一种水浸式密封性检测装置

1.本实用新型涉及密封产品检测技术领域，具体为一种水浸式密封性检测装置。


背景技术：

2.密封箱体的漏点检测很大程度上依赖于水浸检测。传统的水浸检测需要把充入一定压力气体的密封箱体浸没在盛有水的水箱中，由于压力差的存在当箱体存在漏点时水箱会有气泡产生，人工通过肉眼观察有无气泡产生而判断是否泄漏。传统的水浸检测需要人工通过肉眼观察其精度低、误差大已不能满足检测要求，急需设计一款可以自动检测密封箱体有无漏点、确认漏点、标记漏点以及存在漏点时可以自动报警的自动化、可视化、智能化的检测装置。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种水浸式密封性检测装置，解决现有密封产品水浸检测存在的精度低、效率低、无法标记漏点的问题。
4.本实用新型提供的水浸式密封性检测装置，包括水箱、水听器、摄像头、打标器、信号处理装置，所述水箱内盛装水并放置待检测密封产品，所述水听器固定于水箱内，所述信号处理装置固定在水箱外部，所述打标器为密封产品泄漏点打标，所述水听器和信号处理装置电性连接，所述水听器采集气泡的振动频率并输入信号处理装置，所述信号处理装置对气泡的振动频率进行信号处理并判断密封产品是否产生泄漏，所述摄像头对密封产品所存在的泄漏点进行确认。
5.优选的，所述信号处理装置包括初级放大电路、增益控制电路、滤波电路、二级放大电路，所述初级放大电路、增益控制电路、滤波电路、二级放大电路依次连接。
6.优选的，所述信号处理装置还包括报警电路。
7.优选的，所述水听器选择vhs56矢量水听器。
8.优选的，还包括摄像头，所述摄像头固定在打标器上。
9.优选的，所述打标器包括动力装置、撞针驱动装置、撞针、支撑架，所述动力装置连接撞针驱动装置，所述撞针驱动装置连接撞针，所述撞针驱动装置固定在支撑架上。
10.优选的，所述撞针驱动装置采用气缸。
11.优选的，所述动力装置包括空压机、气动阀、导气管，所述空压机连接导气管，所述导气管上连接气动阀，所述导气管还连接撞针驱动装置。
12.优选的，所述水听器、撞针、摄像头三者组成一个单元，多个单元以矩阵阵列的形式布置在水箱底部。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
14.水浸式密封性检测装置在传统水浸检测的基础上，依据声纳系统的基本原理通过运用水听技术、信号处理技术、视频技术、集成电路和打标技术实现对密封产品的自动化检测、实现对泄漏信息的报警以及标记漏点的功能；水浸式密封性检测装置将采集更加微弱
的气泡信息，使产品密封性检测的精度得到提高，实现对密封产品检测的自动化和数字化。水浸式密封性检测装置将传统气泡法检测产品密封性与自动化检测相结合，对一般生产生活的密封性产品进行检测的覆盖、大大提高密封产品密封性检测的效率。
附图说明
15.图1为本实用新型水浸式密封性检测装置的工作原理图；
16.图2为本实用新型信号处理装置的电路图；
17.图3为本实用新型初级放大电路的电路图；
18.图4为本实用新型增益控制电路的电路图；
19.图5为本实用新型滤波电路的电路图；
20.图6为本实用新型二级放大的电路图
21.图7为本实用新型电源稳压电路的电路图；
22.图8为本实用新型初级放大电路仿真图；
23.图9为本实用新型滤波电路仿真图；
24.图10为本实用新型二级放大电路仿真图；
25.图11为本实用新型打标器的结构示意图；
26.图12为本实用新型动力装置的结构示意图；
27.图13为本实用新型撞针和撞针驱动装置的结构示意图；
28.图14为本实用新型撞针、水听器、摄像头在水箱底部的布局图。
29.图中标注：水箱1、打标器2、密封产品3、摄像头4、水听器5、撞针21、撞针驱动装置22、支撑架23、动力装置24、空压机241、气动阀242、导气管 243。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.实施例
32.请参阅图1、11，本实施例提供的水浸式密封性检测装置，包括水箱1、水听器、打标器2、信号处理装置，所述水箱1内盛装水并放置待检测的密封产品 3，所述密封产品3通过机械臂放入水箱1内。所述水听器设置在水箱1底部，信号处理装置固定在水箱1外部，所述打标器2为密封产品3泄漏点打标，所述水听器和信号处理装置电性连接，所述水听器采集气泡的振动频率并输入信号处理装置，所述信号处理装置对气泡的振动频率进行信号处理并判断密封产品3是否产生泄漏。
33.由于水听器监测范围和监测精度的限制，为了提高监测效率，应当在同一水箱1内放置多个水听器，并把每个水听器的监测范围进行划分。参照图14，水箱1的底部划分若干区域，然后每个检测范围都应该配有相应的打标器2、摄像头4、水听器5，可以将打标器2的撞针21、摄像头4、水听器5组合在一起固定在每个检测区域，本实施例撞针21、摄像头4、水听器5组合在一起以矩形阵列的形式固定在水箱箱底。所述摄像头4用于采集该区域的泄漏
