CN108120914A - 一种用于在线检验火花塞耐电压性能的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在线检验火花塞耐电压性能的方法和装置，方法包括高压测试：将待测火花塞置于充满高压力压缩气体的测试装置内，并向待测火花塞的螺杆上加载高电压以进行第一步测试；低压测试：第一步测试完成后，降低测试装置内压缩气体的压力，并降低对待测火花塞加载的电压进行第二步测试；缺陷判定：对高压测试及低压测试中的电压信号进行判定，若第一步测试和第二步测试的电压信号均达到设定电压值则判定为合格；反之，不合格。所述装置包括测试腔、压缩气体供应模块、供电模块和控制处理模块。本发明识别缺陷的准确性高，可有效剔除放电过程中的击穿，进一步完善了火花塞在线耐电压性能的检测，可指导火花塞生产厂商用于批量检验。

Description

一种用于在线检验火花塞耐电压性能的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于在线检验火花塞耐电压性能的方法和装置，具体地，用于在火花塞生产过程中、侧电极弯折之前来检验火花塞的耐电压性能。

背景技术

火花塞是广泛应用在内燃机上的点火***零件，火花塞的侧电极焊接在壳体端口，经弯折侧电极，与中心电极形成一定间隙，在内燃机上，经由点火线圈放电，电流经由火花塞，击穿中心电极与侧电极间压缩的油气混合气体，产生火花，从而点燃压缩油气混合气体，推动活塞做功，实现内燃驱动，这就要求火花塞必须具备良好的使用性能，而点火间隙和耐电压性能是火花塞极为重要的两个特性。

目前点火间隙，通过装置或人工的检验已经可以获得保证，然而针对耐电压性能的检验，虽然国内外大部分火花塞生产厂都有火花塞耐电压性能的检验装置，但绝大部分均局限于通过高压脉冲电压放电后电压降的原理进行判定，且均在高压气体环境的情况下进行测试，例如，公开号为CN201210549956.8的中国发明专利，公开了一种应用于生产线上的火花塞高压耐电压自动检测的方法及装置，其特征在流水作业线上通过一个夹持机构将待检验火花塞夹紧，使点火螺纹端朝下***一个气体密封腔室内，向密封腔室内冲入高压空气；再给火花塞导电螺杆上通入高压脉冲电压串，依据绝缘缺陷在高压击穿后电压下降原理，通过电路检测板对电压信号进行采集和窗口判定，合格脉冲串传入控制器依据参数设置判断所检验火花塞耐电压是否合格。该专利即为利用高压脉冲电压放电后电压下降的原理进行的在线耐电压检验，但由于测试过程只有一步，且测试状态的火花塞点火间隙已经形成，这就导致会存在如下问题：1、测试在高压气体环境下进行，由于陶瓷体表面及贯穿性的缺陷易被高压气体堵塞，而高压气体具备较强绝缘性，降低了识别缺陷的准确性；2、单纯依据电压值进行判定，击穿可能发生在充电过程，也可能发生在放电过程，单纯的电压值，无法有效剔除放电过程中的击穿，且判定规则设定对低于设定电压值的电压信号无法接收到，因此也无法对每一个脉冲进行判定；3、测试火花塞的点火间隙已经形成，加上中心电极附近的陶瓷体厚度较薄，中心电极附近的陶瓷体击穿和正常点火，电压下降的差异不明显，容易造成误判。

另有公开号为CN201310503595.8的中国发明专利，公开了一种用于在火花塞被组装在内燃发动机中之后测试该火花塞的装置和方法，该装置包括高压测试探头，以机械地探测该火花塞。高压测试探头包括非导电部分，基本由非导电部分遮挡的导电环和用于电连接到火花塞末端的高压接触器。该装置还包括高压控制箱，其具有高压源和电接地，并且包括绝缘裂纹检验电路和火花塞点燃电路中的至少一个。该方法包括使用所述装置来测试被组装的火花塞。该专利虽提到陶瓷绝缘体裂纹的检测，但并非为陶瓷提的耐电压性能；且火花塞为组装在内燃机上的状态，并非是生产火花塞的在线检验，因此针对火花塞耐电压性能的在线检验所存在的问题，还需要进一步的改进和优化。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中所述的缺陷，从而提供一种用于在线检验火花塞耐电压性能的方法和装置，本发明识别缺陷的准确性高，可有效剔除放电过程中的击穿，进一步完善了火花塞在线耐电压性能的检测，可指导火花塞生产厂商用于批量检验。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种在线检验火花塞耐电压性能的方法，包括以下步骤：

