浅谈微流量检测技术

浅谈微流量检测技术

吴礼平

南宁八菱科技股份有限公司广西南宁530003

摘要：随着科学技术的不断进步，微流量检测技术得到迅速的发展，而且也得到了较为广泛的应用，如被应用于汽车工业中。文章简述了微流量检测常用技术的基本方法，阐述了微流量检测技术特点、传统泄漏检测方法，并论述了微流量检测技术的优势及应用。

关键词：技术特点；传统检测方法；原理及应用。

一、概述：

微流量技术是空气泄漏检测技术的革命性创新，是传统空气泄漏检测行业的一个具有里程碑意义的突破，微流量检测技术基于物质守恒理论并对空气的不同状态下的特质进行了细致的研究，微流量技术依赖独特开发的微流量层流加速式传感器对产品泄漏进行快速、准确的精密测量，广泛应用于各类产品的泄漏控制。

二、微流量检测技术的特点

微流量技术有别于传统的各种技术流派的流量检测和压力检测：

1满足更严格的泄漏检测要求，在莫些应用上可以代替设备和使用成本昂贵的、操作理解复杂的氦质谱氦检测方式；

2实现更快的检测节拍，根据项目特点，可提高1至10倍的检测速度；

3提供更稳定、准确的检测结果，可达到严格数倍的GageR＆R,MSA评价指标；

4对大体积产品测试优势更明显；

5受日常温度变化和季节变化的影响情况明显改善；

6不需要繁琐的选择样件、不需要频繁的每月、每日、每班的产品校准；

7对漏孔有了更深入、细致的研究，更真实反映不同产品在不同状态下的临界泄漏情况；

8重新定义了更准确、更富有逻辑性的泄漏标准（理论计算与漏孔试验）。

三、传统泄漏检测方法简述

1传统压力方法：包括带有压差传感器的压差法测量和采用绝对压力传感器的直压法测量；

2传统的压力方法测量，基于玻马定律理论PV=Nrt,或者P1*V1/T1=P2*V2/T2,即一定质量的理想气体，在温度不变的情况下，其压强跟体积成反比。

3传统质量流量法：包括热传导质量流量法和层流管流量法或者压差法同这两种流量法的组合使用。

（1）传统的质量流量法测量，目前一般应用于低压力、大流量、小体积产品测试，比如阀的流量等，在某些特定情况，才能测试小泄漏.流量传感器为热传导类型电子原件，无法在真空条件下检测，另外需要较长的稳定时间，最高的检测精度一般厂家都定义为不低于全量程的1%。而传统的层流管法测量，理论源于液体层流现象，适用于低压差范围的某些流量测试，而且流量特性只是在某个特定校准压力下成立，根据业界的经验需要考虑十几倍的可靠系数，目前应用的不是很广泛。

（2）热传导质量流量法和层流管测试流量法大多是用于较大流量（50sccm以上）的测试项目，需要较长的稳定时间，小泄漏测量能力远不如前述的压力、压差法；特定情况下的小流量的测试也需要通过厂家的特定校准才能完成。

四、微流量检测技术概述

1微流量技术对气体流量的四种状态进行了细致的研究，简述如下：

（1）粘性状态下流量（Kn＜0.01）传统检测方法可测试其中一部分范围

（2）滑移状态下流量（0.1＜Kn＜1）传统检测方法无法测试

（3）过渡状态下流量（1＜Kn＜10）传统检测方法无法测试

（4）分子流状态下流量（Kn＞10）传统检测方法无法测试

2微流量泄漏测试仪器的核心技术浓缩于智能气体测漏传感器和智能分子流量传感器。微流量泄漏检测技术的核心理论是质量守恒定律，微流量传感器是直接测量通过传感器的气体流量，这个流量等同于被测产品泄漏出去的气体流量。

3微流量检测技术对产品泄漏状态和如何进行可靠、准确的判定

众所周知，标定（验证）漏孔在泄漏检测工艺中具有非常重要的意义，微流量检测技术对产品各种可能出现的泄漏状态进行了十分细致的研究，通过独特的设计、特殊的材料(硅晶材料)及独到的工艺手段（激光等微加工）开发处两类漏孔即等效通道型，这些漏孔会更加贴切的符合不同待待测产品的真实泄漏状况，并且可以保证在相当长的使用时间内，泄漏状况不发生变化，这点与传统厂家的“微小金属管挤压成形技术”形成鲜明的反差。

4微流量检测技术如何对产品进行检测：

（1）应用微流量检测技术进行正压检测

①工作原理:同其它传统的检测方式不同的是，微流量测试方法基于物质守恒原理，微流量传感器近期测量为恢复原始压力而补充泄漏产品的空气流量，这个流量在稳定状态下等同于产品泄漏出去的空气流量。

