密封測試儀:檢測容器密封性的儀器-中文百科頻道

概述

主要适用于食品、制藥、醫療器械、日化、汽車、電子元器件、文具、消費類電子等行業的包裝袋、瓶、管、罐、盒等的密封試驗，過去常用“水檢法”來檢測，随着技術的發展，現階段一般采用真空衰減技術和二氧化碳示蹤法來進行檢測。

檢測原理

相對于傳統的“水浴法”，新技術的優點也顯而易見：即使是很小的洩漏點也能實現無損、非侵入性的在線、離線等多方位的檢測，而且現歡迎時間迅速，因此廣泛應用于食品、醫藥等行業的袋裝、鐵罐、瓶子、泡罩等柔軟或剛性、半剛性的等不同的包裝材料中。

1、真空衰減技術——洩漏測試儀連接到一個測試室，特别設計來容納需要被檢測的包裝。包裝被置于要被抽真空的實驗腔内。單或雙真空傳感器技術用于監控測試室為兩個層次的真空狀态同樣也監測預定測試時間段的真空變化，絕對真空和相對真空的變化暗含了包裝中存在的洩漏和缺陷。

2、CO2示蹤氣體法—将含有CO2氣體成分的包裝物放置于容器内，密封性測試儀自動在檢測倉内成立一個真空狀态，當包裝内外産生壓差，如出現洩露，倉内CO2傳感器會敏捷的捕捉到，并引發警報（受檢品幹燥完好可繼續售賣）。

密封測試儀主要适用于檢測包裝的完整性，通過測試判斷包裝是否存在洩漏問題。

測試原理

密封測試儀連接到一個測試室，特别設計來容納需要被檢測的包裝。

包裝被置于要被抽真空的實驗腔内。單或雙真空傳感器技術用于監控測試室為兩個層次的真空狀态同樣也監測預定測試時間段的真空變化，絕對真空和相對真空的變化暗含了包裝中存在的洩漏和缺陷。

檢測原理

理想氣體狀态方程

在普通物理學的概念上，通常任何物質都具有固态、液态和氣态，而氣态是物質存在的各狀态中較特殊的狀态，它本身既無一定形狀、也無一定體積，它的形狀和體積完全取決于盛裝氣體的容器。任意數量的氣體都能被無限地膨脹而充滿于任何形狀大小的容器之中。

為了對氣體進行客觀細緻的研究，需要對客觀氣體分子進行一些假設限定，這些經過限定了的氣體稱為“理想氣體”。而描述“理想氣體”狀态變化規律的數學議程式，稱為“理想氣體的狀态方程”。

即：PV/T=R

式中R是氣體普适常量，即對所有氣體均普遍适用的常量。

對于質量為M，分子量為μ的氣體，

則表述為：PV=M/RT

式中常量R的數值取決于P，V，T等所用的單位。在國際單位制中，P的單位用Pa，V用m3，T用K，則R=8.314J/K.mol。

蓋·呂薩克定律

從理想氣體狀态方程可以推導出，一定質量的氣體，在壓強不變的情況下，它的體積跟熱力學溫度成正比。

即：若P1=P2,則：V1/T1=V2/T2

上式中P1、V1、T1表示氣體在初始狀态下的壓力、體積和溫度;P2、V2、T2表示該氣體在最終狀态下的壓力，體積和溫度。這個方程表明一定質量的氣體，不管其狀态如何變化，它的壓強和體積的乘積除了絕對溫度，所得之商始終保持不變。這就是采用氣體對工件進行密封性能檢測的基本原理。

工件洩漏檢測和判定

假設有一個被測工件(或物體)的内腔容積是V，腔内壓力是P，在溫度恒定的情況下，經過幾秒或幾十秒後，它的内腔容積沒有變化，而腔内壓力下降了一個确定值△P，這時我們就可以判定該工件氣體密封性能不好，或者叫做“有洩漏工件”。否則認為該被檢測工件氣體密封性能良好或叫做“無洩漏工件”。在實際工業生産過程中，絕對無洩漏工件是極少的。在實際檢測過程中，通常總是根據該工件具體的應用環境條件和狀态給出一個允許洩漏值，當工件洩漏值小于該值時則認為該工件“無洩漏”稱為合格品。隻有工件洩漏值大于該值時才認為“不合格”或“嚴重洩漏”。

