一种氦气检测动态校准方法及系统与流程

本发明涉及气密性检测，具体涉及一种氦气检测动态校准方法及系统。

背景技术：

1、氦质谱检漏技术凭借高灵敏度和化学惰性，在新能源、半导体、航空航天等气密性检测领域应用广泛。氦检设备的基本原理是将氦气作为示踪气体充入待检电池包内，通过氦质谱检漏仪检测从泄漏点逸出的氦气信号，从而定量评估工件的密封性能。

2、然而，由于氦检设备的实际工况远非理想状态，环境温度、湿度、真空度的波动，以及氦气背景浓度的变化，均会导致检测基准漂移；同时，工件释放的水汽或残留气体也会干扰质谱仪的氦信号识别，造成误判。传统校准需停机并手动更换标准漏孔、调节氦压，过程繁琐耗时，导致产线中断，难以适应连续自动化生产。

3、因此，有必要提供一种新的氦气检测动态校准方法及系统。

技术实现思路

1、基于现有技术中存在的上述问题，本发明实施例的目的在于提供氦气检测动态校准方法及系统通过编码注氦动态校准和多层信号剥离，实现了不停机在线校准和全量程高精度补偿。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：氦气检测动态校准方法，包括：

3、s1，在工件检测过程中同步采集氦气检测总信号、检测腔真空度、环境温湿度、氦气本底浓度以及干扰气体信号；

4、s2，控制漏率不同的第一标准氦漏孔和第二标准氦漏孔按照预设编码序列向检测气路进行微量注氦；

5、s3，根据预设编码序列从氦气检测总信号中识别标准校准信号，并更新氦气检测仪的灵敏度、零点基线和传输延迟；

6、s4，从氦气检测总信号中依次扣除标准校准信号、氦气本底信号、残留信号和放气干扰信号，获得工件真实漏率；

7、s5，根据工件真实漏率和当前误差范围进行合格判定，并对临界工件自动加强校准和复检；

8、s6，记录每次动态校准形成的校准特征，并根据校准特征的变化趋势预判设备故障。

9、进一步的，所述控制漏率不同的第一标准氦漏孔和第二标准氦漏孔按照预设编码序列向检测气路进行微量注氦包括：

10、将一个校准周期划分为多个等长时间片，按照预设编码序列确定第一标准氦漏孔和第二标准氦漏孔在各时间片内的开启状态和关闭状态，其中，所述第一标准氦漏孔大于所述第二标准氦漏孔；

11、根据正常检测、临界复检或者设备自检的工况确定编码微量注氦的占空比，所述占空比为高速电磁阀开启时长与完整编码时长的比值，占空比的计算公式为：

12、

13、其中，d为占空比，为一个编码周期内高速电磁阀的累计开启时长，为一个编码周期内高速电磁阀的累计关闭时长；

14、将编码微量注氦与工件检测同步执行，在工件装夹、抽真空、检测或者等待阶段均不中断正常检测流程。

15、进一步的，所述根据预设编码序列从氦气检测总信号中识别标准校准信号，并更新氦气检测仪的灵敏度、零点基线和传输延迟包括：

16、以注氦前的氦气检测信号均值作为初始信号值，将氦气检测总信号减去初始信号值得到差值信号，再将差值信号分别与第一标准氦漏孔和第二标准氦漏孔对应的编码序列进行滑动匹配，匹配值达到最大时对应的时间差，即为标准氦气从漏孔传输到检测仪的传输延迟；若得到的最大匹配值低于预设的识别门限，则判定本次校准信号识别无效；

17、根据第二标准氦漏孔对应的稳定响应信号和当前灵敏度计算零点基线；

18、对每次计算得到的灵敏度与零点基线执行平滑更新，避免单次信号波动导致校准参数发生突变；

19、将匹配得到的传输延迟、更新后的灵敏度和零点基线保存为本次校准参数；当传输延迟超出预设延迟范围或者灵敏度、零点基线的单次变化量超出预设限值时，判定本次校准结果异常，并保留上一次有效校准参数。

