漏率的定义和单位
真空系统中漏气/虚漏与抽气之间的平衡 真空系统中漏气流量的平衡表示式如下: P =(Qo +∑Qi)/S +Po
P-----系统达到的压力 Po—真空泵的极限压力 S-----真空系统的有效抽速 Qo---由系统外部流向系统内部的总漏率 ∑Qi—虚漏所形成的总漏率(如材料表面出气等)
灯泡 断路器
汽车行业 航天 医药行业
起搏器 泵 回旋装置 气囊 减震器 过滤器 压缩机
工业应用
制冷
冰箱 空调
钟表行业
研究所
粒子加速器 核聚变
航空
Airplane tanks
飞机制造业
导弹
食品包装 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3
10-12
10-11
10-10
10-9
10-8
检漏的目的
被测 件
ASM 142
逐步区域检漏：吸枪式检漏
对被测件内部进行充氦 用吸枪在被测件表面缓慢移动，采样逃逸的氦气 主要的优点 可以很好的检到漏点位置， 且易于操作 不需要将被测件抽真空
He
被测 件
He
总漏率检测：真空法检漏
将被测件充氦，然后放置于 一个与检漏仪相连的真空腔内 主要的优点 非常高的灵敏度 可以连接辅助泵，从而提高 生产量
压降法检漏
压缩空气或 抽真空
被测 件
将被测件加正压或抽真空到一定的压力，然后关闭 阀门，通过真空计观察单位时间内的压力变化
打正压的 压降法可 以检测到 1mbar l/s以 上的漏率
而采用抽真空的压降法可以作为对漏率大小的评估，但是，该 方法评估的不仅是泄漏，也包括释气。而且，如果漏率较小时 （< 10-4mbar l/s），在粗真空下观察压降会消耗很长时间，但 在中真空下观察又会受释气的影响！
Test part vacuum inside
Air
气泡法检漏
被测 件
水泡法，最多可 测到10-4mbar.l/s; 检漏完毕需要干 燥;且被测件很大 的话就更困难！
将打压后的被测件浸在水槽里，气泡 可以反映漏率的大小
也可以采取肥皂泡法，通常在5分钟内出现1mm半 径的肥皂泡，其漏率约为10-5mbar l/s
He
被测件
He
ASM 142
总漏率检测：吸枪式累积检漏
将被测件充氦，然后放置 于一个与吸枪探头相连的累积 腔内
He
主要的优点 总漏率检测，可靠 相对而言成本较低
被测 件
He
ASM 142
总漏率检测：背压式检漏
第一步 : 将被测件放置于一个充氦 的腔内 第二步 : 将被测件放于通风处（去 除表面累积的氦，以防影响之后的检 测精度 第三步 : 将被测件放置于一个与吸 枪探头相连的腔内 主要的优点 总漏率检测 相对而言，成本较低
因此，检漏的目的在于
将泄漏降低到一个可以接受的，不 影响系统正常运行的程度！
检漏的方法
不同的检漏方法
被测件内部压力 > 1000 mbar 被测件内部压力 < 1000 mbar
检漏的方式
对被测件内部打压
FLOW
正压 :
真空 :
对被测件抽真空
Air/test gas
FLOW
Test part pressurized with test gas
时间
He
F2
检漏仪
t t:秒 V : 升 （被测件体积） SHe : 检漏仪的氦抽速 F1 : 初始氦显示 F2 : 最终氦显示 (背景)
当不再有氦气进入被测件，氦信 号也并不是立即就会消失的
缩短响应时间的方法
通常，缩短响应时间的方法就是增大 抽速:
被测件
1/ 增加一台辅助泵 2/ 选择更大氦抽速的检漏仪 增加辅助泵会造成氦气的分流
*
氦检漏仪的灵敏度
低灵敏度
一个容积为 1 升的自行车轮胎如果在24小时内气就漏光的话 漏率为 3,5.10-2 mbar.l/s = 每秒有3 个 半径 2 mm 的气泡
*
氦检漏仪的灵敏度 高灵敏度
一个含 30 g 气体的打火机, 全部的气体漏光则需要 5 百万年, 漏率为 1.10-11 mbar.l/s
He
t (90%) = 2.3 V/(SHLD+Saux) 检漏仪 辅助泵 QHLD = Qleak x SHLD/(SHLD+Saux) 其中，SHLD-检漏仪抽速，S aux-辅助泵抽速， QHLD-检漏仪显示漏率，Q leak-实际漏率
氦质谱检漏仪的内部构造
氦质谱检漏仪的工作原理
氦质谱检漏仪的核心部件: 是一个检测氦气分压力的真空计 : 该真空计也称为质谱仪或分析仪. P He : 真空计测得的氦气 分压力
•
流量 = 泵的抽速 x 压力
流量 =
体积 x压力 时间
流量的定义
•
所以，在10bar下一升气体与在1bar下10升气体所含的气体 分子数是相同的
1升
=
10 升
AIR
10 bar 1 bar
流量的定义
当我们在海平面高度下跑步 : 丝毫没有任何问题
我们的肺就象一台泵 : S = 4 l/s 泵的抽速是 4 l/s
1
He
2
3
不同检漏法的灵敏度比较
He
He
He
ASM 142
被测 件 被测 件
ASM 142
He
与吸枪法相比，喷枪式或真空法检漏的灵敏度更 高，因为在大气中还含有5ppm的氦气
氦检漏仪灵敏度的概念
氦检漏仪灵敏度在我国用最小可检漏率来表示: 最小可检漏率的定义是指在满足如下条件下----(1)仪器处于最佳工作条件下 (指:被检件出气很小;无较大漏孔;仪器参数调至最佳状态) (2)以1atm的纯氦作为示漏气体 (3)动态检漏时所能检出的最小漏孔的漏率 (指:检漏时不用累积法;仪器本身的真空系统仍在抽气;仪 器反应时间小于1秒).