②优势：微流量传感器可以在空气粘性状态和滑移状态下精确使用传感的量程可以小到0—0.025cc/min(-4×10﹣4cc/sec),测量精度可以达到读数的1%甚至更高；传感器可以同时测量流量、压力和温度，传感器的独特设计使得动能损失造成的电子信号变化同体积流量成极佳的线性比例关系，相对于传统的基于玻马定律原理的压力或者压差型测试方法具有明显的检测速度优势（一般提高30-50%），测试受环境的变化（如温度变化）的影响大大减少，测试稳定性远远优于传统的基于玻马定律原理的压力或者压差型测试方法以及传统的热传导质量流量测试方法，测试不受待测产品体积变化的影响。具有极高的测试灵敏度。在某些应用上可以用空气测漏法取代传统的氦质谱测试，大大减少设备成本和日常使用成本、操作简单，不需要现场做频繁的校准。

(2)应用微流量检测技术进行负压检测----质量抽取法

①工作原理：微流量检测技术测量从产品或者壳体内部抽取出来的空气流量，这个空气量同产品或者壳体泄漏缺陷尺寸成比例。微流量传感器在真空状态下/空气膨胀下更加灵敏，可以提供两种类型产品应用不同的检测要求；应用于空气在滑移和粘性状态下，检测环境为2psia到一个大气压，可侦测的泄漏缺陷直径为1micron应用于空气在过渡和分子流状态下，可侦测的空气泄漏率可小至6*10-7sccs,可侦测的泄漏缺陷直径为0.1micron

②真空质量抽取方式应用：

将密闭产品放置在一个真空腔中，测试仪器从真空腔中抽取，向产品中冲入测试压力，待测产品放置在真空腔中，测试产品不放入真空测试腔中，待测产品放置在压力中，测试仪器从产品抽真空进行测试。

③优势：非破坏性测试、极短的测试时间、直接流量测试、可应用在传统的氦质谱检测流域、不需要示踪气体、温度变化对测试影响极不敏感、在很多种情况下不需要提供极高的真空测试条件、极大减少维护和操作费用。

五、微流量检测技术优势总结

（1）得益于独特的测试理论和专利传感器技术，微流量测试技术可应用于空气在粘性，滑移、过渡及分子流所有状态下的精确微小流量测量，而传统的测试方法仅仅局限与空气粘性状态下的某些流量区域。

（2）尾流测试技术可以提供更高的泄漏检测灵敏度和准确度，可以轻易准确做到微小流量的快速、准确测量。在很多应用上，可以取代依靠传统氦质谱测试的应用，甚至对一些传统方法（包括氦质谱）无法胜任的测试项目也有了极大的突破，比如IV袋等类产品的测试。

（3）微流量测试大大提高了泄漏检测的R＆R,MSA的过程评估指标

（4）微流量测试大大加快了检测速度，相对于传统检测方法，可提高30%--50%的速度

（5）微流量测试精度不受各种环境变化的影响，比如温度的变化

（6）微流量测试精度不受待测体积变化的影响，比如产品换型、测试管路调整、夹具调整等

（7）微流量测试不需要日常的任何现场校准，不需要任何无泄漏样件的选取、验证和校准

（8）微流量测试系统配置验证漏孔，可随时对设备可靠性进行验证

六、微流量检测技术的应用

首先微流量测试技术科适用于传统空气泄漏检测的所有应用，可提供更快捷、更准确的测试结果，同时微流量检测技术更专注与如下复杂检测项目：汽车轮毂、发动机控制单元ECM、发动机EGR系统、汽车减震器、各种汽车灯具总成、汽车变速器壳体及总成、大容积热交换器产品，比如大型散热器（水箱）、中冷器、应用传统水检或氦检的空调产品，比如冷凝器、各种空调管路、各种材质的燃油或者制动系统包括管路、大体积的各类车用电池、电池组冷却器各种电池芯体、各种液体的医用IV袋及密封类药物包装、各种医疗用品、各种柔性管路。

七、结束语

随着科技不断的进步与发展目前我国空气泄漏测试技术得到了较为广泛的应用。由于采用微流量检测技术具有高的灵敏度及准确性、检测速度快，结果正确可靠，不受检测环境、产品体积影响等优点；如今测试的条件也趋于正规化，规范化，简易化；这在对产品品质及相应环保要求愈来愈严格的今天，微流量测试技术在发展方面也呈现出多元化的发展趋势，正向着更高层次的发展。