【正文】 shows its important social function， among them, the gas tightness detection is one of important research direction, especially in the bus， the container related has been a great role in mechanical instrument. In this paper direct pressure tightness detector and the basic framework or the overall design ideas were introduced。 This paper focuses on the detailed principle of the air tightness detector and the design scheme, including the timing of data acquisition, data processing, data display, air tightness test results display and alarm of test result judgment module, and gives the specific design method and experimental results。因?yàn)槌２捎贸錃獾姆椒ㄟM(jìn)行檢測(cè)，也稱為氣密性檢測(cè)。根據(jù)工件的類型和密封性能要求，可以選擇不同的檢測(cè)方法。 隨著工業(yè)自動(dòng)化和檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的氣密性檢測(cè)手段，如浸水法和涂抹法逐漸被淘汰，開(kāi)始利用氣體的物理特性或化學(xué)特性變化來(lái)檢測(cè)是否有泄漏產(chǎn)生，例如氦質(zhì)譜儀、超聲波檢測(cè)儀、 鹵素檢測(cè)儀、激光檢測(cè)儀等 。隨著科技的發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的 Et 益激烈，廠家需要更加高效、簡(jiǎn)便、智能的氣密性檢測(cè)設(shè)備。車廂密封性能產(chǎn)生的直接影響： 1）外部灰塵和濕氣的滲入量； 2）有害氣體的含量； 3）降音隔噪效果； 4）空調(diào)效果。因此車廂的密封性能是車廂性能的重要參數(shù)之 一，也是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中要考慮的因素。本文將對(duì)氣缸密封性參數(shù)的檢測(cè)方法進(jìn)行討論，并在此基礎(chǔ)上介紹一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸活塞組的不解體簡(jiǎn)易檢測(cè)與診斷方法。這里所指的氣缸活塞組包括氣缸、氣缸蓋、氣缸卒 ,汽缸襯墊墊、活塞、活塞環(huán)和進(jìn)、排氣門等構(gòu)成燃燒室的零部件。 氣密性檢測(cè)儀的發(fā)展現(xiàn)狀 2 目前比較流行的氣密性檢測(cè)方法是利用氣體流量公式進(jìn)行檢測(cè)，首先測(cè)量與泄漏量相關(guān)的一些參數(shù)，例如壓力、壓差、彈性波等，然后將這些相關(guān)量通過(guò)定關(guān)系式轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的泄漏量?；诖朔椒?，國(guó)內(nèi)外眾多廠家都開(kāi)發(fā)出了氣密性檢測(cè)儀，比較著名的有法國(guó) ATEQ 公司、美國(guó)的 USON公司、日本的 COSMOS 公司等。利用該設(shè)備首先對(duì)工件進(jìn)行氣密性檢測(cè)，如果工件合格，則完成了檢測(cè)，將工件送出；如果工件泄漏量超標(biāo)，則將工件及卡具等作為一個(gè)整體沉入一個(gè)水槽里，觀察具體的泄漏位置?，F(xiàn)代氣密性檢測(cè)設(shè)備的廣 泛應(yīng)用也將為保證產(chǎn)品質(zhì)量、保障生產(chǎn)安全、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。 軟件仿真模塊主要分為兩部分： protues 硬件電路仿真、 keil 軟件程序的仿真。 2）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集 能夠選擇合適的 AD 轉(zhuǎn)換芯片及通道，實(shí)現(xiàn)傳感器信號(hào)的采集，模數(shù)轉(zhuǎn)換。 