一种长杆高频电声转换系统的水密验证方法及其验证装置与流程

本发明属于船用计程仪设备，具体涉及一种长杆高频电声转换系统的水密验证方法及其验证装置。

背景技术：

1、船用计程仪是船舶导航系统的核心传感器，用于测量船舶相对于水的航速和航程，其关键部件---长杆高频小型电声转换系统，由发射换能器和接收换能器（可称为收发换能器）、信号传输长杆及水密连接法兰等组成，工作时安装于船底，需长期浸没于海水中，承受持续的水压环境。该类系统在实际使用中面临以下技术挑战：

2、结构呈细长形态，密封界面包含一道径向密封与一道端密封，换能器辐射面采用透声材料，并与长杆筒体配合实现密封，这对不同材料间的密封性能提出较高要求，一旦密封失效，将导致整机进水报废，严重时甚至可能危及整船的行驶安全。

3、高频工作特性对进水极为敏感：该型计程仪采用1~3mhz级的高频超声波，结构内微量进水即会引起声阻抗失配，导致发射灵敏度下降、回波信号衰减，直接影响测速精度甚至造成系统瘫痪。

4、传统水密验证方法如下：采用前期生产完成后进行的静水浸泡，然后整系统送至外厂专用水压罐中进行单次额定静水压力。其存在如下弊端：

5、（1）在生产完成后，将系统置于常压或极低水压的静态水体中观察，该方法因压力环境远低于实际工况，难以在早期激发出潜在的密封缺陷，漏检率较高。

6、（2）在外厂专用水压罐中进行单次额定静水压力时，是将整个系统完全浸没于大型水压罐中，并施加单次额定压力进行保压测试，在该测试过程中，全部组件均被封闭于压力罐内部，试验全程仅通过观察罐体压力表的数值变化来判断水密性。该方式成本较高，同时，虽能完全验证系统水密问题，但是一旦水密试验失败，会导致系统进水严重，设备内部电路短路，整个系统损坏，无法及时止损，且二次试验成本较高。

7、（3）压力监测无法发现微小渗水缺陷，由于该系统对进水极为敏感，若存在微小渗水没被及时发现，将导致微小渗水持续侵蚀内部构件，使得产品出现不可逆损坏。

8、因此，如何提供一种能够解决上述弊端的长杆高频电声转换系统的水密验证方法及其验证装置便成为了本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种长杆高频电声转换系统的水密验证方法，具体技术方案如下：

2、一种长杆高频电声转换系统的水密验证方法，包括如下步骤：

3、s1：对一耐压容器上所存在的外接口处进行密封设置，该外接口至少包括两个，一个是连接待测的长杆高频电声转换系统、另一个是作为进水口，该待测的长杆高频电声转换系统在安装后其本身的密封界面是位于该耐压容器的内部、本身的电气引线的末端是位于该耐压容器的外部，该末端与一电气参数采集设备电性连接；检查用于测量耐压容器内的水压的压力检测部件是否完好；通过该电气参数采集设备获取未试压时的该待测的长杆高频电声转换系统的收发换能器的电气性能参数，作为基准数据；

4、s2：向该耐压容器内泵入水，按照预设的多级压力梯度逐级递增该压力容器的内部压力，直至达到压力预设阀值，并每达到一级压力梯度后保压预设时间段，此时通过该压力检测部件在保压预设时间段内实时检测该内部压力并记录；通过该电气参数采集设备实时采集所述收发换能器的电气性能参数并记录；

5、若某级压力梯度保压时出现掉压则判断存在泄漏，停止验证，或

6、若电气性能参数相较于所述基准数据超出预设范围则判断存在泄漏，停止验证。

7、作为优选，所述电气性能参数至少包括绝缘电阻、电容值中的一种。

8、作为优选，对一耐压容器上所存在的外接口处进行密封设置，该外接口至少包括两个，一个是连接待测的长杆高频电声转换系统、另一个是作为进水口，是包括如下：

9、将待测的长杆高频电声转换系统与耐压容器的法兰面对接安装，调整对齐位置，对连接该两个法兰的若干螺栓均匀施加紧固力，使得安装平整、接触面贴合，并法兰面之间设置o型圈；

10、将试压泵出水管与耐压容器的进水口密封安装，配合形式为带o圈的水密插座和带o圈的水密插头连接。

11、作为优选，检查用于测量耐压容器内的水压的压力检测部件是否完好，是包括如下：

12、该压力检测部件是安装在试压泵出水管上，是为一压力表，检查该压力表时查看指针是否精确归零并进行校准验证。

13、作为优选，所述步骤s2还包括：

14、在达到压力预设阀值并保压完成后，再按照预设的多级压力梯度逐级递减该压力容器的内部压力，并每达到一级压力梯度后保压预设时间段，此时通过该压力检测部件在保压预设时间段内实时检测该内部压力并记录。

