专利名称：泄漏测试的方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及一用来测试封闭填充容器是否存在泄漏的技术，对此，容器的填充材料至少包括一液体成分。
背景根据大家熟悉的测漏技术，将封闭容器放在一测试空腔中，在测试空腔气密封闭之后，由抽空泵对其进行降压处理。如果容器不存在泄漏，那么在测试空腔内的气压达到预定值后，也就是容器周围所测的气压达到预定值后，该气压值将会基本保持不变。倘若容器有个地方存在泄漏，且该地方收集有空气，那么这些空气便会流出容器使得容器周围的气压升高。如果该泄漏位于容器中装集填充物的区域，那么此泄漏是否会引起容器周围的气压升高很多将在很大程度上处决于填充物的种类，如其粘性，还处决于填充物中是否存在固体颗粒，很明显，泄漏的大小也是一决定因素。
不管泄漏是在容器的空气收集区，还是在容器内覆盖有填充物的区域，目前都有许多方法可精确地测出带填充物的容器是否存在泄漏。欧洲专利申请EP-A-0791814及美国专利申请NO.08/862993其主题就是这样一测试方法，它们提供了一阻抗测试法，尤其为一电阻测试方法，在靠近容器外壁的地方安放一电极装置一旦液体从漏孔中渗出，它们便会碰到一对阻抗测试电极，使得该电极间的测量电阻产生较大变化。
但是，如果在每个测试空腔内都装上阻挡测试装置，特别是在装设多空腔流水检验器的情况下，这种方法将会带来相当大的额外费用，此外，它不能检测远远低于1微米的小漏孔，但是它在很大程度上都跟容器形状及填充物的种类无关。
发明目的本发明的主要目的为提供一测试泄漏的方法及装置，如果容器内至少含有一液体，那么本发明对于大量不同的容器及不同的填充物都是可以适用的。
本发明的另一目的为提供一比电子与其它设备都是便宜的测漏方法及装置，这样，测试工作将变得更为经济。
发明还有一目的，即提供一测漏方法及装置，其测量时间较短，而且准确度很高。
发明概述在对至少一封闭填充容器进行泄漏测试时，利用以下测试方法可实现上述目的，其中，容器内至少含有一液体成分，且至少在一部分容器器壁上制造一压差，再利用这部分器壁来进行测漏工作，压差指向容器周围内的地方，同时，对容器周围的气压进行监视，其监视结果作为泄漏的指示信号，其特征在于，通过降低容器周围的气压来获取上述压差，鉴于待测容器内的填充物至少含有一液体成分，所以容器周围的气压至少要降至该液体成分的蒸气压值。
发明的出发点在于，假使容器存在泄漏，容器内的液体便会由于容器周围的气压较低而渗至容器外边-在容器周围体积恒定的情况下-这些渗出的液体便会在容器周围气压达到其蒸气压后产生蒸发作用。这将使得容器周围的气压产生很大变化，而如果容器不存在泄漏，那么在采用同种方法进行测试时，容器周围的气压将基本保持不变。
在监视含有容器的测试空腔气压时，如果该气压达到了泄漏液体的蒸气压，那么这种技术在测试泄漏时将会非常准确。值得一提的是，对于一很大范围的填充物，利用这种技术都可对容器进行精确测漏，目前它还能够准确地检测出小于0.02μm的漏孔。
此外，还应指出，测试空腔的体积大小并不重要，因而根据本发明，可以对成组的容器同时进行测试，以准确地检测出该组容器中是否存在泄漏容器。
一旦泄漏容器的周围气压低于其内部气压，便会有一些液体从该容器里吸出来，当周围气压达到蒸气压时，液体开始蒸发。由于容器周围的体积是恒定的，因而液体的蒸发将使得气压升高，而用于降低周围气压的抽空泵也必须将液体蒸汽排走，为此，尤其在容器周围的气压降至低于该蒸气压之后，测试工作将会变得更有利。而在优选的方案中，利用抽空泵将待测容器周围的气压降至一远远低于蒸气压的值，也就是说，至少要低于蒸汽压百倍，优选地，采取低于蒸气压千倍。
如果填充物中含有几种液体成分，那么，当其中一液体开始蒸发时，就可以检测到一由泄漏引起的明显气压变化-在容器的含量超过一液体成分的情况下-为此建议选择几种液体成分中较高的蒸气压，并将容器周围的气压至少降至该蒸气压值。
大家知道，蒸气压为一温度函数，因此在有些情况下，可把容器周围加热至一预定温度，以给预定的液体确立一相关的蒸气压，这样是比较有利的，但是，如果在室温时进行测试工作，本发明的方法及装置就会变得非常简单，而且在室温，亦即20℃左右时就可至少到达蒸气压。
此外，如果在两个相邻的时间点上对容器周围气压进行测量，那么就可实现一非常准确的测漏方法，在此，我们所说的“时间点”是指一时间间歇，在该间歇内，必须能够准确测量出主气压值。利用抽空泵对容器周围进行抽空，然后在一预定的时间段过后再测量容器周围的绝对气压值，这种方法绝对可以实现泄漏检测，但是，假使我们在两个特定的时间点上对容器周围的气压实施测量，那么就可利用第一测量值作为参考值，而将第二个测量值同第一参考值相比较，以形成一差值。由此实现一气压差测量法，以取代原来的绝对气压测量法。具体地讲，我们将第一时间点上测得的第一气压信号存为一电信号，接着在测完第二个气压信号后，在第一值(依然被存储)与第二个值之间形成一差。
PCT专利申请No.WO 94/05991有一美国申请，即美国专利第5239859号，其申请人与本发明为同一人，它讲述了一准确测量气压差的方法及装置，该方法带有偏差补偿。在实施本发明方法及实现本发明装置时，有一优选的模式，即采用气压差测量技术及装置。因此，本发明需要完全引入WO 94/05991或其相应的美国专利NO.5239859以作参考，下面将详细讲述它们在本发明中应用的一些重要特性。
