Устройство для испытания изделий на герметичность Советский патент 1986 года по МПК G01M3/26 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям полых изделий на герметичность манометрическим методом.

Цель изобретения - повышение точности измерения течей.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство для испытания изделий на герметичность содержит генератор 1 импульсов, первый и второй ключи 2 и 3, входы которых соединены с противофазными выходами генератора 1 импульсов, третий ключ 4, вход которого соединен с входом первого ключа 2, первую диодно-резисторную цепь, состоящую из диода 5 и резистора 6, вторую диодно-резисторную цепь, состоящую из диода 7 и резистора 8, третью диодно-резисторную цепь, состоящую из диода 9 и резистора 10 и четвертую диодно-резисторную цепь, состоящую из диода 11 и резистора 12. Аноды диодов 5 и 9 первой и третьей диодно-резисторных цепей подключены к выходам соответственно первого 2 и третьего 4 ключей, катоды диодов 7 и 11 второй и четвертой диодно-резисторных цепей подключены к выходу второго ключа 3. Емкостный датчик перемещения мембраны 13 двухполостно- го измерительного блока 14 выполнен дифференциальным, пластины которого размещены в полостях двухполостного измерительного блока 14, причем каждая из пластин разделена на две неравные части 15, 16 и 17, 18. Больщие и равные по площади части 15 и 16 пластин подключены к точкам соединения соответственно диода 5 и резистора 6, диода 11 и резистора 12 первой и четвертой диодно-резисторных цепей, мень- щие и равные по площади части 17 и 18 пластин подключены к точкам соединения соответственно диода 9 и резистора 10, диода 7 и резистора 8 третьей и второй диодно-резисторных цепей. Входы первого и второго фильтров 19 и 20 низких частот подключены к точкам соединения соответственно резисторов 6, 8 и 10, 12 диодно-резисторных цепей. Вход первого нуль-органа 21 подключен к выходу первого фильтра 19 низких частот, выход соединен с шиной первого ключа 2.

Вход второго нуль-органа 22 подключен к выходу второго фильтра 20 низких частот, выход соединен с щиной питания третьего ключа 4. Вход первого элемента НЕ 23 подключен к выходу второго нуль-органа 22, выход соединен с одним из входов первого элемента 24 И, другой вход которого подключен к выходу первого нуль-органа 21, а выход соединен с выходной шиной устройства. Вход второго элемента НЕ 25 подключен к выходу первого элемента И 24, вход формирователя 26 эталонного интервала времени подключен к выходу второго элемента НЕ 25, а входы второго элемента И 27 подключены к выходам второго

З Лемента НЕ 25 и формирователя 26 эталонного интервала времени. R-входы первого и второго RS-триггеров 28 и 29 соединены с входной шиной S-вход первого RS-триггера

28 подключен к выходу второго нуль- органа 22, S-вход второго RS-триггера 29 подключен к выходу второго элемента И 27, а выходы второго RS-триггера 29 соединены с элементами 30 и 31 индикации. Диоды 32-35 обеспечивают развязку выходов нуль-органов 21 и 22 с источником питания -fE (не показан), а диод 36, включенный последовательно с источником питания -Е (не показан), температурную компенсацию параметров диодов 32 и 34, нестабильность которых вызывает разбаланс мостовых схем, образованных диодно-резисторными цепями.

Пневматическая цепь устройства включает источник 37 избыточного давления, соединенный через первый электропневмоклапан 38 с одной из полостей двухполостного измерительного блока 14, другая полость которого соединена с испытуемым изделием 39. Пневматический канал второго электропневмоклапана 40 включен параллельно двухполостному измерительному блоку 14. Электрическая цепь первого электропневмоклапана 38 подключена к шине внешней системы управления (не показана), а электрическая цепь второго электропневмоклапана 40 связана с инверсным выходом первого RS-триггера 28.

Устройство для испытания изделий на герметичность работает следующим образом. В исходном состоянии мембрана 13 двухполостного измерительного блока 14 занимает крайнее правое по схеме положение, при

котором емкости, образованные мембраной 13 и частями 16 и 18 правой пластины емкостного датчика,превосходят по величине емкости, образованные мембраной 13 и частями 5 и 17 левой пластины. Части 15 и 7 пластины запитываются положительными импульсами напряжения с выходов соответственно первого и третьего ключей 2 и 4 через первую и третью диодно-резис- торные цепи. Части 6 и 18 пластин запитываются отрицательными импульсами

напряжения с выхода второго ключа 3 через вторую и четвертую диодно-резисторнь1е цепи При этом в точках соединения диодов 5, 7, 9 и 1 и резисторов 6, 8, 10 и 12 формируются импульсы напряжения с длительностью спада, определяемой емкостью, образованной мембраной 13 и соответствующей частью пластины емкостного датчика.