15、作为优选，所述步骤s2中，逐级递增过程中，所述预设的多级压力梯度是0.1mpa、0.2mpa和0.3mpa，所述压力预设阀值为0.3mpa，逐级递减过程中，所述预设的多级压力梯度是0.3mpa、0.2mpa和0.1mpa，所述保压预设时间段为30min，电气性能参数相较于所述基准数据超出预设范围限定为变化不超过5%。

16、本发明的的长杆高频电声转换系统的水密验证方法的有益效果如下：

17、1.该验证是突破“整机浸没”的测试定势，首创“引线引出”的测试范式：

18、在传统离线水密验证中，长期沿用“整机封闭浸没”的测试模式，将待测系统的全部组件（含电气引线）一并密封投入压力罐中，这种做法的根源在于：电气引线在系统未安装于船舶上时，其末端通常收纳于长杆尾部，操作人员习惯性地将“整机放入水中”视为默认的完整测试状态。同时，外厂水压罐试验的操作规程长期固化，压力罐本身即为封闭容器，罐体内部无任何电气接口，操作人员只需关注压力表数值，在这种“封闭黑匣子”式的固定流程下，根本不会产生“将内部引线拉出来测电气参数”的想法，更为关键的是，本领域技术人员普遍存在“凡贯穿压力边界之处皆为潜在泄漏源”的固有认知---在验证水密的测试中主动增设一个引出口，等于在测试工装上人为引入额外的泄漏风险，与其“确保密封性”的初衷相悖，因而本能地排斥这一做法。

19、本发明从根本上拨正上述认知偏差：一方面，通过将耐压容器的外接口配置为至少两个（系统连接口+进水口），待测系统安装后其密封界面位于容器内部、电气引线末端位于容器外部，使得引线无需穿过容器的压力边界---引线是从系统尾部直接伸出容器外，而不是在容器上额外“开一个口子”将引线拽出来。这种结构布局既避免在压力边界上增设贯穿引出口所带来的额外泄漏风险，又实现引线在测试过程中全程可触及、可测量的目的，一举两得。首次在该类系统的水压试验中为电气参数实时监测提供客观物理条件，使原本封闭不可知的打压过程转变为“压力-电气协同检测”的透明化测试。

20、并且，该方法无需依赖外厂来进行验证，只需自身按照所提供的方法，提供更简单、成本更低的耐压容器即可，也能够省去额外的运输等繁琐步骤，大大提升了验证效率、大大降低了验证成本。

21、2.本发明以“压力变化+电气参数变化”构成双重联动判据；电气性能参数对微量渗水极其敏感---即使压力尚未表现出明显掉压，微量水的侵入即可引起绝缘电阻下降、电容漂移等显著变化，从而在渗水尚在密封界面层时即时触发终止。由于引线全程可触及，参数采集无盲区，在渗水尚未蔓延至内部电路板之前即可停机泄压，彻底避免传统外厂试验中“一旦失败则整机进水短路、完全报废”的不可逆损失。

22、3. 多级梯度加压，模拟真实入水环境，实现分级验证：

23、本发明采用多级压力梯度逐级递增的方式，高度模拟船舶从水面逐渐下潜至工作水深的渐变入水过程。每一级保压阶段独立验证，一旦某一级出现异常即可终止，相较于传统单次直接加压至额定值的方式，既避免一次性施加高压导致渗漏快速扩展、损坏加剧，又可在较低压力等级下提前识别潜在缺陷并及时止损。

24、作为优选，采用压力表检测压力，且该压力表是安装在试压泵出水管上，而非直接连接耐压容器，能够进一步减少对于耐压容器的外接口的开设，避免存在额外的泄压风险。

25、作为优选，在升压完成后进一步引入逐级降压保压监测，能够模拟系统从深水回收至水面的减压过程，部分密封缺陷仅在降压阶段才会暴露；通过升压+降压双向梯度验证，形成完整的压力循环测试，进一步确保密封界面在不同压力方向下的可靠性，验证结论更加严谨、全面。

26、本发明还提供一种实施上述所述水密验证方法的验证装置，包括：

27、一耐压容器，其具有至少两个外接口，一个外接口用于与待测的长杆高频电声转换系统密封连接、另一个外接口作为进水口，所述耐压容器用于在其内部容纳水并使所述待测的长杆高频电声转换系统的本身的密封界面完全浸没于该水中；

28、一水源及连通该水源的试压泵，该试压泵通过管路与所述进水口连通，用于向所述耐压容器的内部泵入水介质并提供所述预设的多级压力梯度；

29、一压力检测部件，用于实时检测所述耐压容器方内部的水压；

30、一电气参数采集设备，设置于所述耐压容器的外部，与所述电气引线的末端电性连接，用于实时采集所述收发换能器的电气性能参数。

31、作为优选，用于与待测的长杆高频电声转换系统密封连接的所述外接口为一法兰接口，所述待测的长杆高频电声转换系统通过其自身所带法兰与所述耐压容器的法兰接口密封对接。

32、作为优选，所述压力检测部件为一压力表，其安装于所述管路上。

33、作为优选，所述电气参数采集设备包括一阻抗分析仪。

34、该验证装置具有同上的技术效果。