相对待测容器的体积而言，容器周围测试空腔体积实在无关紧要，因此，本发明的方法及装置还有其它一些重要的优点假如待测的至少一容器其器壁能够经受住容器内压(通常等于周围环境的压力)与降低的周围气压之间的压差，那么，不管这种容器相对于测试空腔有多大，都可以将它简单地放入测试空腔内，以在容器周围形成一空间。尽管如此，本发明还是可以获得一高精度泄漏指示。为此，一及同一测试空腔可以供许多不同尺寸、不同体积的容器使用。这样便带来另一优点，即在一测试空腔内放入成组的，甚至是很多组容器，容器周围也会形成一空间，尽管单个容器只占整个空腔体积的一很小百分比，但是，只要容器组中有一容器向周围气体发生泄漏，它都会很准确地被检测出来。
本发明的其它重大优点如下有时填充容器并没有完全填满，但在容器封闭后收集了一定数量的空气。如果容器的泄漏区靠近于收集的空气或气体，那么通过降低周围气压，这些空气就会通过漏孔被吸出容器。随着容器内收集的空气气压变得越来越低，容器中的液体成分也会开始蒸发，而这些蒸汽也将通过漏孔跑出。也就是说，先是空气通过漏孔跑出，然后蒸汽也通过漏孔跑出，两者均使得周围气压增大，因此，如果容器内收集有空气的区域存在泄漏，必将导致周围气压发生变化，也即使得周围气压升高，这种情况与容器器壁在液体成分覆盖区存在泄漏的情形是相似的。为此，根据周围气压所允许的最小波动偏差，选定一合适的测漏阈值，那么至于该泄漏是在容器内空气覆盖区还是在液体覆盖区就已经无关紧要了。
对于一或同一漏孔，如果它在容器空气收集区内时所引起的周围气压变化比它在液体覆盖区内时所引起的气压变化小，那么这种小的气压变化就作为检测容器是否泄漏的阈值。与此相反，如果一或同一漏孔在液体覆盖区内时所引起的周围气压变化小于它在空气区时所引起的气压变化，那么同样还是采用了小的气压变化值作为判断容器泄漏/不泄漏的阈值。
假若测试的容器泄漏比较大，那么在检测出泄漏后必须马上终止降低周围气压，以防止容器中的成分破坏测试空腔，总的说来，这样还可以保护容器的四周，甚至还可保护抽空装置，这是决对必要的。它可通过以下方式来实现，一是监视抽空泵是否已将周围气压降至预定值，另一是通过一阻抗来检测容器的成分是否扩散到了容器周围，对此，优选地在容器周围靠近待测容器器壁的地方采取一DC电阻测量法。通过在容器器壁附近以及至少在一部分待测容器的周围装设一电极装置，便可以实现上述目的。一旦容器内的填充成分被吸出外壁，它们便跨接在电极装置上，使得显示的阻抗产生突然变化，在检测完毕后，利用该阻抗变化信号来终止容器周围的气压继续降低。
由于有些容器器壁不能经受所给定的气压差，所以必须先用胶囊将其紧密封装，然后再放至测试空腔内，对于这种情况，上述第二种快速测试大漏孔的方法尤为适用。在此情形下，用于阻抗测试的电极装置可加在测试空腔的内壁上，且与至少一容器保持紧密配合。如果这种容器需要测试，那么测试空腔就可与其形状紧密配合，尽管如此，在容器的外壁和测试空腔器壁之间依然存在一连续的体积，并以之定义为容器的周围空间，其方法在于，在测试空腔的内壁上嵌入一支撑栅格或网孔，或者直接对此内壁进行粗加工，这样，在测试空腔的器壁上就会形成许多细小的突起，由它们来支撑容器的器壁，并可防止容器器壁由于给定气压差而发生向外弯曲。为此，这些突起之间的互通空间就可定义为容器的周围空间。
测试空腔为容器确立了一周围空间，而一旦容器在测试空腔内被测出存在泄漏以后，测试空腔就有可能被一些容器内的成分沾染。于是，在泄漏容器拿走以后，需要对该空腔进行清净，可采用抽空及/或用喷气冲洗等办法，优选地，气体采用氮，也可采用加热法，或将这些技术组合起来使用，如一热喷气。
如果利用本发明的方法或装置对容器进行一条线测试，则需要两个或多个本发明方法及其装置同时对一批容器实行操作，若检测出这些容器当中有一存在泄漏，那么在下一测试周期内，该提供周围空间的相应测试空腔将不再装设容器，而保持空状态，其它空腔则处于测试工作状态，可能受到沾染的空腔便利用该测试周期进行清净和修复。此外，对于有些情况，如果容器存在泄漏，可通过机械力向内压扁容器器壁，使得容器内气压高于周围空气压力，这样，液体便可加速渗出。
为实现该目的，本发明建议一测试泄漏的装置，以对至少一封闭的填充容器进行泄漏测试，其中，容器内的含量至少包括一液体成分，装置至少包括一可气密封闭的测试空腔，而且至少有一抽空泵接在测试空腔上，此外，至少还有一压力探测器接在测试空腔上，对此，在大约室温温度下，所选的抽空泵可将测试空腔内气压至少抽到容器液体成分的蒸气压值，压力探测器为一真空压力探测器，优选地，它至少含有一Pirani探测器。
在从属权利要求2-44及45-63中分别讲述了本发明方法及本发明装置的优选实施方案。发明的方法及装置可优选地用于权利要求64及65。因此，应该指出的是，除了对小容器进行泄漏测试外，本发明还可以用来对巨型的储罐装置进行长期监视，譬如用于火车或街道运输的汽油罐，煤气罐等，一旦检测到泄漏，就可发出警报信号。
附图简述现在参照附图，我们再对本发明进行一些补充叙述，图中示出了本发明几种详细的现行实施范例。
其中附