被测件
He
检漏仪 辅助泵
氦质谱检漏仪的检漏方法 检漏时常遇到的问题
被测件
检漏仪
高真空泵 罗茨泵
究竟应该把检漏仪安装 在哪个位置？？？
He
前级泵
漏率的计算，定义和单位
流量的定义
› ›
流量体现的是在单位时间下 流体分子数的多少 对于液体而言：
•
流量 = 液体泵的抽速
流量 =
体积 时间
›
而对于气体而言：
« small » lea
« Industrial » le
ks
10-7
aks
10-3
« big » leaks
气泡法检漏 压降法检漏
氦质谱检漏仪检漏
逐步区域检漏：喷氦式检漏
将被测件抽真空 用喷枪对被测件表面喷氦 检测进入被测件的氦流量
He
He
主要的优点 非常高的灵敏度 比较便宜
漏率的定义和单位
看! 一个气泡!
例如: 假设对于一个体积 为10升的容器，压力在80 秒内的变化为2mbar，那 么漏率
Q = 2 mbar x 1 liters = 0.25 mbar . l/s. 80 seconds
漏率的定义和单位
mbar. liter/second
›
漏率其实反映的是在一定时间内从泄漏的气体分子的数量.
例如: 假设漏率为 1mbar.l/sec (20°C的空气) 每秒将会有2.5*1019 个空气分子逃逸 !!!
时间
压力 = 1000 mbar 压力 = 1 mbar
25.000.000.000.000.000.000 个空气分子/秒
*
漏率的定义和单位
漏率的不同单位
漏率反映的是气体的流量, 例如 在某一个特定压力下(Pa, atm, mbar, torr)的体积流量(m3/s, cc/s, l/s)
0 1
F=Pc x Sc
21
漏率的计算
虽然确切的计算泄漏量很难，但 是可以用以下公式进行初步的估 算（层流，20摄氏度空气）：
Qpv = 135 x d4/L x(Po2-Pi2)/2
其中，d-漏点的直径，L-漏点的长度，Po-高压端压 力，Pi-低压端压力
漏率的定义和单位
针对于一个体积(V)不变的容器,单位 时间(Δt)内压力的变化量(ΔP)与该容 器体积(V)的乘积就是泄漏量： Q leak = V x ΔP / Δt 因此，泄漏量的单位通常用mbar l/s（也可用 Pa m3/s , atm cc/s 或 Torr l/s）
起搏器 导管 输血管 药物包装
安全气袋 罐和管道 空调 减震器 前灯 散热器 车轮 传感器
食品包装行业
其它容器
飞机制造行业 航天
发动机 天线 腔
液压元件 回旋装置 机翼 导弹
核技术
元器件
钟表行业 物理研究所
粒子加速器
通常在检漏时容易遇到的问题
氦质谱检漏仪的检漏方法 检漏仪中的高真空泵
检漏仪进气口 泄露造成的氦气流量
虽然泵的抽速并没有发生变化 : 4l/s, 但是在山上的压力要比海平面的压力 要低很多 但是当我们在海拔很高的山上跑步时 : 我们就觉得呼吸不过来了 所以，吸氧量（流量） 自然就大不相同了
流量的定义 流量
Pa F=Pa x Sa
在每一个 截面上， 气体的流 量都是相 同的
Pb F=Pb x Sb Pc c
当氦气进入被测件后，检漏仪并 不是立即就能够捕捉到信号的！
t = V/SHe t = 3V/SHe
63%的氦信号
V t = 2.3 SHe
t:秒 V : 被测件（包括管道 ）的体积 SHe : 检漏仪的氦抽速ຫໍສະໝຸດ 95%的氦信号90%的氦信号