件用微小的流量測試儀增加壓力來定量泄漏量的流量法。第二個是鑒于其高消耗量而適用于高精度情況下的氮氣測量方法。第三種是在加正壓或者是負壓之后將閥門關閉的直接壓力測試法。這種測試方法是根據壓力傳感器、壓力表或者壓力開關等將壓力減少的量測試出來，是一種方便可靠又簡單的測試方法。這篇文章就是在51內核的89C58單片機當作控制核心，利用直接加壓的方法檢測所泄漏了的氣體量。提取數據以及控制閥門時采用單片機能夠很好的降低人為因素對實際測量結果的影響。利用液晶顯示輸出、通訊模塊以及鍵盤的輸入完成測試的自動化，能夠方便觀察與測量，數據的研究分析也更為便捷。

2 單片機氣體測漏儀

2.1 單片機氣體測漏儀的工作系統原理

由于單片機在其性能上具有獨特的特點，其具有很好的性能穩定性能，采用單片機測漏儀進行工作檢測氣體的氣密性具有十分良好的可靠性，同時在價格方面也相對的較為廉價，為此可以比較好的進行推廣和發行，其應用得到了市場廣泛的認可，得到應用。單片機氣體測漏儀系列的單片機在其內部，包含有兩個或者多個16位制的計數器或者是定時器，也包含了通用異步串行通信控制器或者其他資源。單片機測漏儀系統是由精密的計算方法和控制器進行實時的檢測氣密性，其性能的要求相對的較高，要直觀明了的反應出工件的氣密性，需要屏幕來進行顯示，收取大量的檢測信息，這就要求其儲存的空間必須滿足大容量才的程序存儲器。所以單片機系列氣體測漏儀中程序存儲空間較為大。并且在接收的鍵盤位置的輸入，可以對檢測的各種參數進行設置更改，通過通信的串口位與上位機進行信息的共享。將主程序流程概括而言就是鍵盤掃描。第一步是設定一些初始的數值，例如壓力上限、穩定時間、測試時間等。第二步就是開始加壓，觀察判斷是否達到了所限定的數值，若是沒有就要繼續給它增加壓力，如果達到了限定的數值就要將充氣閥關閉并測量穩定后的氣壓泄漏量。如果測量結果顯示不合格就要警報排氣，若結果合格了，就要系統牌弋并結束本次測試。檢測的流程包括很多方面，用子程序舉例來說，主要涉及了手動模式子程序、自動模式子程序、AD轉換子程序等等。對系統測試的上限以及下限、測試的時間或者系統頻道選擇等系統參數的設置，可以利用人機界面來完成，這種可以手動或自動轉換的設置可以在充氣壓力不夠或者存在泄漏時進行警報。

系統采用差分檢測方法，壓差法是在同一時間，兩個萬方數據傳達相同的試樣進行著同樣的壓力氣體，兩個樣品的一個理想的標本無泄漏，另一個是試件，然后兩個試件的切斷，當被測樣品的泄漏，同理想的試樣之間的壓力差測量差壓傳感器的兩個試件的試驗件，從而計算出泄漏量。在壓力測試的方法，因為理想的試樣和試件是相同的結構，和壓差傳感器的精度是比較高的，所以它可以準確地檢測微小泄漏測試片，工作原理圖儀，一個完整的測試過程包括：氣相，穩定階段，檢測階段和排氣4個階段，開閥V2和V3充氣的第一階段，充氣的開源系統，系統需要通過減壓閥的壓力調節SV1VL，然后通電，電磁閥，氣動閥AV1打開標準腔同時壓力測試腔，相位穩定系統穩定的一段時間兩腔的壓力達到設定壓力后，對電磁閥SV1封閉測試階段。氣動閥AV1處于穩定壓力封閉，標準件腔及試驗室，試驗室的壓力、差壓傳感器。

2.2 通訊模塊

單片機系列的氣體測漏儀帶有進行通信的串口，這種系統所測出的工件的氣密性的所有數據，在經保數據的處理后，可以通過通信的串口進行輸出，很好的解決了進行數據的查詢和分析處理的過程。單片機氣體測漏儀系統，在使用軟件的工程設計上，使用的單片機系統軟件，其主要功能是完成對時序的控制。其中程序的子程序有包括液晶屏幕的顯示、行列式鍵盤掃描、數據采集、濾波和通信程序等。在單片機系統進行通電后，其系統最先執行的主程序，其主要的任務是對芯片的功能進行初始，打開開機界面的顯示主屏，通電后先進行單片機系統的自動檢測模塊以及對非中斷模塊進行識別，等待用戶的參數設置，根據不同的鍵值以完成，各個子程序與主程序之間的切換，實現工件氣密性的自動撿測，同時對檢測的各種數據進行自動化的分析和處理，然后進行數據的保存等功能。

2.3 系統硬件電路設計

本系統的數據采集模塊通過壓力傳感器輸出信號與溫度傳感器的主要來源。由于系統的空氣壓力不是一個定值，傳感器的選擇應滿足大范圍的測試范圍。通過dmp335壓力變送器的壓力信號是可以測量0-20kpa，其輸出信號經電阻4-20mA，并轉換成電壓信號送入A/D轉換器。溫度是影響系統精度的主要因素，需要被收集在補償處理芯片?？紤]到系統的測試精度，該系統采用A/D轉換器是16位A/D芯片設計，支持虛擬IIC總線協議，它可以將數據的形式輸出給單片機的串行通信。單片機與pl.0和pl.1虛擬IIC總線協議的SDL和SDA收集數據。解決51個線缺陷是不夠的。人機界面的人機界面是主要的鍵盤輸入模塊、液晶顯示模塊，是一種常見的外圍模塊的嵌入式設計。由于鍵的大量需要，系統設計的行列式鍵盤，輸入單片機掃描鍵。

2.4 以單片機鍵盤掃描更多的輸入和輸出端口，可編程存儲器/IO芯片擴展使用

隨著單片機的存儲容量的不斷提高和增加處理能力，系統將在數據處理過程中，壓差法的獨立分析，直接的壓力，自動識別，無線通信，開發更智能，可靠的方向。壓力，溫度信號的采集，精度高，軟件驅動程序。高精度設備采用單片機控制的四川虛擬總線數據采集核心采集壓力傳感器的壓力，利用工件直接測量壓力的氣密性試驗方法。通過實驗檢測工件是否滿足氣密性要求。人機界面設計，利用漢字圖形點陣液晶顯示，并獲得一個關鍵決定因素，鍵盤輸入，方便操作人員操作。編寫自定義通信協議，實現了通信設備和計算機。將數據發送到上位機采集儀器，方便以后的分析數據存儲。數據通信與校驗碼來保證數據的正確性。為了保證數據采集系統的正確性的一個濾波算法的定制，并給出了一種克服儀器漂移的控制思想。對零點漂移模擬表的有效解決方案無法克服的。

3 結束語

隨著中國經濟的快速發展，科技進步水平，滿足了汽車，氣的要求，家用電器等行業整個社會的嚴密性試驗，這些行業的產品已成為中國經濟發展的支柱產業。同時，質量和安全性能的行業相關產品的檢測也變得越來越重要，和氣密性和密封性試驗是一種重要的手段來保證產品的質量和安全性能。容易產生誤判，而且不利于數據的存儲和分析。有密封性能的檢測方法很多，泄漏檢測系統，本文介紹了一種基于PIC單片機的便攜式儀器，攜帶方便，檢測精度高，操作方便，通過鍵盤可以快速、容易測量的試樣是合格的，和數碼管泄漏的動態顯示。

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