图1定性地示出了一液体的蒸气压对温度的依赖关系；附图2利用图解方式示出了本发明的一测试装置，它按照本发明方法进行工作；附图3为解释本发明方法及装置的工作情况，本图定性地示出了按本发明测试时的容器周围气压-时间过程；附图4用功能方框图的形式示出了本发明测试装置的一优选实施形式，它按照本发明的方法进行工作；附图5用功能方框图的形式示出了本发明装置上的测量电子设备的一优选实施形式；附图6本发明装置的成批操作图；附图7一测试空腔图，它用于测试带柔性器壁的容器；附图8一测试空腔的半透视图，利用本发明方法，它可以一批测试三个容器；附图9一双壁储罐图，利用本发明装置可直接实现本发明的方法，以达到测定储罐是否泄漏的目的；附图10本发明装置的测试空腔优选密封图；附图11a-11c示出了测试周期中的压力变化过程，其中，容器或医用泡存在大的或甚至很大的泄漏(附图11a)，或只有很小的泄漏(附图11b)，或认为不存在泄漏(附图11c)。这些测试是利用附图8所示的测试空腔完成的，它不带阻抗测量，因而也就没有电极32，34。
附图12本发明装置上一测量单元的简化优选实施方案信号流图/功能方框图，它按照本发明的方法进行工作；附图13在一不漏的容器内或在不装任何容器的测试空腔内所测得的气压统计变化过程，它用一压力-时间图表示；附图14用一简化功能方框图/信号流图的形式示出了本发明装置的一部分，它按照本发明方法的一优选模式进行工作，由此，通过随后更新求得平均值，可以形成一测漏动态参考值；附图15一简化的信号-时间图，它定性地示出了本发明的优选方法以及发明优选装置的相应工作过程，由此以形成一些动态更新参考值，以确定到底是否存在泄漏；
附图16一简化的信号流图/功能方框图，它示出了本发明方法在工作时的另一优选模式，以及与该方法相应的发明装置，对此，动态更新平均值信号作为参考值的基�。谌萜鞑饴┢诩洌獾玫难共钚藕乓貌慰贾到斜冉希桓酵�17在时间轴上示出了一些任意气压测量值单元，它们是在发明装置带有多个空腔且由这些空腔依次工作时测下的，这样便可示出动态更新平均值信号，并把它作为比较参考值，以判断是否存在泄漏；附图18本发明一测试空腔简图，测试时它可围着枢轴转动；附图19附图18所示的测试空腔在围着枢轴转动后，使得漏孔与填充物的相对位置发生改变；附图20一简化功能图，它带有一校准标准漏孔，在实施本发明方法时利用它来校准本发明的装置。
附图1定性地示出了蒸气压Pv(T)相对于温度的变化过程图。在预定温度Tx时，若达到了液体的相应蒸气压Pvx，液体便开始蒸发。在蒸气压曲线以上为液体物质，下面则为气体物质。
根据附图2，本发明装置包括一测试空腔1，测试空腔1带有一可气密封闭的盖3。真空泵5接在测试空腔1上，它可以是一牵引泵，活塞回转泵，扩散泵，或涡轮真空泵，涡轮分子泵等。这处决于空腔1需要造成的真空程度。此外，还有一真空压力探测器7，它为一Pirani探测器，用来测量测试空腔1内的主气压。至少还有一封闭容器9，其内至少装有一定程度的填充物，而该填充物至少含有一液体成分，打开盖3，将封闭容器9放入测试空腔1，然后再把测试空腔1气密封闭起来。真空泵5起动工作后，容器9的周围空间变�。簿褪撬担馐钥涨�1与容器9之间的体积V减小了。
在附图3中，体积V内的气压从周围环境气压Po开始，一直降到至少低于值Pv，Pv为容器9内填充物其液体成分的蒸气压值。在选择真空泵5时，它应该至少能够将测试空腔1中的气压抽至低于Pv十倍，优选地将其抽至低于Pv百倍，当然，如果能将其抽至低于Pv千倍就更好了，在此，Pv为填充物液体成分的蒸气压值。
优选地，在室温情况下进行测试工作，即温度约为20℃。假如液体成分是水，而水在室温时的蒸气压Pv约等于20毫巴，那么，可以优选地采用抽空泵5将测试空腔内气压抽至约10-2毫巴。
如果置入测试空腔1内的容器带有一比较坚硬的器壁11，且该器壁不存在泄漏，那么体积V中的气压便会定性地按附图3中的(a)曲线进行变化，最终降到气压恒定值上下，利用上述真空泵可以实现这个目的。另一方面，如果容器9在附图2所示的位置13存在泄漏，那么填充物就会有少量的液体成分14通过漏孔13渗出容器9，这时，只要体积V内的主气压达到Pv，该液体成分14便开始蒸发到体积V内。此时的气压-时间变化过程可由附图(3)中的(b)曲线来定性地表示，也就是说，液体蒸发后将使得体积V内的气压升高，从而消解了一些真空泵5的作用。真空泵5还必须将蒸汽排出，以最后形成一如同(a)曲线所示的真空状态。假如漏孔位于容器9的空气收集区，如附图2所示的13′位置，那么在对体积V进行抽空后，首先是空气被抽出容器9，消解掉一些真空泵5的作用，然后再是容器9的液体成分在容器9内开始蒸发，蒸发的蒸汽将被吸出漏孔13′。这样也会使得体积V内的气压升高，倘若空气只有通过真空泵5才能排走，那么原来所遵循的气压变化过程将会由此而被消解一些。
体积V内的气压变化由真空探测器7进行监视。实验表明，在经过几秒的时段τ后(1至3秒)，就会形成一如附图3所示的明显压差，即(a)与(b)曲线之差，该过程基本上与测试空腔内体积V的大小无关，如果漏孔小于1微米(0.02μm)，则泄漏容器与不泄漏容器之间的气压将会相差十倍。测量时以水作为液体成分。