Таким образом, в исходном состоянии схемы при идентичных параметрах диодно- резисторных цепей на выходах первого и второго фильтров 19 и 20 низких частот формируются отрицательные уровни напряжения На выходах первого и второго нуль-органов 21 и 22 формируются также отрицательные уровни напряжения. Диоды 33 и 35

заперты приложенным обратным напряжением, на выходе первого элемента И 24 устанавливается уровень логического «О, а на выходе второго элемента НЕ 25 - уровень логической «1. На выходе второго элемента И 27 формируется уровень логического «О, поскольку отсутствует напряжение на выходе формирователя 26 эталонного интервала времени. В исходном положении первый электропневмоклапан 38 находится в закрытом, а второй электропневмоклапан 40 - в открытом состоянии. С открытием первого электропневмоклапана 38 в изделие 39 от источника 37 избыточного давления подается испытательное давление. Процесс испытания изделия 39 начинается с подачи запускающего импульса на R-входы первого и второго RS-триггеров 28 и 29, которые устанавливаются в исходное нулевое состояние. При этом зажигается элемент 30 индикации, указывающий на соответствие изделия 39 техническим условиям при допусковом контроле, а второй электропневмоклапан 40 закрывается.

Если изделие 39 герметично, то давления в полостях измерительного блока 14 остаются неизменными, а мембрана 13 - в исходном положении. Если имеются утечки из изделия 39, то мембрана 13 смещается в сторону меньшего давления (на чертеже справа налево). В процессе перемещения мембраны 13 емкости, образованные частями 15 и 17 левой пластины, возрастают, а емкости, образованные частями 16 и 18 правой пластины, ,уменьщаются. В момент равенства емкостей, образованных частями 15 и 18 пластин емкостного датчика, вь ходное напряжение первого фильтра 19 низких частот становится равным нулю, а на выходе первого нуль-органа 21 устанавливается напряжение положительной полярности. Диод 35 открывается, а диод 34 закрывается, и на щине питания первого ключа 2 напряжение возрастает на величину, определяемую соотнощением выходного напряжения первого нуль-органа 2 и напряжения источника питания -f Е. За счет положительной обратной связи возникает зона нечувствительности, определенная указанным соотношением напряжений и предотвращающая обратное переключение первого нуль-органа 21 под воздействием помех.

На входы первого элемента И 24 поступают уровни логических «1 с выхода первого нуль-о ргана 21 и с выхода первого элемента НЕ 23, и на его выходе формируется уровень логической «1, который инвертируется вторым элементом НЕ 25. Уровень логического «О поступает на вход второго элемента И 27 и одновременно запускает отрицательным фронтом формирователь 26 эталонного интервала времени, на выходе которого формируется уровень логической «1. В момент равенства емкостей, образованных частями 16 и 17 пластин емкостного датчика положительный уровень напряжения устанавливается на выходе второго нуль-органа 22, который инвертируется первым элементом НЕ 23. При этом на выходе первого элемента И 24 вновь устанавливается уровень логического «О, диод 33 открывается, а диод 32 закрывается, на тине питания третьего ключа 4 напряжение возрастает на величину, определяемую соотношением напряжения выходного напряже0 ния второго нуль-органа 22 и напряжения источника питания --|-Е. За счет положительной обратной связи создается зона нечувствительности для второго нуль-органа 22. Одновременно выходной сигнал второго нуль-органа 22 устанавливает первый RS-триггер 28 в единичное состояние, вследствие чего открывается второй элект)ог невмоклапаи 40, шунтируя пневматическую цепь двухполост- ного измерительного блока 14.

Таким образом, на выходе первого эле0 мента И 24 формируется времеь ип интервал, длительность которого опреде,чяется величиной течи изделия 39. Уровень логического «О на выходе первого элемента И 24 инвертируется вторым элемепгом НС 2.5, и уровень логической «1 подается на вход вто5 рого эле.мента И 27. Если длительность временного интервала, формируемого на выходе первого элемента И 24, меньше длительности эталонного интервала, формируемого па иы- ходе формирователя 26, и соответствующей допустимой величины негерметичности,то па выходе второго элемента И 27 появляется уровень логической «1, переключаюпхии второй RS-триггер 29 в единичное состояние, при котором зажигается элемент 31 индикации, указывающий на недопустимую величину течи. При допустимой величине течи второй RS-триггер 29 остается в исходном состоянии.

Изобретение обеспечивает более высокую точность измерения течей, так как начало 40 и конец измерения интервала времени определяются моментами равенства соответствующих пар емкостей датчика, т.е. моментами уравновешенного состояния мостовых схем, образованных элементами устройства, и не за-- висят от характеристик других элементов, изменяющихся условий окружающей среды и питающих напряжений. Полученный временной интервал может быть преобразован в цифровой код, удобный для отсчета и регистрации.