4） 實(shí)現(xiàn)數(shù) 據(jù)判斷以及報(bào)警 能夠?qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)做出正確的判斷，是否合格，不合格則鈴聲和燈光報(bào)警。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，保障生產(chǎn)、生活的安全，具有密閉容器性質(zhì)的產(chǎn)品在出廠前都要進(jìn)行密封性能檢測(cè)。其工作的原理即： 如果是直接壓力法，則先對(duì)被測(cè)件充氣，使其達(dá)到平衡，然后，測(cè)量被測(cè)件的氣壓值得變化形勢(shì)，每隔一段時(shí)間要采集一次數(shù)值，而泄漏量則是初始平衡狀態(tài)下的氣壓值與適時(shí)值的差值，當(dāng)這個(gè)差值大于設(shè)定的泄漏量值時(shí)，則要系統(tǒng)報(bào)警，工件氣密性不合格。 氣密性檢測(cè)的方案比較 該次設(shè)計(jì)中，儀器采用測(cè)量壓力來(lái)判斷是否泄露，當(dāng)容積和檢測(cè)壓力一定時(shí)，若容積內(nèi)氣壓變化時(shí)， 壓力也會(huì)變化，這將嚴(yán)重影響測(cè)量結(jié)果。根據(jù)工件的類型和密封性能要求，可以選擇不同的檢測(cè)方法。涂抹法是在內(nèi)部充有一定氣壓的工件表面涂抹肥皂水一類的易產(chǎn)生氣泡的液體，觀察產(chǎn)生氣泡的情況以檢測(cè)泄漏量的大小及位置。另外，鑒于一些工件易生銹、易腐蝕等特性，這些檢測(cè)方法不適合。但上述方法大多局限于定性檢測(cè)，檢測(cè)效率不高，另外測(cè)試儀器也比較昂貴。 目前比較流行的氣密性檢測(cè)方法是利用氣體流量公式進(jìn)行檢測(cè)。這種檢測(cè)方法受主觀因素影響小，檢測(cè)精度高，并且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)報(bào)警，大大提高了檢測(cè)效率。其中被測(cè)參數(shù)的選取，對(duì)氣密性檢測(cè)精度有直接影響。 氣密性檢測(cè)方案選擇 現(xiàn)有的檢漏儀器廣泛采用差壓法檢測(cè)容器氣密性 , 雖然其精確度比較高但是測(cè)量時(shí)要求測(cè)試件的容積和結(jié)構(gòu)必須和標(biāo)準(zhǔn)件相同 , 所以其體積大 , 不便于隨身攜帶 , 對(duì)于作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的檢漏 儀帶來(lái)極大的不便，這樣大大放慢了檢測(cè)的效率，不利于工業(yè)生產(chǎn)，而且標(biāo)準(zhǔn)件有時(shí)也可能不可靠； 氣泡法直觀，是通過(guò)液體或肥皂泡涂于工件表面，看是否有氣泡產(chǎn)生，有則說(shuō)明漏氣，否則良好，但這種測(cè)試方法效率低，受主觀因素影響較大且易誤判，只能作定性判斷，很難作定量判斷； 而直壓式檢漏法具有原理簡(jiǎn)單、成本較低、測(cè)試等待周期短 , 便于設(shè)計(jì)出用于測(cè)試各種氣體表以及檢漏泄漏校準(zhǔn)儀器的一種標(biāo)準(zhǔn)化、智能化程度高的、體積小、便攜式的計(jì)量?jī)x系統(tǒng)，廣受大眾工業(yè)者的接受。直接壓力法有如下特點(diǎn)：測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，自身容積小、測(cè)量范圍寬等特點(diǎn)。直接壓力法測(cè)試原理見(jiàn)圖13。其主要框圖結(jié)構(gòu)如下： 圖 31 硬件電路結(jié)構(gòu)框圖 使用一個(gè)直壓傳感器來(lái)檢測(cè)壓力變化，溫度傳感器來(lái)測(cè)溫，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路之后，將采集到的信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行 ad 模數(shù)轉(zhuǎn)換，并且由單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，判斷壓力變化值是否否和預(yù)設(shè)數(shù)值范圍，如果符合，則輸出 LCD 顯示并且上面做出漢字說(shuō)明，如果所測(cè)數(shù)值超過(guò)了預(yù)設(shè)范圍，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并顯示其測(cè)得量的變化率。