在时间段τ过后，利用测量体积V内的绝对气压值来检测容器是否存在泄漏，这是绝对可行的，但是，如果对气压差也进行测量，效果将会更好，为此，我们首先利用附图4来进行说明。回过头来参看附图2，测量单元15上接有一压力探测器7，而且它还设有特殊的泄漏指示阈值，在此由图中的预置单元17表示。测量单元15的输出为一两状态信号，分别指示泄漏或不漏。
如附图4所示，真空探测器7的输出信号被送至存储单元19，并通过一定时探测信号S1进行控制，信号控制在图中由开关S表示。该过程从附图3中的第一时间点t1开始。到了附图3所示的第二个时间点t2时，存储单元19与探测器7的输出信号便分别接至它们在压差形成单元21的相应输入端上，以生成一压差输出信号ΔP，如附图3所示。
附图5展示了测量电子设备的一极优选的实施办法。探测器7的输出信号被送入转换单元121，转换单元121作为一输入器它包括一模拟-数字转换器121a，以及一跟在其后的数字-模拟转换器121b。转换器121的输出端接在差放单元123上，而探测器T的输出信号直接送至差放单元123的另一输入端。此处的差放单元123对应于附图4所示的压差形成单元21，其输出信号作用在另一放大器125上，而放大器125的输出信号在经过存储单元127后在128处与其输入信号产生叠加。存储单元127的输入信号取自放大器125的输出端。该装置由计时器129进行时间控制。在附图3所示的t1时刻，为存入探测器所测的第一气压值，计时器129将给予单元121一转换周期的时间，使得单元121的输出端产生一经过再转换的模拟输出信号el0同时随后探测器7所测的同种信号el被送至单元123的第二个输入端。因此，单元125的输出端将出现一零信号。尽管如此，在单元125的输出端上通常会出现一零偏移信号，该信号在计时器129的作用下被存在存储单元127中。在t2时刻，单元121停止转换工作，这样，在放大器123的一输入端子上将直接接有探测器7在t2时刻所测得的主气压值，而另一输入端上则是级121在t1时刻存储的气压值。此外，存储在单元127内的零偏移信号将作为一零补偿信号而得到叠加，因而放大器125的输出结果信号是带零偏移补偿的。
这样可以对附图3所示的气压差ΔP进行一很精确的测量。
假使测试的容器存在较大泄漏，那么从真空泵开始工作时起，测试空腔1内体积V的主气压就是另外一变化情形，如附图3中的曲线(c)所示。这可以很容易地检测出来，譬如，在较早的t0时刻，通过比较探测器7的输出信号与给定的阈值(没有示出)，便可实现该目的，如果实际气压没有达到该阈值，装于测试空腔1上的真空泵便不起作用。由于泄漏较大，容器内的大量成分将会被吸至测试空腔内，并由此沾染了空腔，这是要避免的。
我们已经讲过，上述方法可以实现准确测试，它基本上同测试空腔1与待测的至少一容器之间的体积V没有关系。为此，根据附图6，可以同时对成批9′的容器9进行测试，以准确测出容器9是否存在一或多个泄漏。此外，由于检测精度与体积V大小没有关系，所以可利用测试空腔1对多个不同形状、不同容积的容器9进行测试。
假如待测容器的机械强度不能经受约1巴的压力，那么就可照附图7所示，在测试空腔1′上装设一套3′，该套3′同容器9的形状紧密配合。因此，如附图7所示，在抽空的作用下，突起20可以防止容器的器壁被吸到测试空腔的内壁上，从而使得容器与测试空腔器壁之间仍然存在体积V，以供发明对其进行抽空操作。这种突起可由一栅格或网孔来实现，优选地，可以对空腔内壁进行机械粗加工，利用这些微小的突起来支撑容器的器壁，以形成一连续的内部空间V。
如附图7中的划线所示，在封住盖3或3′之后，可用力将容器的一部分器壁向内压扁，以增大容器9内的气压，如果存在泄漏，还可以将填充物的液体成分压出漏孔。
根据本发明，附图9所示的方法及装置可用来对大型储罐进行泄漏监视。附图9示出了一双壁储罐，即内壁23与外壁25。利用两壁之间的体积，也即附图2所示的体积V，可以对内外壁的紧密度进行测试。该技术可用于公路或铁路运输中的储罐，也可用于静止的大型储罐装置，如储存汽油等。
附图8示出了测试空腔1的一半，它为本发明方法的一装置，在29处装有三个容器，它们为三个较小的塑料容器，且用在医药事业上。由于测试空腔1可与容器形状保持紧密配合，所以容器器壁可以为柔软型。此处还示出了另一快速检测是否有容器存在大泄漏的技术。在空腔1的器壁上集成了阻抗测量电极32、34它们相互电气绝缘。它们接在一阻抗上，或优选地接到电阻测量单元35上。如果测试空腔优选地带有一粗加工过的内壁，在它被抽成真空后，液体填充物便会吸到容器的外壁上，于是电极32与34之间所测的阻抗将发生急剧变化，由此便可迅速测出泄漏。阻抗测量单元35的输出信号可以终止测试空腔1继续被抽空(没有示出)。
一旦测试空腔被泄漏容器的溢出填充物破坏，可通过抽空清洗及喷气等办法将其清洗干净，优选地，采用氮气与/或加热方法。附图8示出一条喷气或清洗气的输送线，通过控制，气体从储气罐37送至被染测试空腔1，在此，优选地采用一氮气。
附图8的1a所示的一半空腔被气密地放到另一半上，以形成附图2所示的完整测试空腔1。
由于本发明的测试周期较短，所以特别适合于对容器进行一条线测试，譬如，在一旋转式传送带上装设多个，也即几个一组的测试空腔，让该传送带自动地从传送器中装上容器去进行测试(没有示出)，由此可利用上述测试技术同时进行测试工作。假使这种空腔测出有一容器存在泄漏，那么在随后的测试中，该空腔不再装设其它容器，在对下一组容器进行测试的测量周期内，该空腔保持空状态。同时，此空闲空腔需按前文方法进行清洗，如采取抽空与/或喷气及/或加热方法等等。