漏孔、漏率和漏率的國際單位

工件有洩漏，必定有“漏孔”。這裡通常指的漏孔是非常微小的，其截面形狀也各不相同，漏孔漏氣的路徑也各式各樣。

漏孔經常出現在物質組織疏松、裂紋、裂隙、應力集中、彎折、可拆卸等部件。大多數是由于加工工藝不合理，結構不合理、安裝不合理等原因造成的。

漏孔的幾何尺寸是很微小的，因此它不能用我們的肉眼所覺察，加工漏氣路徑又各式各樣，截面形狀又很複雜，所以漏孔的大小極難用它的幾何尺寸來度量。

由氣體定律PV=M/RT可知，當溫度一定時，氣體的質量可以用氣體的壓強和體積的乘積PV(即氣體量)來表示，而PV又是容易測量的，所以“漏孔”的大小可以用單位時間洩漏的氣體量(PV)來表示，稱為漏率。其物理意義為：壓強x體積/時間。漏率的國際單位為“瓦特”(W)或Pa.m3/s。1W=1Pa.m3/S=103Pa.L/S=7.5Torr.L/S。漏孔的漏率也就是通過漏孔的氣體流量，這個氣體流量受環境溫度、漏孔兩端的壓差(即工件内外壓差)和氣體各類等因素的影響。從漏率單位的量綱我們可以看到：由于1Pa=1N/m2，1J=1N.m;因此1Pa.m3/S=1J/S=1W。

由此可見PV單位表示的流量本質上就是單位時間穿過某一截面的能量，它并不是氣體分子本身攜帶的動能或位能，而是使氣體分子通過某一截面流動所需的能量。

工作原理

氣密儀根據檢測方式不同主要可分為直壓式和差壓式兩大類。

當談到為産品做微量檢測時，我們可能會想到稱量用的天平。

直壓方式檢測相當于用電子天平進行微量稱量。若有一個充滿氣的氣球(相當于被測工件)，在電子天平上稱出質量後，若氣球(被測工件)有洩漏則電子天平稱出的質量會減少，這兩次稱量有一質量差，這個質量差就是氣球(被測工件)的洩漏量。

直壓方式檢測洩漏的過程與此極為相似：

直壓型氣密儀檢測操作過程是這樣的：對工件的被測容腔在一定壓力條件下(具體壓力參數由生産線檢測工藝規程決定)進行充氣、保持一定時間後，切斷被測工件和氣源的聯系并記錄下此時的壓力示值，經過一定時間(數秒或數十秒)後，再次讀取壓力示值并和前次記錄的壓力示值進行比較。若被測容腔有洩漏，則兩次壓力示值有一個差值。此差值大小反映工件在檢測時間周期内的洩漏狀态，差值越大表示工件洩漏越嚴重。隻要此差值在允許範圍内，即可認為被測工件合格。反之，為不合格。

差壓方式檢測相當于杠杆天平稱量。天平一端放有“基準砝碼(參考物)”，另端放入待檢零件，不斷的增減零件的數量使天平達到平衡時，砝碼(參考物)的質量即為零件的質量。

氣體密封性能檢測儀的基本工作原理同天平一樣，一端是基準參考物(标準品)，另一端是被測零件(被測品)。但是，其測量順序與天平正好相反，基準參考物與被測工件兩邊同時充入相同壓力的空氣，使“天平”——差壓傳感器兩端平衡。如果被測工件有洩漏，即使是微小洩漏，“天平”也将失去平衡，從而檢測出兩端因洩漏而産生的差壓。

氣體密封性能檢測儀将根據差壓的變化測出工件的具體洩漏量，然後判斷被測工件是否合格，并将這些信息傳送給操作人員。因為标準品與被測工件形狀、大小都相同，并且檢測過程中，兩端的外部環境狀況完全一樣，所以這種測試方法可以消除溫度、振動等環境因素的影響，得到高精度的測量結果。

直壓型氣密儀和差壓型氣密儀的檢測原理是相同的，它們的主要差别是檢測方式不同。

差壓型氣密儀的檢測操作過程和直壓型的差别主要是利用“标準品”作為參照物在相同的過程和狀态條件下，比較被測工件與“标準品”的差異來判斷被測工件是否合格。其檢測過程如下：

首先在氣密儀标示的标準品端接上标準品(标準品可以是一個被用多種方法檢測合格并被确認為可以作為衡量其他與之相同的被測工件标準的工件或特定制品)，然後同時對标準品與被測工件容腔充氣(充氣壓力、時間等參數由工藝程确定)，經過一段數秒或數十秒的平衡時間後，将标準品與工件被測容腔完全隔斷進行數秒或數十秒的壓力監視後比較二者的壓力示值差，這個壓力差就是工件被測容腔的壓力洩漏值，若其值在允許範圍内則認為被測品合格，否則判為不合格。

主要用途及适用範圍

氣體密封性能檢測儀主要是用淨化幹燥空氣為工作介質對具有一定内容積的腔體的密封性能檢測，亦可以采用串聯、并聯形式做其他檢測。但不可以直接對氣-液相二相流系統、氣-固相二相流系統進行檢測，否則有可能得出不正确的測試結果或者對儀器造成不可修複的損害。

