用于示踪气体泄漏检测的校准系统和方法技术方案

本申请涉及用于示踪气体泄漏检测的校准系统和方法。具有气体泄漏检测器的校准系统提供示踪气体泄漏检测，该检测器具有：测试端口，接收包含示踪气体的样品并与真空泵联接；校准泄漏，提供包含示踪气体的校准样品；质量过滤器，在操作模式下与测试端口联接以接收测试样品，并在校准模式下通过校准泄漏阀与校准泄漏联接以接收校准样品，质量过滤器具有可控的示踪气体传送并提供经过滤的样品；检测器，检测经过滤的样品中的示踪气体并提供检测器信号；可编程增益元件，响应于检测器信号提供泄漏速率的测量值；控制器，响应于模式控制信号在校准模式下操作泄漏检测器，该控制器被配置来利用校准泄漏而在两个或更多个工作范围内校准泄漏检测器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用示踪气体(tracer gas)检测密封部件中的泄漏，尤其涉及用于泄漏检测器的校准的系统和方法。在一些实施方式中，利用一个校准泄漏(calibrated leak) 来对两个或更多个泄漏检测范围进行校准。
技术介绍
利用氦或氢作为示踪气体的泄漏检测是公知的。氦通过密封测试件中最小的泄漏。在通过测试件中的泄漏之后，氦被抽吸到泄漏检测仪中并被测量。测量到的氦的量对应于泄漏速率。在一种方法中，测试件的内部被耦合到泄漏检测器的测试端口。氦被喷射到测试件的外部，通过泄漏处被吸入内部，并且被泄漏检测器测量。在另一种方法中，测试件用氦加压。与泄漏检测器的测试端口连接的嗅探器探针在测试件的外部周围移动。氦通过测试件中的泄漏处，被抽吸到探针中并且被泄漏检测器测量。为了满足工业的严苛要求，示踪气体泄漏检测器需能够精确校准并且具有低的所有权成本。泄漏检测器的精确校准可以通过如下来实现调节系统增益值，直到泄漏检测器指示具有已知的泄漏速率的校准泄漏标准物(也称为校准泄漏)的预定值。在各种应用中，可以在若干数量级的范围内，诸如10-3std-cc/sec到10-9std-cc/sec (也被称为E-03 std-cc/sec 到 E-09std-cc/sec，或简称 E-03 到 E-09)，测量泄漏速率。在图1中示意性地示出了现有技术的示踪气体泄漏检测器。测试端口 30通过逆流阀32和34与前置泵36联接。泄漏检测器还包括具有固定旋转速度的涡轮泵(涡轮分子真空泵)40。测试端口 30通过中间阀42和44与位于涡轮泵40上、处于前级管线48和入口 50之间的中间端口 46联接。前级管线阀52将前置泵36与涡轮泵40的前级管线48 联接。涡轮泵40的入口 50与质谱仪60的入口联接。泄漏检测器还包括测试端口热电偶 62和排气阀64 (两者都与测试端口 30联接)、通过校准泄漏阀68与中间端口 46联接的校准泄漏66以及与前置泵36联接的压载阀(ballast valve) 70。在操作中，前置泵36首先通过关闭前级管线阀52和排气阀64并且打开逆流阀32 和34，抽空测试端口 30和测试件(或嗅探器探针)。当测试端口 30处的压强达到与涡轮泵40的前级管线压强相容的水平时，前级管线阀52被打开，将测试端口 30与涡轮泵40的前级管线48相连。氦示踪气体被抽吸通过测试端口 30，并且沿相反方向扩散通过涡轮泵 40，到达质谱仪60。因为涡轮泵40对于样品中较重的气体具有低得多的反向扩散速率，其将这些气体与质谱仪60阻隔，由此高效地分离出示踪气体，所述示踪气体扩散通过涡轮泵 40到达质谱仪60，并被测量。在图1的现有技术的泄漏检测器中，通过对各个数量级的测量范围使用不同的校准泄漏66，执行校准。就是说，根据被校准的测量范围的数量级，选择具有适当泄漏速率的校准泄漏。选定的校准泄漏被安装到系统上，并且测量来自质谱仪60的信号。校准泄漏的测量值和已知值之间的差提供了对于选定数量级的测量范围的校准值。在图1的泄漏检测器中，不同的校准泄漏被分别用于校准各个数量级的测量范围。就是说，如果使用者将在E-05泄漏速率范围内对部件进行泄漏测试，则测试系统将利用E-05范围校准泄漏进行校准。如果使用者将在E-06泄漏速率范围内进行泄漏测试，则使用E-06范围校准泄漏。在具有多个不同的待进行泄漏测试的部件的生产工厂中，不同的泄漏测试系统可能同时在不同的泄漏速率范围内工作。如上所述的，用于泄漏检测器的校准过程需要设定系统增益值，以补偿测量泄漏速率，使其等于已知的泄漏标准值。在具体校准点以上或以下的一定范围内，泄漏测量能力可以被线性地缩放。但是，在准确性很重要的情况下，使用用于具体的测量数量级的校准泄漏标准。