显然，在测试空腔的盖3或3′与测试空腔1的主体之间，或者，在附图8所示的测试空腔的两半1a之间，必须实现一较好的真空密封。优选地，通过采用至少一对密封垫28来实现，密封垫28呈同心圆状，然后再对两密封垫之间的空间29进行单独抽空处理，如附图10所示。如果待测容器所含的填充物带有多种特定的液体成分，那么测漏所选的蒸气压为液体成分中蒸气压最高值，也就是说，该液体成分在其最高的蒸气压时才开始蒸发。对此，还必须考虑液体的粘度，即在选择液体成分的蒸气压时，该液体成分必须能达到充分的液态，以穿透极小的漏孔。如果测试空腔在抽空后，其内压远远低于任意一液体成分的蒸气压，那么，至于考虑何种液体的蒸气压值就已经无关紧要了。
根据本发明的优选方法及优选装置，可以测出容器内的气压-时间变化过程，其中，附图11a为容器存在大漏的情形，附图11b为小漏的情形，附图11c为不漏的情形。
附图12示出了一优选的监视及控制单元，它们分别对应于附图2的15，17单元，联系此图，我们来对附图11a-11c进行讨论。
附图11a中，当附图12所示的测试空腔103由抽空装置105进行抽空时，计时单元201便从t10时刻起开始计时。这在附图12中由一抽空开始信号EVST/t10来表示。
经过预定时间ΔT后，如0.75秒，测试空腔103(附图12中没有示出)内的气压探测输出信号A5同第一参考信号RFVGL进行比较，该RFVGL信号是通过预置源107预置出来的。出于该目的，比较单元109在t10+ΔT时刻由计时单元201打开。
在时间ΔT过后，如果实际测到的气压电信号(附图12中的A5)没出达到RFVGL值，就说明存在极大的泄漏VGL，该过程对应于附图11a中的I曲线。这可通过比较器109的输出信号Δ109检测出来。根据附图12方框109所示的特性，如果比较单元109在t11＝t10+ΔT时刻输出的信号仍然为高电平，就表示存在极大泄漏VGL，它将在VGL输出端输出。假使容器103所在测试空腔内的周围空间其主气压达到并穿过参考值RFVGL，VGL输出端将没有信号输出，该过程对应于附图11a中的II曲线。
优选地，利用生成的VGL信号来终止抽空循环，因为在测试时，由于容器泄漏较大，真空泵105可能已被沾染或将被沾染。
如附图11a的II曲线所示，由于不会生成VGL信号，所以抽空过程将一直持续到t13时刻。在t13时刻，计时单元201停掉抽空装置105，同时通过阀106把抽空装置105与箱103断开。此外，计时单元201激活比较单元111，在该比较单元111上另外还接有一参考值RFGL，它由参考信号源113生成。假如测试空腔周围的主气压在t13时刻还没有达到RFGL，比较单元111就会生成一输出信号GL，以指示所测的容器存在较大泄漏。在测试系统继续工作过程中，采用了一些反馈作用，这将在后文再作阐述。
假使比较器109，111其中有一发出了VGL或GL信号，那么计时单元201将在原理上重新复位，因为测试工作已经完成，而被测容器的质量在很短时间内已被鉴定出来。这在附图12中用一信号RS201表示。如果计时单元201没被复位，那么在t13之后，容器周围的主气压值A5(t13)就会迅速存入保持或存储单元117。保持或存储单元1 17的输出端接在差形成单元119上，而单元119的第二个输入端上接有监视待测容器周围气压的气压探测器其输出信号A5，自t13开始，过了一预置测试周期TT后，如附图12的单元121所示，在单元119的输出端上将测到一压差值DP，在附图12中用开关单元123表示。压差DP被送至另一比较单元125，该比较单元125在测试时间TT期间为激活状态。另一参考值源127生成参考值DPREF送至比较单元125。DPREF值可按时间控制变化，而且/或者，供DPREF参考的参考值φR也可以按时间控制变化，这将在后文阐述。
在t13+TT时刻，如果DP大于参考值DPREF，单元125便产生一信号FL，以指示在测的容器存在较细泄漏。这种情况如附图11b所示。如果DP达不到DPREF，就不会产生VGL，GL，FL信号，因此认为容器不存在泄漏。这种情况如附图11c所示。
假如附图12产生了VGL信号，那么，不管空腔103是单个的空腔，或是在一条线上与同一泵105相连的多个测试空腔103，抽空泵105都必须立即同与其相连的所有空腔103断开。这是因为，在极大泄漏情况下，真空泵105可能已被容器的泄漏成分沾染。为此，在该情形下，可以装设一冗余的抽空装置，将它接到一或多个测试空腔上，以继续进行测试工作，而在此期间，可以对有可能被沾染的第一抽空装置进行修复。
在一多空腔一条线测试系统中，譬如，在一旋转式传送带装置上装设多个测试空腔，对此，假如出现指示较大泄漏的GL信号，或出现指示较细泄漏的FL信号，它们都会优选地将带有泄漏容器的空腔分离开来或“旁路掉”，使它不再继续装设待测容器，而其它空腔则继续工作，并装上新的容器进行测试。如果容器被测定带有严重或轻度泄漏，那么它所在的测试空腔就会被旁路掉，由于容器的泄漏成分可能已经沾染该空腔，而该空腔不再用来进行工作，所以不会影响以后的测试结果。
在其它测试空腔继续工作的测试周期内，被旁路的空腔得以重新修复。