片內(nèi)含 4k bytes 的可系統(tǒng)編程的 FLASH 只讀程序存儲(chǔ)器，全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳，它集 FLASH 程序存儲(chǔ)器，即可在線編程，也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程，集通用 8 位微處理器于單片機(jī)芯片中，可以靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。根據(jù)不同的運(yùn)行速度和功耗的要求，時(shí)鐘頻率可以設(shè)置在 033M 之間?？梢栽?4V 到 寬電壓范圍內(nèi)正常工作。同時(shí)，該單片機(jī)支持計(jì)算機(jī)并口下載，簡(jiǎn)單的數(shù)字芯片就可以制成下載線，本次設(shè)計(jì)根據(jù)最小系統(tǒng)的具體情況，使用雙列直插 DIP40的封裝。 氣壓傳感器模塊 壓力是重要的工業(yè)參數(shù)之一，正確測(cè)量和控制壓力對(duì)保證生產(chǎn)工藝過(guò)程的安全性和經(jīng)濟(jì)性有重要意義。 氣壓傳感器的基本原理： 某些氣壓傳感器主要的傳感元件是一個(gè)對(duì)壓強(qiáng)敏感的薄膜，它連接了一個(gè)柔性電阻器。電阻器的阻值 發(fā)生變化。 某些氣壓傳感器的主要部件為變?nèi)菔焦枘ず小? 新款 BOSCH BMP085 氣壓傳感器模塊 ，這種氣壓模塊，比較好用，輸出直接是數(shù)字信號(hào)，省去了自己做 AD 轉(zhuǎn)換的步驟，這在工業(yè)生產(chǎn)中提高了 工作效率，節(jié)約了成本，但是每種傳感器都有它獨(dú)特的應(yīng)用范圍，由下圖可以看到，氣壓感應(yīng)模塊太小，沒(méi)有螺紋，不容易與被測(cè)器件進(jìn)行對(duì)接，只適合于小的簡(jiǎn)單的應(yīng)用，在工業(yè)領(lǐng)域不適合使用。 pcb 尺寸*18mm 支持 5V/ 電壓輸入 常 用的引腳已經(jīng)引出，插針為標(biāo)準(zhǔn) 另外，杭州潤(rùn)辰科技有限公司的 PRC801 壓力傳感器，本產(chǎn)品具有多種結(jié)構(gòu)形式（直接引線、航空插頭），外形結(jié)構(gòu)緊湊，方便用戶使用，壓力敏感元件采用擴(kuò)散硅充油芯體，長(zhǎng)期穩(wěn)定好，采用不銹鋼殼體，具有耐腐蝕功能。 經(jīng)過(guò)詳細(xì)考慮，本次設(shè)計(jì)采用的氣壓傳感器是無(wú)錫邁姆斯科技有限公司的 MPS20N1000DS 型絕對(duì)壓力傳感器。 C ~ 125176。 壓力傳感器的各個(gè)參數(shù)測(cè)量結(jié)果為 mv 輸出信號(hào) 4120mv，其對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)為01000kpa 此處，由于本次設(shè)計(jì)采用的是 ADC0809,而 ADC0809 輸入信號(hào)范圍為 05v，傳感器輸出信號(hào)太小，所以要將輸出信號(hào)擴(kuò)大五十倍 ，變?yōu)? 。 圖 36 AD590電流輸出型兩端溫度傳感器 10 AD590電流輸出型兩端溫度傳感器是 AD公司利用 PN結(jié)構(gòu)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器 .（熱敏器件） AD590 是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。 AD590 的測(cè)溫范圍為 55℃～ +150℃。電源電壓可在 4V~6V 范圍變化，電流 變化 1mA，相當(dāng)于溫度變化 1K。 輸出電阻為 710MW。 AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M 五檔，其中 M 檔精度最高，在 55℃～ +150℃ 范圍內(nèi)，非線性誤差為177。 AD590 溫度感測(cè)器是一種已經(jīng) IC化的溫度感測(cè)器 ,它會(huì)將溫度轉(zhuǎn)換為電流 ,在 8051 的各種課本中?？吹剿?,相當(dāng)常用到。 2）可量測(cè)范圍 55℃至 150℃。 