点的图像。所述水听器5的输出信号应作为摄像头4和打标器2的输入信号，以保证检测的有效进行。
34.本实施的水听器可选择杭州迈煌科技有限公司生产的vhs56矢量水听器。水听器目前分为智能型水听器和矢量型水听器。通过研究发现智能水听器可以对采集到的数据进行实时处理，有效地减少存储与传输的数据量；其次可通过连接总线的方式组阵进行多方位监测，在数据的读取与测量中更加便捷。但智能型水听器仅能对某一种物理量进行测量，且工作电压较大，灵敏度较低，易产生自噪声。矢量水听器可以同时对多个物理量进行监测，提供水下声场质点振速信息,具有常规水听器无法比拟的优势。能使研究人员更加全面的了解声场, 促进对水下声学物理特性的研究，尤其在优越的低频余弦型指向性,可以使其在小孔径下获得较高的增益。但结构上采用内置调理电路的压电加速度传感器为核心设计，传感器产生的电量是很小，产生的电信号容易受到噪声干扰需要对信号进行放大和调理。两种水听器各有优缺点，综合本设计整体结构较小，装置较少不需进行组阵检测，以及产品密封性要求较高，需要进行精密检测，本实施例选择使用矢量水听器进行信号接收与转换装置。
35.本实施例对比了杭州迈煌科技有限公司的四款水听器，通过对比分析这些矢量水听器检测频率均满足本专利估算频率100～1000hz的测量范围，从水听器重量分析结合本专利结构，本专利要求重量越小越优越以便防止噪声产生， vhs200和vhs300重量较大，不符合本专利设计要求，vhs56和vhs90相比，vhs56 体积小、灵敏度高更加适合本专利水听器选型。针对vhs56型矢量水听器作为本本实施例水听器选型，运用四个vhs56矢量水听器对密封产品3周围易漏区域水声信号进行分区域矢量监测，捕捉相应频率的声信号对声信号进行电信号的转化，各个水听器间进行单独连接、分区域监测、独立工作可有效进行信号的接收与转换。
36.本实施例的摄像头用来完成对泄漏点的拍取和监控，所以要求摄像头的封装和规格更加严格。本实施例的摄像头选择德国威萨vizaar agsnk高清摄像头。该摄像头采用视频采集和高亮度led技术，高清水晶摄像头模组单元可具有高清hd1080p分辨率的视频图像，并且可以工作于300m水深的恶劣环境下，此高清摄像头模组具有宽广的电压输入范围，可以非常容易的与定制化系统进行集成。特殊设计的环氧树脂保护设计，耐水腐蚀，抗震设计高。
37.由于本实施例的水听器选择了矢量型水听器，产生的电信号容易受到噪声干扰需要对信号进行放大和调理，所示本实施例的信号处理装置(图2所示) 包括初级放大电路、增益控制电路、滤波电路、二级放大电路，所述初级放大电路、增益控制电路、滤波电路、二级放大电路依次连接。
38.图3为初级放大电路图，所述初级放大电路至关重要，直接影响系统性能。在功能上要尽可能地抑制噪声，否则在初级引入的噪声将随着信号一起进入后级放大器，并随之放大可能会导致最后一级放大器噪声限幅。
39.输入信号首先需要通过一个正相输入的电容c1,通过在输入信号和地之间接了一个电阻r1来降低第一级的输入阻抗，其大小为2kω，从而有效地抑制接收微弱信号的放大器易受到的耦合干扰。
40.在增益控制中，通过改变电位计rwa的阻止来改变运放周围电阻的比值，从而改变
运放的放大倍数，其中r2、r3和电位计rwa的值分别为2kω、300kω、 10kω。当有较大信号输入时，为了防止运放工作在截止区，通过外围控制电路，短路电位计rwa，就可以降低运放的放大量。输入信号1mv，初级放大为100 倍，经过放大后的信号如图8所示。
41.增益的控制，除了初级放大采用大步长的增益控制之外，系统还需要有能够方便、精确、小步长、大范围的增益控制电路。所述增益控制电路如图4所示，在电路制作中本实施例采用美国ad公司生产的对数衰减器ad7111来实现增益控制，ad7111的输出外挂了一个运放,在实现上选用ad公司的op37。在给运放供电的
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9v电源上，由电感、电容构成的也是一个一型滤波器，用于电源滤波和抗级间耦合。
42.ad7111的地线有两根，即模拟地和数字地，这两者虽然最终要接到一个地上，但是在这里一定要当作不同的网络标记来对待，不能在这里把它接到同一点。ad711的控制信号是由写信号wr和数据信号d0～d7构成的，ad7111有一个锁存器，它具有记忆功能，因此要使它能够读入数据信号d0～d7，需要一个低电平的写信号wr来控制。
43.所述滤波电路如图5所示，输入信号首先通过s3529进行七阶高通滤波，然后再通过一个七阶低通滤波器s3528滤波。滤波器直接由
±
5v电源系统供电；由于s3528和s3529内部集成了运放，当改变外接电阻的阻值时，滤波器能具有一定的放大功能。在实际电路设计上，s3529输入端反馈电阻是输入电阻的两倍，所以在s3529上有两倍的放大量。