修复工作可通过加热该空腔的方法来实现，或用一液体与/或气体对其进行冲洗，尤其可采用一热气。该空腔是否已被合格修复，可对它直接进行测试，就当里面装有被测容器一样。对此，如附图12所示，如果该空态空腔的DP值没有达到DPREF或适当设置的“空态空腔DPREF”值(ECDP-REF)，就说明它已被合格修复。
在测试空腔保持干净且为空态的情况下，测得一DPe值，并将此测量值DPe作为一相应参考值存储起来，以此以获得这种ECDP-REV值，利用它便可检测空腔是否已被合格修复。
现在参考附图11a-11b，应该注意到，设置参考值RFGL，尤其是设置参考压差值DPREF时应该非常严格，它们会在很大程度上影响到系统的准确度。对此，如果这些严格的参考值，尤其是DPREF值设置得过于精确的话，那么，环境温度，周围空气温度，抽空泵轻度沾染等等，都会影响主气压的变化过程，从而导致测试结果错误。
附图13定量地示出了附图11a-11c的压力变化过程曲线图，它们是在测试空腔内不含容器时测得的。在t13时刻，根据统计分布，气压值具有一些轻微的变化。因此，在利用多个测试空腔对容器进行测漏之前，需要将空态的测试空腔进行紧密封闭，然后按附图13确立一平均值(RFGL)m。附图12的比较器111中，或附图11a-11c中所采用的RFGL值都可以通过在(RFGL)m上加以一偏移量ΔRFGL得到。必须指出的是，在对空态且具备条件的测试空间进行标定，以得出附图3所示的测量结果期间，可以认为周围环境参数是恒定的，如温度，周围空气湿度等等。但是，在进行在线测试期间，这些干扰参数可能会发生缓慢变化，也可能改变(RFGL)m值。
每次进行多个或一条线测试期间，不管是采用单个测试空腔，还是采用串接大量或多于一的测试空腔，在相应的t13时刻，若已检测出相应容器不存在重大泄漏，气压探测器的实际输出信号便会进入平均单元113，在此对最后m个无重大泄漏容器的实际气压进行求平均值。该输出平均值信号由附图13中的(RFGL)m表示，但随着周围环境参数的变化，它也将随着时间发生变化。根据附图13，在输出平均值A5的基础上再加上偏差ΔRFGL，其结果便等于动态变化参考值RFGL，该值被送入附图12所示的比较单元111。这种动态变化参考值RFGL如附图15所示，它从初始设置状态开始，通过对空态测试空腔103进行辅助测量，可得出这种情形。
从附图15中可清楚地看出，平均气压值A5(t13)同时也作为DPREF的参考基准值。为此，如附图12所示，压差参考值DPREF不是参考绝对静态值φR，而是参考A5。
现在来讲述另一提高测试精度的办法，它由以下方法实现，即通过单独或额外地实现一动态RFGL值，并在其基础上建立一动态上限DPREF。对此，根据附图16，在时间段TT的末尾，只要输出信号FL指示出在测容器不存在泄漏，实际气压差DP便被输入平均单元35。单元135对最后m个测试周期进行求平均值，得出一平均压差输出信号DP，该信号再被偏移一ΔDP量，其结果便作为附图12单元127的DPREF信号。
回过来再看附图15，如上文所述，图中带有一恒定DPREF信号，通过采取一对DP进行求平均值的技术，可以产生一动态变化的检验值DPREF，它可随着影响压差的干扰参数的变化而变化，如图中曲线(DPREF)t所示。
很明显，无需动态变化基值A5就可实现附图15所示的动态变化信号(DPREF)t，如附图12中的划线所示，(DPREF)t的参考值为一稳定、恒值的φR，而不是动态值A5。
事实上，在测量一或多于一的测试空腔的输出信号A5时，采用数字方法是比较有利的，也就是说，将相应探测器的输出信号进行模拟-数字转换处理。
附图17中，在时间轴上以任意单元的形式示出了实际气压差值DP，它们是在位于一条线测试装置上的大量测试空腔中连续测得的。根据附图16，附图17示出了计算平均压差值DP以及偏移值ΔDP，最后形成附图15或16所示的(DPREF)t。很显然，在连续测试过程中，平均值DP及(DPREF)t随时间的变化而变化，由于A点的压差值要大于瞬时(DPREF)t值，所以在形成平均值DP时，它被忽略掉，因为该测量值是在附图11b所示容器存在泄漏的情况下测得的。
此外，对于一特定的测试空腔，假如它在测试容器的过程中先后出现的泄漏指示次数达到一预定数目，如先后三次泄漏指示，那么该测试空腔在以后的测试过程中也将被旁路掉，由于它可能被沾染，或自己本身出现泄漏，所以它需要进行再修复。这种测试空腔在连续测试带泄漏的容器时，可能被沾染，或发生不紧密情形，通过修复和修复检验，可对上述情况进行确认，这在上文已经讲述过。
此外，我们已经讲过，针对一些待测容器，尤其是一些填充物，我们可以将测试空腔加热到一预定的温度，优选地，每个测试空腔内的这种温度可通过一温度负反馈来进行控制。为此，依赖于温度的填充物蒸气压可设置在一预定的范围之内。根据附图11a-11c，在实际测试周期开始之前，可优选地利用预热周期这段时间来完成上述加热过程。
上文提到，不管泄漏是暴露在容器内的气体收集区，还是位于填充物区，都可以将容器的泄漏检测出来。但是，对于有些填充物，如液体中带有粒子成分，那么在构成被测容器周围的相应气压差时将可能出现意外不同情况。