45

50

Формула изобретения

Устройство для испытания изделий на герметичность, содержащее источник избы- 55 точного давления, двухполостной измерительный блок с мембраной, одна полость которого соединена с источником и.збыточного давления, а другая предназначена для соединения с изделием, и емкостной датчик перемещения мембраны, пластины которого размещены в полостях двухполостного измерительного блока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено генератором импульсов, первым и вторым ключами с шинами питания, входы ключей соединены с выходами генератора импульсов, первой диодно- резис- торной цепью, анод диода которой соединен с выходом первого ключа, второй диод- но-резисторной цепью, катод диода которой соединен с выходом второго ключа, первым фильтром низких частот, вход которого соединен с резисторами первой и второй ди- одно-резисторных цепей, первым нуль-органом, вход которого соединен с выходом первого фильтра низких частот, третьим ключом с питания, вход третьего ключа соединен с входом первого ключа и с выходом генератора импульсов, третьей диодно-резисторной цепью, анод диода которой соединен с выходом третьего ключа, четвертой лиодно-резисторной цепью, катод диода которой соединен с выходом второго ключа, вторым фильтром низких частот, вход которого соединен с резисторами третьей и четвертой диодно-резисторных цепей, вторым нуль-органом, вход которого соединен с выходом второго фильтра низких частот, а выходы первого и второго нуль- органов соединены соответственно с шинами питания первого и третьего ключей, первым элементом НЕ, вход которого соединен с выходом второго нуль-органа, первым элементом И с шиной питания и выходной шиной, первый вход которого соединен с выходом первого нуль-органа, второй вход - с выходом первого элемента НЕ, а выход соединен с выходной шиной, электропневмоклапаном, пневматическая цепь которого соединена с полостями двухполостного измерительного блока, первым RS-триггером, S-вход которого соединен с выходом второго нуль-органа, а инверсный выход соединен с электрической цепью электропневмоклапана, вторым элементом НЕ, вход которого соединен с выходом первого элемента И, формирователем эталонного интервала времени, вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ, вторым элементом И, первый вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ, а второй вход - с выходом формирователя эталонного интервала времени, вторым RS-триггером, R-вход которого соединен с R-BXO- дом первого RS-триггера и с шиной питания первого элемента И, а S-вход соединен с выходом второго элемента И, и элементами индикации, соединенными соответственно с каждым из двух выходов второго RS-триггера, каждая из пластин емкостного датчика перемещения мембраны выполнена в виде двух неравных по площади частей, большая и меньшая части одной пластины соединены соответственно с точкой соединения диодов и резисторов первой и третьей диодно-резисторных цепей, а

большая и меньшая части другой пластины соединены соответственно с точкой соединения диодов и резисторов четвертой и второй диодно-резисторных цепей.

31

Ч8н

30

J.

HgH

Изобретение относится к испытательной технике и позволяет обеспечить более высокую точность измерения течей путем исключения влияния на точность измерения положения мембраны и повышения стабильности параметров индуктивного и емкостного датчиков, т.к. результаты измерения не зависят от характеристик элементов, изменения условий окружающей среды и питающих напряжений. Изделие соединяют с источником избыточного давления и с двухпо- лостным измерительным блоком. В исходном положении мембрана занимает крайнее правое по схеме положение. При этом на выходе первого элемента И устанавливается уровень логического «О, а на выходе второго элемента НЕ уровень логической «1. На выходе второго элемента И формируется уровень логического «О. Процесс испытания изделия начинается с подачи запускающего импульса на R-входы первого и второго RS-триггеров. Если изделие герметично, то давления в полостях измерительного остаются неизменными, а мембрана - в исходном положении. Если имеются утечки из давления, то мембрана смещается в сторону меньшего давления, при этом емкости, образованные пластинами в одной полости, возрастают, а емкости, образованные пластинами в другой полости, уменьшаются. На входы первого элемента И поступают уровни логических «1, на его выходе формируется уровень логической «1, который инвертируется вторым элементом НЕ. Уровень логического «О поступает на вход второго элемента И и одновременно запускает формирователь эталонного интервала времени, на выходе которого формируется уровень логической «1. На выходе первого элемента И формируется временной интервал, длительность которого определяется величиной течи изделия. Если длительность временного интервала, формируемого на выходе первого элемента И, меньше длительности эталонного интервала, формируемого на выходе формирователя, и соответствуюш,ей допустимой величины негерметичности, то зажигается элемент индикации, указывающий на недопустимую величину течи. При допустимой величине течи второй RS-триггер остается в исходном состоянии. 1 ил. (О (Л ю ьо со 05 to а

-E0

Составитель Л. Вихляи

Редактор Н. ЯцолаТехред И. ВересКорректор М. Демчик

Заказ 2224/42Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная. 4