高压测试：将待测火花塞置于充满高压力压缩气体的测试装置内，并向所述待测火花塞的螺杆上加载高电压以进行第一步测试；

低压测试：第一步测试完成后，降低所述测试装置内压缩气体的压力，并降低对所述待测火花塞加载的电压进行第二步测试；

缺陷判定：对所述高压测试及所述低压测试中的电压信号进行判定，若所述第一步测试和所述第二步测试的电压信号均达到设定电压值则判定为合格；反之，不合格。

优选地：所述待测火花塞的侧电极为未弯折状态，在进行所述高压测试和所述低压测试时，均对每一个脉冲的放电过程进行图像记录。

优选地：所述测试装置包括上部和下部，所述上部用以密封容纳设有螺杆的待测火花塞部分，所述下部用以密封容纳设有中心电极的待测火花塞部分；

当进行所述高压测试时，先对所述螺杆加载不小于所述待测火花塞耐电压值的高电压，根据加载的所述高电压分别设定充注所述上部压缩气体的上部压力和充注所述下部压缩气体的下部压力，所述上部压力不大于在所述高电压条件下引起所述上部发生电火花的上部临界压力，所述下部压力不大于在所述高电压条件下引起所述下部发生电火花的下部临界压力，设定完成后进行所述高压测试；

当进行所述低压测试时，分别降低所述上部和所述下部内压缩气体的压力值，直至充注于所述上部和所述下部内压缩气体的绝缘性均小于所述待测火花塞陶瓷体的最小绝缘性，将该设定的压力值加载于现有各种类型缺陷件上进行试验，得到各种类型缺陷件的最大耐电压值，将所述最大耐电压值加载于所述螺杆上并进行所述低压测试。

进一步地：当进行所述高压测试时，所述上部内充注16Bar的压缩气体，所述下部内充注40Bar的压缩气体，所述螺杆上加载38Kv的高电压；

当进行所述低压测试时，所述上部内充注10Bar的压缩气体，所述下部内充注1Bar的压缩气体，所述螺杆上加载20Kv的低电压。

进一步地：在所述第一步测试后还进行了初步缺陷判定，经所述初步缺陷判定合格后再进行所述低压测试。

更进一步地：所述初步缺陷判定为：

对高压测试过程中的电压信号进行采样调理和窗口判定，并

根据图像记录对是否产生电火花或电火花的发生部位进行采样调理和窗口判定；

当电压信号未达到所述耐电压值，或电压信号与时间轴所包络的面积与既定要求之间的偏差值偏离指定范围，或电火花的放电路径未经由所述待测火花塞的中心电极时，则终止后续检测，并判定该待测火花塞为不合格；

反之，则判定该待测火花塞的第一次脉冲检测结果为合格。

再进一步地：当经所述初步缺陷判定为合格后，继续对所述待测火花塞进行多次循环检测，若在所述多次循环检测过程中发生一次不合格，则停止后续检测，并判定该待测火花塞为不合格；仅当每次循环检测结果均为合格后再进行所述低压测试。

优选地：所述缺陷判定为对低压测试过程中的电压信号进行采样调理和窗口判定，并

根据图像记录对电火花的发生部位进行采样调理和窗口判定；

当电压信号为正常的衰减，电压信号与时间轴所包络的面积与既定要求之间的偏差值处于指定范围内，且无电火花产生；或产生电火花，且所述电火花的放电路径经由中心电极，则最终判定该待测火花塞无缺陷；反之，则最终判定为不合格。

一种在线检验火花塞耐电压性能的装置，包括：

测试腔，夹持并提供用于检测待测火花塞的密闭环境，对应于所述待测火花塞的中心电极处设有成像装置，所述成像装置用于记录所述待测火花塞的放电状态；

压缩气体供应模块，与所述测试腔连通，用于向所述测试腔内充注压缩气体，保证测试过程中测试腔内的压力；

供电模块，与所述待测火花塞的螺杆相连接，用于在高压测试过程中提供稳定的直流高电压或在低压测试中提供稳定的直流低电压；

控制处理模块，分别与所述成像装置、所述压缩气体供应模块以及所述供电模块信号连接，用于控制所述压缩气体供应模块进行供气，控制所述供电模块发射脉冲电压，控制所述成像装置启闭以按照既定逻辑对所述待测火花塞进行高压测试、低压测试和缺陷判定。