因此，如附图18所示，在有些情况下，可以给被测容器9设计一或几个可移动的测试空腔103。为此，可将测试空腔103安装在枢轴A上，使得它能够围着旋转轴140转动。在此，测试空腔内气压探测器的接入接出，以及该测试空腔内加热装置的接入接出等都可经过驱动轴140来进行连接。优选地，空腔1，103不作旋转运动，而是作一振幅±的振荡运动，如附图18所示。利用该技术，如附图19，漏孔L被移至空气中，然后又移到液体内，因此，不管是在附图19a的位置，还是在附图19b的位置，测试都认为有液体成分在产生蒸发。
不管是带有一空腔的测试器，还是一用于一条线测试的多空腔测试装置，都可优选地利用一标准泄漏装置来对测试装置的正常功能进行检验，也可用它来校准测量单元，优选地，这种标准泄漏装置装设在测试装置上，因此，在任何需要时刻，都可对装置进行校准与/或全面测试。该标准或校准泄漏装置如附图20所示。
在附图20中，从测试空腔至真空泵105的管路上装有一针状阀142，测试空腔对应于附图12中的103，针状阀142是可调的，但它优选地由用户设置在一预定的漏值上，且大小不变。通过针状阀142，管路将真空泵105同液体贮存器144连接起来，优选地，在贮存器144内装有蒸馏水。贮存器144可通过增压管路及阀146进行调节增压。在设置针状阀值时，使得贮存器144内的蒸馏水不能渗入空腔103同真空泵105的连接管路中，而只有蒸汽才能进入。但是，利用管路及阀146，通过调节增大贮存器144内的压力后，可以模拟形成不同程度和大小可变的漏孔，但没有液体穿入和破坏空腔及/或连接管路及/或真空泵。对于一设有大量测试空腔的装置，该带针状阀142的校准装置可以居中放置，并同时接在所有的空腔103上，同时，在该装置内设有一居中的抽空装置105，它也可同时对所有的空腔产生作用。对于每个空腔103，可选择单独地给它们装设该种校准装置。
已经发现，利用上述测漏技术，在把被测容器周围的气压降至低于容器含量的液体成分蒸气压后，就没有必要再进行电阻测量了，这在参考附图8时已经阐明过，因此，可以省掉测试空腔上的电极装置及测量单元，这样可以大大降低整个装置的成本及其复杂性。本发明特别适用于测试小瓶或泡疤，尤其是用在医药器具上，在生产过程中可对单个的小瓶或泡疤进行一条线测试。按照附图6所示，将大量容器9机械地连在一块，以形成一组容器，显然，在进行泄漏测试时，把这样一组容器看作为一容器。
利用本发明的方法及装置对泡疤进行测漏，其整个测试周期将小于2秒，在附图11中，该过程为t10到TT末尾。若采用设有大量测试空腔的一条线装置进行测试，如在一旋转式传送带上装设24个测试空腔，这样的生产率将会很高。
权利要求
1.一对至少一封闭容器进行泄漏测试的方法，包括至少在容器的一部分器壁上制造一压差，利用该部分器壁进行泄漏测试，并且在第一测试时间周期上监视所述器壁一侧上的气压作为泄漏指示信号，所述方法包括建立一气压参考信号；相对于所述气压参考信号产生表示在所述测试周期期间在所述部分上可接受的变化的动态信号范围；监视来自所述监视气压的信号是否在所述动态信号范围内；以及如果来自所述监视气压的所述信号在所述动态信号范围内，使来自所述监视气压的所述信号更新所述动态信号范围，由此表示所述容器相对于泄漏满足可接受的气压变化的一个预定条件。
2.一种制造至少一封闭无泄漏容器的方法，包括对所述容器进行泄漏测试，该方法包括在所述容器的内部和周围之间的至少一部分器壁上制造一压差，利用该部分器壁进行泄漏测试，并且在第一测试时间周期上监视所述器壁一侧上的气压作为泄漏指示信号，所述方法包括建立一气压参考信号；相对于所述气压参考信号产生表示在所述测试期间在所述部分上可接受的变化的动态信号范围；监视来自所述监视气压的第一信号是否在所述动态信号范围内；以及如果来自所述监视气压的所述第一信号在所述动态信号范围内，使来自所述监视的气压的第二信号更新所述动态信号范围，由此表示所述容器相对于无泄漏满足可接受的气压变化的一个预定条件。
3.根据权利要求2的方法，包括形成所述第一信号和所述至少一个气压参考信号的差信号，并且通过将实际差信号和先前在满足所述预定条件的容器上形成的差信号求平均，以便得到的差信号来更新所述动态信号范围。
4.根据权利要求3的方法，包括利用将所述平均差信号加上一个恒定信号值而得到的结果信号来形成所述动态信号范围。
5.根据权利要求2或3的方法，还包括建立所述至少一个气压差信号作为一动态气压参考信号。
6.根据权利要求5的方法，包括如果被测试的实际容器被认为满足所述条件，通过将来自所述实际监视气压的所述第一信号和先前在满足所述条件的容器上所监视到的第一信号求平均值来建立所述动态气压参考信号。
7.根据权利要求2的方法，其中对充满了至少包括一种液体成分的填充物的每个容器执行泄漏测试，其中所述气压差指向所述容器周围，包括根据至少一个所述液体成分的蒸汽气压将所述容器周围的气压至少降低至一个值。
8.根据权利要求7的方法，其中在所述容器中存在多于一的液体成分并且所述容器周围的气压被降至至少为所述蒸汽气压，所述蒸汽气压为多于一的液体成分的蒸汽气压的较高蒸气压值。
9.根据权利要求7的方法，其中，泄漏测试工作在室温下进行。
10.根据权利要求7的方法，其中，气压是在到达蒸气压后进行监测的。
11.根据权利要求2的方法，其中，在第一时间点上对所述监视气压进行采样以建立所述气压参考信号，然后在随后的第二时间点上对所述监视气压进行采样，所述第一信号来自在随后的第二时间点上的监视气压。