每个校准泄漏标准要花费数百美元，并且需要定期校准。用于获得和重新校准泄漏标准以及维护校准跟踪记录的成本对于工业使用者来说是一笔重大的成本。因此，需要用于示踪气体泄漏检测的改进的校准方法和系统。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，一种示踪气体泄漏检测器包括测试端口，其用于接收包含示踪气体的测试样品；真空泵，其与所述测试端口联接；校准泄漏，其用于提供包含所述示踪气体的校准样品；质量过滤器，其在操作模式下与所述测试端口联接，以接收所述测试样品，并且其在校准模式下通过校准泄漏阀与所述校准泄漏联接，以接收所述校准样品，所述质量过滤器具有可控的示踪气体传送，并且提供经过滤的样品；检测器，其用于检测所述经过滤的样品中的所述示踪气体，并且提供检测器信号；可编程增益元件，其响应于所述检测器信号提供泄漏速率的测量值；以及控制器，其配置来响应于模式控制信号在所述校准模式下操作所述泄漏检测器，其中，所述控制器被配置来利用所述校准泄漏在两个或更多个工作范围内校准所述泄漏检测器。根据本专利技术的第二方面，一种用于校准示踪气体泄漏检测器的方法，包括将校准样品从校准泄漏通过校准泄漏阀供应到质量过滤器，所述质量过滤器响应于所述校准样品提供经过滤的样品；检测所述经过滤的样品并提供检测器信号；利用可编程增益元件调节所述检测器信号，以提供泄漏速率的测量值；通过针对所述校准泄漏校准第一测量值，确定对于第一工作范围的第一校准值；以及通过针对所述校准泄漏校准第二测量值，确定对于第二工作范围的第二校准值。附图说明 为了更好地理解本专利技术，将参考附图，所述附图通过引用被并入本文并且其中 图1是现有技术的示踪气体泄漏检测器的示意性框图； 图2是根据本专利技术的实施方式的示踪气体泄漏检测器的示意性框图； 图3是根据本专利技术的实施方式在图2中所示的系统控制器的框图； 图4是示出了用于不同的泄漏检测工作范围的校准和操作参数的表；以及 图5是示出了根据本专利技术的实施方式在图2中所示的泄漏检测器的操作的流程图。具体实施例方式图2中示意性地示出了根据本专利技术的实施方式的示踪气体检测器。测试端口 130通过测试端口阀132与涡轮泵(涡轮分子真空泵)140的前级管线148联接，所述涡轮泵140 充当可控的质量过滤器。测试端口 130还与前置泵136联接。待测试单元134或嗅探器探针(没有示出)可以被连接到测试端口 130。涡轮泵140的入口 150与质谱仪160的入口联接，所述质谱仪160充当示踪气体检测器。质谱仪160将检测器信号180供应到系统控制器182。校准泄漏166通过校准泄漏阀168而与涡轮泵140的中间端口 146联接。具有反馈控制的可变速涡轮泵控制器190如下所述地控制涡轮泵140的速度。系统控制器182 包括可编程增益元件192，所述可编程增益元件192接收检测器信号180并且如下所述地施加可编程增益。在如下所述的操作模式和校准模式期间，系统控制器182控制泄漏检测器的元件，包括质谱仪160、涡轮泵140、校准泄漏阀168、涡轮泵控制器190和校准泄漏166。在其他实施方式中，可选的外部校准泄漏170可以通过阀172而与测试端口 130 连接。阀172可以被直接连接到测试端口 130，或者可以被连接到待测试单元134。外部校准泄漏170提供了在校准期间要使用的替代性泄漏标准。图3中示出了根据本专利技术的实施方式的系统控制器182的简化框图。系统控制器 182包括控制器220，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种示踪气体泄漏检测器，包括：测试端口，其接收包含示踪气体的测试样品；真空泵，其与所述测试端口联接；校准泄漏，其提供包含所述示踪气体的校准样品；质量过滤器，其在操作模式下与所述测试端口联接以接收所述测试样品，并在校准模式下通过校准泄漏阀与所述校准泄漏联接以接收所述校准样品，所述质量过滤器具有可控的示踪气体传送，并且提供经过滤的样品；检测器，其检测所述经过滤的样品中的所述示踪气体，并且提供检测器信号；可编程增益元件，其响应于所述检测器信号而提供泄漏速率的测量值；以及控制器，其被配置成响应于模式控制信号而在所述校准模式下操作所述泄漏检测器，其中，所述控制器被配置成利用所述校准泄漏来在两个或更多个工作范围内校准所述泄漏检测器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文·弗林，
申请(专利权)人：瓦里安有限公司，
类型：发明
国别省市：US