优选地：所述测试腔由测试室上腔和测试室下腔构成，所述测试室上腔用于为设有螺杆的待测火花塞上部提供密封检测环境，所述测试室下腔用于为设有中心电极的待测火花塞下部提供密封检测环境；所述测试室下腔对应于所述中心电极处设置所述成像装置，所述成像装置与所述测试室下腔密封连接。

优选地：所述供电模块包括与外接电源电连接的AC-DC转换模块和变压器，所述AC-DC转换模块与所述变压器电连接，所述变压器与所述控制处理模块信号连接。

优选地：所述控制处理模块包括触发和接收模块、线圈、处理模块、通信模块和控制模块；

所述触发和接收模块与所述供电模块信号连接，用于触发形成脉冲信号获得脉冲电压，触发所述成像装置进行工作，并接收电压信号和成像信号的反馈；

所述线圈与所述触发和接收模块信号连接，用于放大所述脉冲电压，并将放大后的脉冲电压加载于所述待测火花塞的螺杆上；

所述处理模块用于对接收到的信息进行计算和处理；

所述通信模块用于将换算的结果传输给所述控制模块并接收所述控制模块反馈的结果信息；

所述控制模块用于控制所述压缩气体供应模块、所述供电模块、所述触发和接收模块、以及所述线圈的开启和关闭。

优选地：所述用于采用如上述方法在线检验火花塞耐电压性能的装置还包括报警模块，所述报警模块分别与所述处理模块和所述控制模块信号连接，当初步缺陷判定或缺陷判定为不合格时进行报警。

本发明的有益效果为：

(1)本发明耐电压测试分为两步-高压测试和低压测试，区别于传统仅采用高压测试来判断火花塞是否有缺陷的检测方法，本发明采用两步测试的优点在于，第一步高压测试可以直接将无法达到耐电压值的要求的不合格品筛除，经高压测试筛选合格的产品包括轻微瑕疵品以及无瑕疵品，将这些产品再进行第二步低压测试，从而可以将轻微瑕疵品剔除出去，得到无瑕疵的火花塞。其原理为经高压测试后的测试装置内充满了高压力压缩气体，而火花塞陶瓷体表面及具有贯穿性的缺陷易被高压气体堵塞，高压气体具备较强绝缘性，因此在高压测试过程中会降低识别缺陷的准确性，误被作为合格品流入市场；而本发明对经高压测试合格的产品进一步执行了低压测试，该低压测试的低压相对于高压测试的高压而言，具体是根据零件陶瓷体绝缘性、结构特点、绝缘性、实验过程的气体压力、电压等综合因素模拟验证得出，在低压测试的过程中，填充于陶瓷体内的压缩空气的绝缘性降低，进而可以精确识别出陶瓷体表面缺陷及贯穿性缺陷；本发明识别缺陷的准确性高，可有效剔除放电过程中的击穿，进一步完善了火花塞在线耐电压性能的检测，可指导火花塞生产厂商用于批量检验；

(2)本发明将待测火花塞的侧电极设置为未弯折状态进行测试，区别于传统中直接将弯折的火花塞进行测试，同时本发明还在进行高压测试和低压测试时，均对每一个脉冲的放电过程进行图像记录，以根据记录的图像评价所述待测火花塞在进行测试时是否放电，以及是否为中心电极放电；在进行缺陷评价时，本发明不仅对每次测试的电压信号进行判定，而且还结合图像记录内容进行综合评价，本发明综合性的评价方法进一步保证了识别待测火花塞缺陷的准确性，更为准确的识别火花塞的击穿；而且在对电压信号的评价过程中，不仅是只利用电压降的原理来评判火花塞是否击穿，因为在充电和放电过程瞬间，气体在高压环境下的填充速度极快，很容易填充于具有贯穿性的缺陷内，影藏在充电或放电过程中发生的击穿现象，使得存在微瑕疵的火花塞不能被有效的检测出来的问题，因此本发明在比较电压降的基础上增加了电压信号与时间轴的包络面积对比的评价手段，从而可以有效识别在放电阶段出现的击穿，更为精确地识别了存在缺陷的火花塞；