12.根据权利要求11的方法，其中所述第二信号被形成为所述第一信号和所述参考信号的差信号。
13.根据权利要求12的方法，其中至少在第一时间点到第二时间点将采样的气压作为电信号存储。
14.根据权利要求11的方法，还包括在容器周围装设一气压测量探测器，并在第一时间点时将该探测器接至差形成单元的两个输入端，以形成一与差形成单元的输出信号有关的零偏移信号，存储该零偏移信号，并且当在随后的第二时间点上测定所述监视气压时进行零偏移补偿。
15.根据权利要求11的方法，还包括通过在第一时间点时被激活转换功能的模拟-数字转换器，在所述第一时间点存储所述监视气压。
16.根据权利要求2的方法，还包括把一批容器当作一容器进行同时测试。
17.根据权利要求2的方法，还包括在容器周围的一部分器壁上或至少在靠近该部分器壁的地方进行阻抗测量，特别地，采用一直流电阻测量法，根据该阻抗测量结果，使得增加所述气压差的工作继续进行或终止。
18.根据权利要求2或3的方法，还包括提供一测试空腔，该测试空腔具有同所述容器的外形紧密配合的测试器室，由此至少邻近该部件仍留有剩余体积，以制造所述气压差。
19.根据权利要求2的方法，还包括给所述至少一容器提供一测试空腔，该空腔所确定的测试器室远远大于所述至少一容器的体积。
20.根据权利要求2的方法，还包括给所述至少一个容器提供一测试空腔，在检测出所装的容器存在泄漏之后，对该空腔进行清洗，清洗过程至少由以下一种方法实现，即抽空该空腔、利用气体冲刷与加热所述空腔。
21.根据权利要求2的方法，还包括利用一组测试空腔对一系列容器进行一条线测试，并且进一步包括如果测试空腔内的容器被测出存在泄漏，则该测试空腔中的测试过程至少要停止作用一测试周期。
22.根据权利要求2的方法，还包括当制造所述气压差时，通过机械力对所述至少一容器的至少一部分器壁向内压扁，以提高其内部气压值。
23.根据权利要求2的方法，其中所述容器的填充物包括水，并且其中所述制造气压差包括将容器周围的气压抽至低于20毫巴。
24.根据权利要求2的方法，还包括-用预定的抽空功率开始降低所述容器周围的气压，以建立所述气压差；-在预定的时间内，若监测的气压没有达到根据所述气压参考信号的值，则鉴定为较大泄漏；-如果鉴定为较大泄漏，终止继续降低所述气压；否则继续对较小泄漏进行测试。
25.根据权利要求24的方法，所述终止包括将抽空装置同所述至少一个容器周围断开。
26.根据权利要求24的方法，还包括以下步骤，即，一旦鉴定为大的泄漏，把用于降低所述至少一个容器周围气压的一个抽空装置切换到用于随后测试的另一抽空装置上。
27.根据权利要求24的方法，还包括一旦对测试空腔的测试导致一大的泄漏，那么该空腔至少在下一测试周期内不起作用。
28.根据权利要求27的方法，还包括在所述至少下一测试周期中修复该测试空腔。
29.根据权利要求28的方法，还包括在加热所述测试空腔、气体净化、液体净化所述测试空腔等方法中至少采取一种来进行修复工作。
30.根据权利要求29的方法，还包括对该不装有任何被测容器的测试空腔进行泄漏测试，以检验测试空腔是否已被合格修复。
31.根据权利要求2的方法，还包括从不装有任何容器的测试空腔的监视气压建立所述气压参考信号。
32.根据权利要求2的方法，还包括至少提供一测试空腔，在测试空腔不装有任何容器的情况下，将其接至一参考泄漏装置上，然后用它进行泄漏测试，以此来校准监视气压。
33.根据权利要求32的方法，还包括通过连在贮存器上的一针状阀提供所述参考泄漏装置，贮存器含有一液体，且可控地改变压力。
34.根据权利要求33的方法，贮存器含有蒸馏水。
35.根据权利要求34的方法，包括所述控制所述参考泄漏装置，使得液体不从漏孔中漏出来，而液体蒸汽则可以通过。
36.根据权利要求2的方法，其中所述容器周围在所述测试空腔中并且进一步在所述测试空腔内对不同尺寸的容器执行泄漏测试。
37.根据权利要求2的方法，还包括在测试期间将所述至少一容器的周围加热到一预定的温度。
38.根据权利要求2的方法，还包括在执行所述泄漏测试前执行测试工作来确定所述至少一容器是否存在较大泄漏。
39.根据权利要求2的方法，其中所述容器是从泡疤，小瓶，医用容器，食料或饮料容器，储罐等组成的组选出的。
全文摘要
一封闭容器(9)，其中装有填料，此填料至少包含一液体成分，为了对容器(9)进行泄漏测试，将它放到测试空腔(1)内，然后抽空空腔(1)，使其气压至少小于上述液体成分的蒸汽压。对容器(9)周围的压力进行监视，也就是说，监视测试空腔(1)内的压力。监视过程由一真空压力探测器(7)实现，利用真空泵(5)来降低容器(9)周围的压力。如果有液体从漏洞中渗出，它便会蒸发到低压空腔内，这种蒸发作用使得容器周围的压力发生变化，从而通过监视该压力来检测出是否存在泄漏。
文档编号G01M1/00GK1519548SQ200310120979
公开日2004年8月11日 申请日期1998年3月10日 优先权日1997年5月26日
发明者马丁·莱曼, 马丁 莱曼 申请人:马丁·莱曼, 马丁 莱曼
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