继电器的氦质谱背压法检漏

      目前军用密封继电器的漏率检测主要依据是GJB 360A - 96的112实验程序。在GJB 360A - 96的112实验程序中明确规定了密封继电器的检漏条件及步骤,其中检漏步骤分为细检漏和粗检漏。本文介绍的背压法检漏是其中的细检漏,粗检漏不属于本文的讨论范围。

继电器的背压法检漏

　　背压法检漏最早于1956年开始研究使用,后来在电子元件的密封性能检验中广泛应用。背压法检漏主要适用于小型全密封工件,如继电器等。继电器的背压检漏法一般分为三步:

　　①加氦压:将被检继电器放入充氦的压力罐中;按照GJB 360A- 96规定计算内腔体积,选择适当的加压压力和加压时间,若继电器有漏,则高压氦气被压入继电器内腔。

　　②净化:从压力罐中取出继电器,用氮气流或空气流吹净继电器表面吸附的氦气。

　　③检漏:将继电器放入氦质谱检漏仪的检漏盒中进行检测(检测之前,检漏仪的各项技术指标已调到最佳工作状态) ,若继电器有漏,压入内腔的氦气会经漏孔进入检漏仪,仪器上会有漏率显示。背压法检漏示意图如图1 所示。

      使用氦质谱检漏仪检漏时,背压法检漏有最小可检漏率限制,在GJB 360A - 96中明确规定:选择的加压压力、加压时间、最大停留时间应使被测样品的规定允许漏率大于检漏仪的最小可检漏率。背压法检漏还有最大可检漏率限制,因为漏孔太大时,加氦压时压入的氦气在检漏前的抽真空阶段就已抽光,故检不到氦。可以用氟油法进行粗检漏,以检验大漏孔的存在,此法不属于本文讨论的范围。

继电器背压法检漏的漏率计算

　　在背压法检漏中,继电器的真实漏率称为等效标准漏率,以L 表示;从检漏仪上直读出的漏率称为测量漏率,以R 表示。由于加压的压力、加压时间、继电器内腔体积、侯检时间不一样,同一漏孔的测量漏率R1也会不一样。R1与L 之间有如下的关系:

R1=2.68LpE/p0 ·[1 - ( e- 2. 68L t1 /Vp0 ) ]·e- 2. 68L t2 /Vp0(1)

　　式中, R1为测量漏率, Pa·m3 / s; L 为等效标准漏率,Pa·m3 / s; pE为加压压力, Pa; p0为大气压力, 101. 33×103 Pa; V 为工件内腔容积,m3 ; t1为加压时间, s; t2为侯检时间, s。

从公式(1)中我们可以看出从检漏仪上直读出的漏率R1不是继电器的真实漏率,要想得到继电器的真实漏率L ,必须按照公式(1)进行计算。我们应以L 的大小作为判定继电器密封性能合格与否的依据。

继电器检漏浅析背压检漏中的固定法与灵活法

　　GJB 360A - 96的试验条件实际上是一种固定法,在规定的试验条件(加压压力、加压时间、最大停留时间、拒收漏率极限、试验样品内腔容积等)下,用检漏仪直读的测量漏率R1作为判定继电器漏率合格与否的依据,这在漏率要求不高的继电器检测中,验收指标加严后是可行的。为了避免固定法带来误差增大的危害,在GJB 360A - 96 中还使用了灵活法对其修正,即在检漏中,用公式(1)通过R1计算标准漏率L, 并以L 来判定工件是否合格。对于漏率要求严格的继电器必须使用灵活法。一般地讲, R1比L 要小,有时要小很多。例如我所生产的微型密封高可靠极化继电器要求漏气速率小于1 ×10- 9 Pa·m3 / s,根据GJB 360A - 96的试验条件:加压压力4. 14 ×105 Pa、加压时间2h、最大停留时间1h,在这里经检漏仪直读的测量漏率R1要比通过公式(1)计算得出的L 小很多。如果不使用灵活法,而以检漏仪直读的测量漏率R1作为判定继电器漏率合格与否的依据,就会造成误判,把漏率不合格的产品作为合格品使用,这对于航天领域的应用是非常危险的。

继电器漏率检测的相关建议

　　在继电器的漏率检测中,检漏环境一般选择温度20℃、相对湿度65%、大气压力101 325 Pa的条件下进行。

　　检漏仪的相关技术指标必须满足继电器的检漏要求,在此前提下,应尽可能选用最小可检漏率较小的检漏仪。检漏仪的标准漏孔要定期检测,确保在有效期内,否则会对公式(1)中的R1造成较大影响。

　　在背压法检漏中由于加压的压力、加压时间、继电器内腔容积、侯检时间都会对检测结果造成影响,所以必须保证以上参数的准确可靠。在背压法检漏的净化过程中,要确保继电器表面的清洁,要用氮气流或空气流吹净继电器表面吸附的氦气,否则也会对公式(1)中的R1造成较大影响。

　　背压法检漏只能计算继电器总的漏率,不能确定单个漏孔的漏率和位置,这是背压法检漏的不足。如需要确定单个漏孔的漏率和位置,则我们可以使用喷吹法加以辅助确定。