(3)本发明在高压测试阶段设置上部压力不大于在高电压条件下引起上部发生电火花的上部临界压力，下部压力不大于在高电压条件下引起下部发生电火花的下部临界压力，则可以存在两种实施方式，1、当上部压力达到上部临界压力，且下部压力的值达到下部临界压力时，无缺陷的待测火花塞产生电火花，而存在缺陷的火花塞会形成电火花；当上部压力小于上部临界压力，且下部压力的值小于下部临界压力时，无论是否有缺陷的待测火花塞均会产生电火花；针对这两种情况均适用于本发明的缺陷判定规则，即当不产生电火花时，电压信号为正常的衰减，电压信号与时间轴所包络的面积与既定要求之间的偏差值处于指定范围内则为合格件，反之为不合格；当产生电火花时，且电火花的放电路径经由中心电极，则为合格件；反之，则为不合格。除此之外，在低压测试过程中，设置上部的压力大于下部的压力，可以更好地保证上部的绝缘性，避免从待测火花塞的上部爬电，进而给下部测试的准确性提供了充分的保障；而下部压力较小，压缩气体的绝缘性就比较低，因此可以更准确的测试薄弱的陶瓷体环节，在本发明中高压测试和低压测试的加载电压以及压缩空气的压力均依据所述测试原理并根据零件陶瓷体绝缘性、结构特点、绝缘性、实验过程的气体压力、电压等综合因素模拟验证得出，较优的选择为当进行高压测试时，上部内充注16Bar的压缩气体，下部内充注40Bar的压缩气体，螺杆上加载38Kv的脉冲电压；当进行低压测试时，上部内充注10Bar的压缩气体，下部内充注1Bar的压缩气体，螺杆上加载20Kv的脉冲电压；

(4)本发明在高压测试完成后进行初步缺陷判定，判定合格后再进行低压测试，低压测试完成后进行缺陷判定，层层筛选出不合格的火花塞，而且初步缺陷判定和缺陷判定均采用包括电压信号和图像记录的综合评价，作为优选还对高压测试阶段进行300以上脉冲的重复测试，并对每一个脉冲的信息进行读取和判定，出现一个不合格即判定为不合格，大大增加了本发明识别待测火花塞缺陷的准确性；

(5)本发明用于对火花塞的绝缘缺陷进行在线检测，在控制处理模块的作用下可以对侧电极未弯折状态的待测火花塞依次进行高压检测、初步缺陷判定、低压检测和缺陷判定，由于设置了成像装置，因此在检测过程中可以对每一个脉冲的放电过程进行图像记录，以根据记录的图像评价所述待测火花塞在进行测试时是否放电，以及放电路径是否经由中心电极放电；相对于传统的火花塞检测装置来说，在电压信号评价的基础上增加了图像评价，图像评价可以有效的区分出电火花产生的部位，识别是中心电极的正常放电还是缺陷被击穿而产生的电火花，二者的综合评价大大提高了对火花塞绝缘缺陷的准确性；

(6)本发明的测试室包括测试室上腔和测试室下腔，二者为独立的密封装置，测试室上腔用于为设有螺杆的待测火花塞上部提供密封检测环境，测试室下腔用于为设有中心电极的待测火花塞下部提供密封检测环境；测试室上腔和测试室下腔分开设置便于同时对火花塞的上下部位进行检测，因为待测火花塞上部口径较小，则需测试室上腔的陶瓷体较厚，其绝缘性较强，而待测火花塞下部口径较大，则需测试室下腔的陶瓷体较薄，绝缘性相对较弱，为了同时对待测火花塞的不同部位进行检测，因此需要针对待测火花塞的不同部位设置相应的测试室上腔和测试室下腔，在测试时向不同的腔体内注入不同压力的压缩气体以完成测试。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明在线检验火花塞耐电压性能的装置所提供的结构示意图；

图2为图1实施例所提供的测试腔的结构示意图。

附图标记说明：

1、外接电源；2、空压机；3、储气罐；4、压力表；5、PID比例阀；6、压力表；7、PID比例阀；8、压力表；9、转换模块；10、变压器；11、线圈；12、高频智能模块；13、成像装置；14、测试室下腔；15、测试室上腔；16、控制模块；17、报警模块；18、上腔密封盖；19、腔体密封圈；20、陶瓷体密封圈；21、陶瓷体密封圈；22、陶瓷体密封圈支撑尼龙块；23、尼龙固定基座；24、固定螺栓；25、固定金属块；26、固定金属块；27、主基座；28、基座；29、固定块；30、固定螺栓；31、密封圈。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明提供了一种在线检验火花塞耐电压性能的方法，包括以下步骤：高压测试：将待测火花塞置于充满高压力压缩气体的测试装置内，并向待测火花塞的螺杆上加载高电压以进行第一步测试；