20、进一步的，所述灵敏度的计算公式为：

21、

22、其中，k为当前灵敏度，为大漏孔开启后进入稳定段的氦气检测信号均值，为注氦前的初始信号值，为大漏孔的标准漏率；

23、所述零点基线的计算公式为：

24、

25、其中，b为零点基线，为小漏孔开启后进入稳定段的氦气检测信号均值，k为当前灵敏度，为小漏孔的标准漏率。

26、进一步的，所述从氦气检测总信号中依次扣除标准校准信号、氦气本底信号、残留信号和放气干扰信号包括：

27、根据更新后的灵敏度、标准漏率和传输延迟计算当前时刻的标准校准信号，当前时刻的标准校准信号的计算公式为：

28、

29、其中，为t时刻需要扣除的标准校准信号，为更新后的灵敏度，为考虑传输延迟τ后t时刻的标准注氦漏率；

30、在当前时刻的标准校准信号的基础上扣除氦气本底信号和残留氦信号，得到初步修正信号；

31、判断氦气信号与干扰气体信号是否同步变化，当两者同步变化程度达到预设门限时，确定存在工件放气干扰并计算放气干扰信号；

32、根据氦气检测总信号、标准校准信号、氦气本底信号、残留信号和放气干扰信号计算工件真实漏率，计算公式为：

33、

34、其中，q为工件真实漏率，为氦气检测总信号，为标准校准信号，为氦气本底信号，为残留信号，为放气干扰信号，为更新后的灵敏度。

35、进一步的，所述根据工件真实漏率和当前误差范围进行合格判定包括：

36、根据灵敏度误差、零点基线误差和信号波动误差计算当前误差范围，误差范围的计算公式为：

37、

38、其中，u为当前误差范围，为灵敏度变化引起的误差，为零点基线变化引起的误差，为信号波动引起的误差；

39、当工件真实漏率与当前误差范围之和小于合格阈值时，直接判定工件合格；当工件真实漏率与当前误差范围之差大于合格阈值时，直接判定工件不合格；

40、当工件真实漏率处于合格阈值附近的临界区间时，自动触发复检，临界区间的判断公式为：

41、

42、其中，q为工件真实漏率，为合格阈值，u为当前误差范围。当该条件成立时，说明当前误差范围覆盖合格阈值，直接判定可能造成误判；

43、触发复检后，提高编码微量注氦的占空比、增加编码周期数或延长检测时间，并在复检完成后取多次真实漏率的中位数或平均值作为复检结果。

44、进一步的，所述记录每次动态校准形成的校准特征并根据校准特征的变化趋势预判设备故障包括：

45、将当前灵敏度与参考灵敏度进行比较，得到灵敏度变化率，灵敏度变化率的计算公式为：

46、

47、其中，δk%为灵敏度变化率，为当前灵敏度，为设备初始标定或上一次维护后保存的参考灵敏度；

48、根据高速电磁阀开启时刻与氦信号达到稳定响应所需的时刻计算响应时间；

49、对零点基线进行连续跟踪，当零点基线连续升高且排除环境氦本底变化后，检查检测腔、管路或标准漏孔支路是否存在缓慢泄漏、污染或氦气残留。

50、一种氦气检测动态校准系统，应用于上述氦气检测动态校准方法，所述系统包括：

51、数据采集模块，用于在工件检测过程中同步采集氦气检测总信号、检测腔真空度、环境温湿度、氦气本底浓度以及干扰气体信号；

52、编码注氦模块，用于控制漏率不同的第一标准氦漏孔和第二标准氦漏孔按照预设编码序列向检测气路进行微量注氦；

53、参数校准模块，用于根据预设编码序列从氦气检测总信号中识别标准校准信号，并更新氦气检测仪的灵敏度、零点基线和传输延迟；

54、信号剥离模块，用于从氦气检测总信号中依次扣除标准校准信号、氦气本底信号、残留信号和放气干扰信号，获得工件真实漏率；

55、判定复检模块，用于根据工件真实漏率和当前误差范围进行合格判定，并对临界工件自动加强校准和复检；

56、健康监测模块，用于记录每次动态校准形成的校准特征并根据校准特征的变化趋势预判设备故障。

57、本发明的实施方式还提供了一种网络侧服务端，包括：

58、至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述的氦气检测动态校准方法。

59、本发明的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的氦气检测动态校准方法。

60、本发明的有益效果是：本发明的一种氦气检测动态校准方法通过第一标准氦漏孔和第二标准氦漏孔按照预设编码序列向检测气路进行微量注氦，采用一大一小两个标准氦漏孔覆盖高低两个量级，并利用编码序列在不停机状态下注入可识别的标准氦信号；通过匹配值、灵敏度、零点基线和传输延迟的简单计算，实现仪器参数的在线更新；通过扣除标准校准信号、本底残留信号和放气干扰信号，明确区分仪器漂移与工件真实泄漏；通过误差范围和临界区间触发加强校准与复检，减少临界工件的误判；同时将校准特征用于设备健康趋势分析，实现校准、检测与维护预警的统一。