泄漏检测技术不确定度评价方法浅探

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 作者:蒲洁

  氦质谱检漏是目前比较广泛采用的一种泄漏检测方法,一般采用比对定量的方法给出检漏结果。本文分析了氦质谱检漏的影响因素,从建立数学模型角度分析漏率测量的不确定度,并给出采用氦罩法进行真空泄漏检测时的漏率不确定度范围,为用该方法评价氦质谱检漏结果提供思路,探讨采用该方法提供漏率结果不确定度的合理性和可行性。

  在泄漏检测技术领域,有多种方法可以检测不同泄漏量的漏隙,如气泡检漏、卤素检漏、压力变化检漏、氦质谱检漏等,综合比较,氦质谱检漏具有适应范围广、定位定量准确、无毒、安全、反应速度快等优点,因此对泄漏量在10- 6 Pa·m3/s 以下的微小漏隙,目前比较广泛采用氦质谱检漏方法。氦质谱检漏仪是目前已知的最小可检漏率极小的一种检漏仪器,由于它不仅能够定性,而且能通过比对定量给出被检件的漏率值。但也正因为引入了比对标准—标准漏孔,使得标准漏孔的不确定度、以及由该标准的引入造成的相关因素,如仪器灵敏度、探测气体浓度、环境温度、标准漏孔安装位置[1]等都对检漏结果有影响。由于影响因素较多,一般在进行氦质谱检漏时,在对标准漏孔尽量模拟与被检件相同工况、相同环境条件,进行比对定量给出检测结果后,没有再对其检测结果的不确定度进行要求。

  作为检漏人员,在检漏过程中,利用与标准漏孔比对完成检漏后,给出的漏率值到底不确定度是多少,没有明确的概念,只能从经验获取。本文通过对影响被检件漏率的因素及不确定度进行分析、计算,对氦质谱检漏结果的不确定度评定方法进行初步探讨,以建立检漏结果分散区间的范围概念。

1、不确定度评定的数学模型建立

  氦质谱检漏有多种方法,本文仅对采用氦罩法进行的真空泄漏检测进行不确定度评定研究。测量量为泄漏检测(氦罩法)中的漏率。通过被检件上的漏孔在检漏仪上产生的信号与标准漏孔在检漏仪上产生的信号的比对,计算出被检件上漏孔的漏率。需要进行不确定度评定的即为此漏率。对此漏率进行不确定度评定时,首先要确定影响测量结果的因素有哪些,以进行标准不确定度评定。

  在采用氦罩法进行氦质谱真空检漏时,采用的计算公式为:

  从公式可以看出,被检件漏率与标准漏孔漏率、测量时标准漏孔漏率输出值、被检件漏率输出值、测量时的温度、以及氦罩内氦气浓度有关,因此将该公式作为漏率不确定度评定的数学模型,据此分别进行A 类、B 类标准不确定度、合成标准不确定度、扩展不确定度的评定。

  经过实验获取数据,计算得出氦罩法氦质谱真空检漏的测量不确定度。通过与真值的比较,以及多组测量结果相互比较(第一、二、三组据,均在15%~20%范围内),证明了该评定方法的正确性。氦罩法检漏是氦质谱真空检漏的常用方法,该结果对氦质谱检漏漏率值的判定有积极的意义,使检漏人员对采用该方法进行测量时的测量结果的不确定度范围有了一个明确的概念。实际采用氦罩法进行氦质谱检漏时,当采取控制检漏氦气浓度尽量与标准漏孔一致、将标准漏孔与检测环境进行温度平衡、合理选择标准漏孔安装位置等措施后,检测出的漏率不确定度应在上述结果范围内。

参考文献

  [1] 吴孝俭,等,国防科技工业无损检测人员资格鉴定与认证培训教材[M]. 北京:机械工业出版社,2005.
  [2] QJ3123- 2000 氦质谱真空检漏方法[S].
  [3] GJB3756- 99 测量不确定度的表示及评定[S].

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