低压测试：第一步测试完成后，降低测试装置内压缩气体的压力，并降低对待测火花塞加载的电压进行第二步测试；

缺陷判定：对高压测试及低压测试中的电压信号进行判定，若第一步测试和第二步测试的电压信号均达到设定电压值则判定为合格；反之，不合格。

本发明耐电压测试分为两步-高压测试和低压测试，区别于传统仅采用高压测试来判断火花塞是否有缺陷的检测方法，本发明采用两步测试的优点在于，第一步高压测试可以直接将无法达到耐电压值的要求的不合格品筛除，经高压测试筛选合格的产品包括轻微瑕疵品以及无瑕疵品，将这些产品再进行第二步低压测试，从而可以将轻微瑕疵品剔除出去，得到无瑕疵的火花塞。其原理为经高压测试后的测试装置内充满了高压力压缩气体，而火花塞陶瓷体表面及具有贯穿性的缺陷易被高压气体堵塞，高压气体具备较强绝缘性，因此在高压测试过程中会降低识别缺陷的准确性，误被作为合格品流入市场；而本发明对经高压测试合格的产品进一步执行了低压测试，该低压测试的低压相对于高压测试的高压而言，具体是根据零件陶瓷体绝缘性、结构特点、绝缘性、实验过程的气体压力、电压等综合因素模拟验证得出，在低压测试的过程中，填充于陶瓷体内的压缩空气的绝缘性降低，进而可以精确识别出陶瓷体表面缺陷及贯穿性缺陷；本发明识别缺陷的准确性高，可有效剔除放电过程中的击穿，进一步完善了火花塞在线耐电压性能的检测，可指导火花塞生产厂商用于批量检验。

作为一种可实施的方式，在整个检测过程中保持待测火花塞的侧电极为未弯折状态，在进行所述高压测试和所述低压测试时，均对每一个脉冲的放电过程进行图像记录，以根据记录的图像评价所述待测火花塞在进行测试时是否放电，以及放电路径是否经由中心电极放电，当待测火花塞的侧电极为未弯折状态时，可以便于进行图像记录，避免弯折的侧电极遮挡中心电极，而无法完全拍摄出电火花的发生部位。

作为较优的实施方式，本发明采用以下评价方法来进一步提高识别火花塞缺陷的准确性：

S1在第一步测试后进行初步缺陷判定：

对高压测试过程中的电压信号进行采样调理和窗口判定，并根据图像记录对电火花的发生部位进行采样调理和窗口判定；当电压信号未达到耐电压值，或电压信号与时间轴所包络的面积与既定要求之间的偏差值偏离指定范围，或电火花的发生部位非待测火花塞的中心电极时，则终止后续检测，并判定该待测火花塞为不合格；反之，则判定该待测火花塞的第一次脉冲检测结果为合格；

S2当经初步缺陷判定为合格后，继续对待测火花塞进行多次循环检测，若在多次循环检测过程中发生一次不合格，则停止后续检测，并判定该待测火花塞为不合格；仅当每次循环检测结果均为合格后再进行低压测试；

S3对低压测试过程中的电压信号进行采样调理和窗口判定，并根据图像记录对电火花的发生部位进行采样调理和窗口判定；当电压信号为正常的衰减，电压信号与时间轴所包络的面积与既定要求之间的偏差值处于指定范围内，且无电火花产生；或产生电火花，且所述电火花的放电路径经由中心电极，则最终判定该待测火花塞无缺陷；反之，则最终判定为不合格。

更为具体的检测流程及评价过程为：

1、确保待测火花塞的侧电极为未弯折状态，将待测火花塞的螺杆端密封夹持于测试装置的上部，将待测火花塞的中心电极端密封夹持于测试装置的下部；

2、高压测试：

先对所述螺杆加载不小于待测火花塞耐电压值的高电压，根据加载的高电压分别设定充注上部压缩气体的上部压力和充注下部压缩气体的下部压力，上部压力不大于在高电压条件下引起上部发生电火花的上部临界压力，下部压力不大于在高电压条件下引起下部发生电火花的下部临界压力，设定完成后进行高压测试；