44.控制s3529截止频率的是由晶振g1和a0～a5决定。g1的作用是决定高通滤波器的最高截止频率，并相应改变其中每个码值的频率控制点，具体实现上选取的晶振频率为3.58mhz，a0～a5是具体改变滤波器截止频率的控制码，在晶振大小选定之后，只有通过改变a0～a5的大小来改变高通滤波器的截止频率。
45.和s3529一样，s3528的截止频率是由晶振g2和b0～b5来决定的，在电路上，g2的大小选取为4.3mhz。如前所述，a0～a5和b0～b5的数据是由拨码开关来产生的。
46.s3528和s3529的选通控制ce始终是接到低电平上的，因此当截止频率控制信号a0～a5和b0～b5发生改变时，滤波器的输出截止频率立即就跟着改变。
47.如图9所示，滤波电路中使用四通道示波器显示输入输出波形。输入波形由多个信号叠加后波形杂乱。输出波形规律为正弦波。经过rc滤波电路处理后信号达到预定效果。
48.所述二级放大电路如图6所示，二级放大电路中r3和电位器rp并联构成反馈电阻，通过调节rp的大小来控制第二级放大倍数，从而达到多通道幅度一致性的调节。在电源处有一个大电感和一大一小两个并联电容，它们构成滤波器，用于电源滤波和抗级间耦合；第三级放大的输出分压是通过一个电位器rp2 调节的，通过调节rp2也能微调信号的最后输出电平,同时也可以调节电位器rp2 改变分压来调节各个通道之间的幅度一致性。
49.本实施例的信号处理装置还包括报警电路，所述报警电路采用深圳唯创安全技术有限公司的sf-902led声光警示灯。将声光警示灯安装于水槽外部仅用一根导线作为警示灯的输入导线与信号处理装置连接。报警电路的有效工作将保证漏点能被及时发现，提高了装置的检测效率。本实施例的二级放大将信号放大10倍，信号值为1v可以触发报警电路，使后续电路正常运行。如图10所示，信号达到了运放效果。
50.所述信号处理装置还具有电源稳压电路，所述电源稳压电路如图7所示，系统的供电电源均是直流的稳压电源，稳压电源的输出可以达到
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15v，输出的
±
15v电压首先经过第一次稳压，将其输出
±
15v电压稳到
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9v，输出的
±
9v电压是给模拟系统提供的电源(主
要是给运放供电)，在这里的地线相应的为模拟地(agnd)；
±
9v的电压不能给数字电路供电，因此还要对它再一次的稳压，即第二次稳压，其输出的电压大小为
±
5v，用来给数字器件供电，在此处的地相应为数字地(dgnd)。
51.目前由于市场上打标器结构体积大、质量大，原理上仅能进行固定区域和固定图案的打印，使得打标器仅能在固定位置工作，不能满足水下打标的需求，因此，本实施例设计一款用于水下打标的打标器。
52.本实施例的打标器2如图11-13所示，包括撞针21、撞针驱动装置22、支撑架23、动力装置24，所述动力装置24连接撞针驱动装置22，所述撞针驱动装置22连接撞针21，所述撞针驱动装置22固定在支撑架23上。所述支撑架 23放置在水箱1内，用于支撑撞针驱动装置22，所述支撑架23的位置可以调节，以适应不同密封产品3的检测。所述动力装置24为撞针驱动装置22提供动力驱动撞针驱动装置22动作，进而控制撞针在密封产品3的泄漏点做标记。所述水箱1的规格可根据待测的密封产品3的大小更换。作为本实施例的一个优选实施方式，所述撞针驱动装置22采用气缸。相应的动力装置24应为气缸提供动力，驱动气缸动作进而带动撞针21动作。本实施例的动力装置24包括空压机241、气动阀242、导气管243，所述空压机241连接导气管243，所述导气管243上设置气动阀242，所述导气管242连接气缸。由于本实施例的撞针 21是以矩阵阵列的形式排列在水箱1底部的，所以撞针21的数量比较多，这些撞针21均是通过导气管243连接到空压机241的储气筒的，只要提高空压机241 的压力就可以满足多个撞针21的使用需求。
53.进一步的，所述一个撞针21连接两条导气管243，一条和空压机241进气口连通，用于将压缩空气通入撞针驱动装置22，另一条和压缩机241的出气口连通，用于处理使用后的高压气体。所述空压机241进气口将高压空气推至气动阀242，出气口回收使用后的高压气体；气动阀242由电信号控制，当通路时气动阀242开启高压气体迅速通过，当断路时阀门关闭；高压气体在密封的导气管243中传递至撞针驱动装置22，同时在导气管243的作用下将撞针21延伸至水下区域进行工作。本实施例的打标器2通过手动操作完成密封产品3泄漏点的标记工作。
54.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。