氣密儀是一種狀态監視、檢測設備，用它可以構成控制報警系統或者專用檢測設備。比如可以用氣密儀和專用夾具組合成為檢測工件氣密性能的流水生産線專用機床，常見的有由本公司生産的适合用于摩托車、汽車的氣缸頭試漏機，離合器蓋(或總成)試漏機，氣缸體檢漏機，變速器殼體試漏機等摩托車、汽車專用檢漏機床。這些産品已經系列化、标準化，是機械、電子、醫療器械、空調器、燃氣用具等行業提高産品質量、高效、低耗、實現規模經濟擴張和國際化，迎接新世紀挑戰的利器。

執行标準

采用美國ASTM真空衰減洩漏檢測方法，符合由美國FDA确認為包裝的完整性測試标準（F2338-09）

設備特征

1、無損測試，無需樣品制備

2、檢測精度高，可檢測到小至1.5μm的漏孔

3、不受主觀因素的影響

4、結果證明比染色法更可靠

5、測試周期短

6、測試結果更可靠、可重複

7、采用ASTM測試方法，符合FDA測試标準

設備分類

密封儀根據設備的測試原理不同，可分為以下兩種：

1、真空衰減法設備：軟包裝、半堅硬包裝、硬包裝密封性測試

2、超聲波原理設備：軟袋封口質量分析

3、高壓放電法設備：填充液體包裝

根據設備的使用方式，可分為以下兩種：

1、在線檢測：密封儀

2、實驗室專用抽樣檢測，包裝密封儀（标準中規定）

應用領域

密封質量檢漏

包裝完整性測試

微漏檢測

袋裝檢漏

泡罩包裝檢測

瓶子/容器檢測

氣體洩漏檢測

具體應用

食品行業

軟袋包裝：袋裝奶粉、奶酪、咖啡條/包、月餅、調味包、休閑食品、茶葉包、袋裝大米、薯片、糕點、膨化食品、利樂包、濕紙巾、瓜子····任何形狀、任何材質、任何尺寸的食品袋。

半堅硬包裝：冷鮮肉、果蔬沙拉、托盤、軟罐頭、酸奶、番茄醬、桶裝薯片（休閑食品）、果凍···任何形狀、任何材質、任何尺寸的半堅硬包裝。

堅硬包裝：聽裝奶粉、飲料瓶、油桶、罐頭、桶裝餅幹、咖啡瓶、易拉罐、調味瓶···任何形狀、任何材質、任何尺寸的堅硬包裝。

制藥行業

密閉容器：西林瓶、安瓿瓶、注射器、口服液、無菌袋、輸液袋/瓶、水針劑、粉針劑、BFS瓶、API瓶、BPC瓶、FFS瓶等任何形狀、任何材質、任何尺寸的密閉容器。

泡罩包裝：粉末、片劑、膠囊、隐形眼鏡等采用泡罩的包裝形式的樣品。

小頂空包裝：沖劑包裝、小劑量藥粉等頂空極小的包裝。

醫療器械包裝

無菌産品、蒸煮袋等

産品應用

适用于填充幹物的包裝

美國PTI的Veripac系列可以被簡單的集成到包裝流程中去來提高産品質量、

減少浪費并提供操作者對于包裝質量清晰的認識和理解。整個測試過程無破壞性、無侵入性也無需準備樣品。測試的裝置被設計成用來檢測柔軟的、堅硬的和半堅硬包裝。可以在任何步驟進行檢測，也可以對同一樣品進行多次檢測。在檢測後，好的包裝可以被重新放入包裝線而不會有任何損傷。Veripac檢測方法提供了更可靠的、經濟實惠和有效率的包裝測試解決方案。它解決了不同處理器對不同産品産生誤導結果的問題。

适用于軟袋包裝

美國PTI的VeriPacD系列是一套專為軟袋包裝設計的非破壞性檢漏系統。

VeriPac檢查系統提供了定性結果（通過或失敗），以及相關的定量數據，洩漏率和洩漏的大小。為了适應不同的包裝規格和檢測靈敏度的要求，VeriPacD系列提供了幾種洩漏測試儀器和不同大小的測試腔容量。該VeriPacD系列采用美國ASTM批準的非破壞性真空衰減洩漏測試方法（F2338）由美國FDA确認為包裝的完整性測試的共識标準，是一種實用的替代破壞性測試，與破壞性測試相比，如水槽試驗，投資回報率更快速。同時還解決了影響産品質量和貨架壽命的關鍵缺陷問題。

适用于小頂空的泡罩、小袋

VeriPac410采用真空衰減技術和差壓測量相結合的方式來檢測包裝。多

個包裝可以在同一個測試周期進行,而且VeriPac410還能識别有洩漏的包裝或腔穴。測試結果是定量的，能夠為操作員提供量化的結果：通過/不通過,消除了人為的主觀性，避免了當前會對包裝有破壞作用的測試方法。包裝的密封質量是通過準确的分揀、可靠的無損檢測方法,消除測試過程的主觀性,同時減少浪費來實現的。VeriPac410允許被測試的産品返回生産線，因此消除了因采用破壞性的測試方法帶來的浪費，節省了大量的成本。