具体地：下部压力的设定方法为：通过CT手段，以陶瓷体无瑕疵的零件作为标准参考件，对标准参考件的螺杆加载38KV的高电压，对上部充注绝缘性大于标准参考件上部陶瓷体绝缘性的压缩气体，例如该压缩气体的压力值为50Bar，同时，在下部也设定绝缘性大于标准参考件下部陶瓷体绝缘性的压缩气体，例如70bar，而后，逐步减小下部压缩气体的压力，直至该标准参考件发生击穿，产生电火花，同时，参考不同产品自身的差异、稳压器的波动、气体压力的波动、中心电极与壳体截面之间距离差等，可稍微提高在发生击穿时下部的气压值，例如发生击穿时下部压缩气体的压力为35bar，按照中心电极和壳体截面距离偏差最大的零件进行反复测试，最终取值40bar，然后以该40Bar的气压值作为对应高压测试时38KV高电压的下部充注压缩气体的压力；同理，以所述方法得出高压测试的上部充注压缩气体的压力；

由于耐电压值是技术要求，通常市售火花塞的耐电压值即抗电压能力≥30KV；在本实施例的高压测试中，设定38KV作为最小耐电压要求的脉冲电压加载在待测火花塞螺杆上，对应该电压值相应的在测试装置的上部充注16Bar的压缩空气，下部充注40bar的压缩空气进行高压测试同时进行图像记录；

3、初步缺陷判定：

当上部压力达到上部临界压力，且下部压力的值达到下部临界压力时，存在缺陷的待测火花塞一定会产生电火花，不存在缺陷的待测火花塞可能会产生电火花，通过高速相机捕捉到的圆环区域(圆环的内径为中心电极的直径，圆环的外径略小于陶瓷体小头端面陶瓷体的外圆直径)，评价捕捉区域捕捉到的像数是否达到设定的像素，若像素达标，则观察相机是否捕捉到有电火花产生；

若有，则观察捕捉到的电火花放电路径是否经由中心电极，若否，则视为不合格；若是，则与不产生电火花的待测火花塞一起进行下一步的电压信号判定；电压信号判定：评价单脉冲充电后的电压信号峰值是否达到要求的38KV，电压信号与时间轴所包含的面积与设定要求是否在±3％内；若否，则电压信号变化异常，视为不合格；若是，则电压信号为正常的衰减或正常的放电，则继续对待测火花塞进行多次循环高压检测，若在多次循环检测过程中有一次经初步缺陷判定为不合格，则停止后续检测，并判定该待测火花塞为不合格；仅当每次循环检测结果均为合格后再进行低压测试；

当上部压力小于上部临界压力，且下部压力的值小于下部临界压力时，所有待测火花塞均会产生电火花，此时通过高速相机捕捉到的圆环区域(圆环的内径为中心电极的直径，圆环的外径略小于陶瓷体小头端面陶瓷体的外圆直径)，评价捕捉区域捕捉到的像数是否达到设定的像素，若像素达标，则观察捕捉到的电火花放电路径是否经由中心电极，若否，则视为不合格；

若是，则进行电压信号判定；电压信号判定：评价单脉冲充电后的电压信号峰值是否达到要求的38KV，电压信号与时间轴所包含的面积与设定要求是否在±3％内；若否，则电压信号变化异常，视为不合格；若是，则电压信号为正常的衰减或正常的放电，则继续对待测火花塞进行多次循环高压检测，若在多次循环检测过程中有一次经初步缺陷判定为不合格，则停止后续检测，并判定该待测火花塞为不合格；仅当每次循环检测结果均为合格后再进行低压测试；

4、低压测试

分别降低上部和下部内压缩气体的压力值，直至充注于上部和下部内压缩气体的绝缘性均小于待测火花塞陶瓷体的最小绝缘性，将该设定的压力值加载于现有各种类型缺陷件上进行试验，得到各种类型缺陷件的最大耐电压值，将最大耐电压值加载于螺杆上并进行低压测试；

具体地：通过CT等手段获取合格的测试件，预设一个相对较低的测试电压，按照上述高压测试的气压设定方法，分别获得绝缘性小于待测火花塞上部陶瓷体的上部压力和绝缘性小于待测火花塞上部陶瓷体下部的下部压力，而后，通过制造出所述测试室下腔陶瓷体不同位置的不同缺陷样品，在所述上部压力和下部压力下，不断调整测试电压，直至得到各种类型缺陷件的最大耐电压值，在该最大耐电压值、上部压力和下部压力的作用下进行低压测试可以识别出所有缺陷样品，