有以上可知 AD590 輸出信號(hào)為電流信號(hào)，這樣的話，要想讓此信號(hào)采集到單片機(jī)里面，還需要重新設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路，如果應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，增加了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，加大了生產(chǎn)投入，生產(chǎn)效率卻會(huì)降低了，而且，使用起來(lái)沒(méi)有那種直接壓力輸出的 較為直觀。 DSl820 的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源，因?yàn)槊恳粋€(gè)DSl820 在出廠時(shí)已經(jīng)給定了唯一的序號(hào)，因此任意多個(gè) DSl820 可以存放在同一條單線總線上，這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件， DS18B20 測(cè)量范圍從 55176。 C,增量值為 176。 11 圖 37 DS18B20 上圖。面對(duì)著扁平的那一面，左負(fù)右正。這種影響的范圍大致在溫度每變化1℃時(shí)，引起 的壓力變化為 %的測(cè)量壓力值，隨測(cè)試壓力的提高，溫度的影響會(huì)變得明顯。在其它的條件難以改變時(shí)，可考慮采用如下方法： （ 1）降低測(cè)試壓力或者采用真空法測(cè)試，以降低溫度的影響； （ 2）采用帶溫度補(bǔ)償功能的儀器，即對(duì)高溫工件進(jìn)行大量檢測(cè)，記錄△ P、△ t 值，作出△ P△ t 曲線，根據(jù)曲線作出△ Pleak (不合格限度 ) △ t 曲線，再將數(shù)值輸入溫度補(bǔ)償程序。 由溫度引起的壓差變化關(guān)系式： ?P=00 TTP ?? P0 為初始平衡壓力 ?P為測(cè)試終止時(shí)與初始狀態(tài)下的壓差 T0 為初始溫度 12 圖 38 溫度與壓力的變化曲線關(guān)系圖 本次設(shè)計(jì)中由于考慮到溫度對(duì)氣壓的影響，溫度的升高會(huì)引起氣壓的變大，所以溫度傳感器采用的是數(shù)字式 DS18B20 傳感器，它具有感應(yīng)靈敏，成本低，精度高等特點(diǎn)， 在這次設(shè)計(jì)中也起到很明顯的消除誤差的作用。 (a)ADC0809實(shí)物圖 （ b） ADC0809 管腳圖 圖 39 ADC0809 其主要特性如下： 1） 8 路 8 位 A／ D 轉(zhuǎn)換器，即分辨率 8位。 3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μ s。 5）模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 7）低功耗，約 15mw。由于只用到一路信號(hào)，也可將 A . 三個(gè)位選控制端直接接地，省去單片機(jī)端口的占用。 首先，選擇 AD 轉(zhuǎn)換通道，因?yàn)橛玫闹皇且宦纺M通道采集，所以 a0=0， a1=0，a2=0。 其次，設(shè)置 ADC0809 的時(shí)鐘信號(hào)，這個(gè)是給轉(zhuǎn)換芯片提供的工作時(shí)鐘，可以直接外加一個(gè)晶振，也可以通過(guò)編程，使用單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘信號(hào)，這樣的話就省去了晶振，在生產(chǎn)方面，也會(huì)節(jié)約成本。 當(dāng)然，采集溫度數(shù)據(jù)的時(shí)候，要設(shè)置好輸出數(shù)據(jù)的分辨率，在本次設(shè)計(jì)中，采用的是 12位數(shù)字輸出信號(hào)，對(duì)應(yīng)的精度為 ℃ 。 在分離各個(gè)位數(shù)的時(shí)候，要考慮到溫度的正負(fù)值。 如上，如果溫度值為負(fù)值，則顯示負(fù)號(hào)，否則什么都不顯示。此句是進(jìn)行溫度數(shù)值的十位數(shù)的分離，以此類推分離出個(gè)位、小數(shù)點(diǎn)、小數(shù)位。 將采集到的氣壓值，即 0255之間的一個(gè)數(shù)字量，讓其乘以 ad 轉(zhuǎn)換電壓 5v，再乘以量程與 5v電壓范圍的倍數(shù)，得到的是采集到的氣壓值： adoe=1。 adoe=0。