观点 / Champion
之前写过两篇文章关于整机气密测试压力和透气阀呼吸能力的评估相关文章，感兴趣的朋友可以点击下面的链接：今天想聊下气密性测试时的泄漏率和压差的计算问题。通过搜索以及咨询别人，关于IP67对应的泄漏率标准的话，暂时无法通过计算和理论得来，可能有吧，但是目前不得而知。
于是通过之前的项目经验，即设定一个泄漏率标准，然后做些样品，将通过不同泄漏率标准测试的样品，再拿去做IP67测试。最后得出一个压差的变化速率经验值：就是测试样品的压差变化速率在3~5pa/s(介质为压缩空气)的时候，最终是能够通过IP67测试的。由于压差还与充气压力,腔体体积，时间等有关系，但是经验发现基本满足这个变化速率，可供参考。本文后面会基于这个数值做下泄漏率的换算。目前大多数公司测试电控类产品主要通过压差测量法。其原理就是基于被测件和标准漏孔之间的压力差状态对比。然后测试设备系统具有压差和泄漏率的转换能力，并与设定的标准规格进行比较，从而判断是否合格。下图为一个压差测量设备的原理图：
![]()
通过经验我们假设了压差变化速率在3~5pa/s时，产品能够通过IP67的测试。接下来就需要知道如何通过压差来推导出产品的泄漏率。现在我们假设在进行气密检测时的温度T保持不变；同时对产品充入一定量的气体，所以物质的量n也是固定的量；R为气体常数。
我们设定被检测产品的腔体体积为V1，充气结束时被充入的气体总量为n总，标准漏孔端的气压为Ps，被测产品端的气压为Pt，这个时候的Ps=Pt。然后经过稳压和测试时间后，被检测产品有部分气体泄漏，设定泄露出去的气体的量为n2，体积为V2，标准大气压压强为P0,；此时被测产品残留的气体的量为n1，气压为Pu。设泄露率为Q。n总=n1+n2;
(式 2-1）
于是PtV1=PsV1=n总RT
(式 2-2）
n总=PsV1/RT
(式 2-3）
n1=PuV1/RT
(式 2-5）
n2=P0V2/RT
(式 2-6）
PsV1=PuV1+P0V2
(式 2-7）
那么V2=（Ps-Pu）V1/P0
(式 2-8）
(式 2-9）
Q的单位为ml/min,P0=1.013e^5pa。令△P=(Ps-Pu), 压差变化速率为δP=△P/t，因此式2-9可变化为：Q=δP*V1/（1.013*10^5）=0.99*10^-5*δP*V1(ml/s)
(式 2-10）
将Q的式2-10的单位再换算成ml/min,于是得：Q=0.99*10^-5*δP*V1*60≈6*10^ -4* δP*V1(ml/min)
(式 2-11）
现在已知一个电控产品需要满足IP67，而且其内部腔体体积V为286ml；产品的整机测试压力为57.2Kpa；检测时间为20s；试定义产品的初始泄漏率标准。根据经验产品满足IP67时的压降变化速率为3~5pa/s,因此根据式2-11可知：Q≈6*10^ -4* δP*V= 6*10^ -4* 3*286≈0.51ml/min;Q≈6*10^ -4* δP*V= 6*10^ -4* 5*286≈0.85ml/min;因此初始的泄露率标准可定义在0.51~0.85ml/min。
![]()
![]()
2.不同泄露测试方法比较：
![]()
3.等效泄漏率：
![]()
4.氦检泄漏率与其他气体泄漏率的换算关系：
![]()
写在最后
在某些充气压力较小的情况下，比如3Kpa，此时就不适用3~5Pa/s的压降变化率经验值。因为本身气体压力就小，所以压降变化率自然也需要变小。
据我的经验，这个值我所遇到的适用充气压力范围为20~270Kpa。
如果超过或者小于上述的范围，需要重新经过实验，找到合适的经验值。
从目前其他公司的泄漏率数据来看，有的公司的要求比这个还要宽泛。他们难道没出现过泄露的误判？需要调查。
还有是不是之前公司的经验值要求太过严格？我想后面有机会的话，还是需要自己再设计适当的实验进行验证，不能造成良品的浪费。
如果你觉得这篇文章对你有所帮助，请帮忙点个赞和在看。
END