实验得出当上部气体的绝缘性等于上部陶瓷体绝缘性时，上部充注压缩气体的压力，设定该压力为低压测试时的上部压力，同样的，得出低压测试时下部的压力；通过CT手段，以具有常见缺陷部位的火花塞作为试验件，对试验件的上部注入所述上部压力，对试验件的下部注入所述下部压力，并对试验件加载38KV的标准件耐电压值，逐渐降低该电压值，直至不发生电火花，得到该电压值作为低压测试的所要加载的低电压，同时，考虑多方面的因素，适当降低该电压值，由此，得出低压测试的实验条件；

在本实施例中，在测试装置的上部充注10Bar的压缩空气，下部充注1bar的压缩空气，并设定峰值为20KV的低电压，加载在经初步缺陷判定合格的待测火花塞螺杆上进行低压测试同时进行图像记录；

5、缺陷判定

电压信号判定：评价电压信号是否达到要求的20KV的峰值，电压信号与时间轴所包含的面积与设定要求是否在±3％内；若否，则电压信号变化异常，视为有微瑕疵的不合格产品；若是，则为电压信号的正常衰减或正常放电，进行下一判定-图像记录判定；

图像记录判定：通过高速相机捕捉到的圆环区域(圆环的内径为中心电极的直径，圆环的外径略小于陶瓷体小头端面陶瓷体的外圆直径)，评价捕捉区域捕捉到的像数是否达到设定的像素，若像素达标，则观察相机捕捉到的电火花的放电路径是否经由中心电极放出，若否，则视为不合格；若是，则最终判定为合格产品。

本发明待测火花塞为侧电极未弯折状态，测试评价采用了电压信号与高速照相结合的综合评价方式，更为准确判火花塞击穿；本发明耐电压测试采用了分步测量，第一步为高压测试，第二步为低压测试，避免了原始存在的缺陷在第一步高压测试过程被高压气体封堵而无法识别的风险；本发明对电压信号的评价上，不仅比较了在充电过程中电压信号的峰值，而且增加了电压信号与时间轴的包络面积对比的评价手段，从而可以有效识别在放电阶段出现的击穿，更为精确地识别了缺陷零件；本发明进行了多次重复测试，并对每一个脉冲信息均进行读取和判定，出现一个不合格即判定为不合格；经过这四个步骤，本发明识别缺陷的准确性得到了大幅提高，可有效剔除放电过程中的击穿，进一步完善了火花塞在线耐电压性能的检测，可指导火花塞生产厂商用于批量检验。

如图1所示，本发明还提供了一种在线检验火花塞耐电压性能的装置，包括：测试腔，夹持并提供用于检测待测火花塞的密闭环境，对应于待测火花塞的中心电极处设有成像装置13，成像装置13用于记录待测火花塞的放电状态；压缩气体供应模块，与测试腔连通，用于向测试腔内充注压缩气体，保证测试过程中测试腔内的压力；供电模块，与待测火花塞的螺杆相连接，用于在高压测试过程中提供稳定的直流高电压或在低压测试中提供稳定的直流低电压；控制处理模块，分别与成像装置13、压缩气体供应模块以及供电模块信号连接，用于控制压缩气体供应模块进行供气，控制供电模块发射脉冲电压，控制成像装置13启闭以按照既定逻辑对待测火花塞进行高压测试、低压测试和缺陷判定。

其中高压气体供应模块用于为测试室提供压缩气体，保证测试过程中测试腔的压力，高压气体供应模块包括：空压机2、储气罐3、压力表4、PID比例阀5、PID比例阀7和压力表8；

如图2所示，测试腔由测试室上腔15和测试室下腔14构成，测试室上腔15用于为设有螺杆的待测火花塞上部提供密封检测环境，由上腔密封盖18、尼龙固定基座23、腔体密封圈19、陶瓷体密封圈(20、21)、支撑尼龙块22、固定金属块(25、26)、固定螺栓24及主基座27组成，腔体密封圈19防止测试室上腔气体外漏，测试室上腔15内的气体通过均匀分布在尼龙固定基座23上分布的四个孔，进入由陶瓷体密封圈支撑尼龙块22组成的空间，形成高压气体，高压电加载到火花塞的螺杆后，高压气体及相应的尼龙等绝缘材料可有效杜绝闪络等风险；测试室下腔14用于为设有中心电极的待测火花塞下部提供密封检测环境；主要由基座28、固定块29、固定螺栓30、密封圈31及成像装置13组成，密封圈31用于将火花塞与基座28接触区域进行密封，防止测试室下腔14外漏，成像装置13正对待测火花塞中心电极设置，且成像装置13与基座28已形成密封，保证测试压力，测试过程成像装置13可直接拍摄放电过程，在本实施例中成像装置13优选为高速相机；

供电模块的主要用于为高压测试或低压测试提供稳定的直流电源，包括与外接电源1电连接的AC-DC转换模块9和变压器10，AC-DC转换模块9由整流电路、滤波电路和稳压电路组成；外接电源1连接AC-DC转换模块9，AC-DC转换模块9连接变压器10，变压器10连接控制处理模块；

控制处理模块包括触发和接收模块、线圈11、处理模块、通信模块和控制模块16；其中触发和接收模块、处理模块和通信模块组成高频智能模块12，触发和接收模块与供电模块信号连接，用于触发形成脉冲信号获得脉冲电压，以及触发成像装置13进行工作；线圈11与触发和接收模块信号连接，用于放大脉冲电压，并将放大后的脉冲电压加载于待测火花塞的螺杆上；处理模块用于对接收到的信息进行计算和处理；通信模块用于将换算的结果传输给控制模块16并接收控制模块16反馈的结果信息；控制模块16用于控制空压机2、PID比例阀5、PID比例阀7以及高频智能模块12的开启和关闭。

作为一种可实施的方式，本发明在线检验火花塞耐电压性能的装置还包括报警模块17，报警模块17分别与处理模块和控制模块16信号连接，当初步缺陷判定或缺陷判定为不合格时进行报警，其中报警模块17可以为声光报警器。

如图1和图2所示，本发明的工作原理为：将测试室上腔15、测试室下腔14与待测火花塞由装置关联的机械装置进行固定，然后启动装置，空压机2开始工作并给储气罐3供气，直至储气罐3达到预设压力，压力表4通过检测和反馈压力信号给控制模块16，在本实施例中控制模块为PLC模块，此时PLC模块16通过压力的变化来启动和停止空压机2的工作，使储气罐3始终稳定在一个压力范围内，同时PLC模块16启动PID比例阀5和PID比例阀7，储气罐3内的气体通过PID比例阀5和PID比例阀7充注到测试室上腔15和测试室下腔14，测试室上腔15和测试室下腔14的压力通过压力表6和压力表8反馈至PID比例阀5和PID比例阀7，PID比例阀5和PID比例阀7来调整流量控制充注到测试室上腔15和测试室下腔14的气体，实现循环控制，直至测试室上腔15和测试室下腔14达到设定的稳定压力，此时PID比例阀5和比例阀7将信息反馈至PLC模块16，PLC模块16此时控制高频智能模块12，高频智能模块12通过AC-DC转换模块9和变压器10获得了稳定的直流电源，从PLC模块16接收到启动信号后，高频智能模块12触发单个脉冲电压和触发启动高速相机13，触发的脉冲电压通过线圈11放大，形成一个峰值为38KV的脉冲，并作用于火花塞螺杆上，实时接收来自火花塞螺杆位置的电压信号和相机反馈的照片信息；通过处理模块进行计算，在本实施例中处理模块为CPU模块，将结果反馈给PLC模块16，如单个脉冲判定不合格，PLC模块16将关闭高频智能模块12，同时控制报警模块17；如单个脉冲合格，则PLC再次启动触发和接收模块，开始下一个脉冲，直至完成300个脉冲；然后开始第二步低压测试，PLC模块16从高频智能模块12获得第300个合格信号后，PLC模块16控制PID比例阀5和PID比例阀7，通过PID比例阀和气压表的回路，实现降低测试室上腔15和测试室下腔14的压力，直至达到稳定的低压力设定值，此时PID比例阀5和PID比例阀7将稳定后的信号传输给PLC模块16，PLC模块16启动高频智能模块12，实现和第一步骤高压测试相同的循环，但此时触发的电压为峰值为20KV的脉冲电压，第二阶段有任意单个脉冲判定不合格，PLC模块16将关闭高频智能模块12，同时控制报警模块17；单个脉冲判定合格，则PLC再次启动高频智能模块12，开始下一个循环，直至完成第二阶段的300个脉冲，PLC模块获得第二阶段的第300个合格信号，测试中止，对测试室上腔15和测试室下腔14的气体进行排气，零件合格，装置关联的机械装置松开测试室上腔15和测试室下腔14，零件取出。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种在线检验火花塞耐电压性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：

高压测试：将待测火花塞置于充满高压力压缩气体的测试装置内，并向所述待测火花塞的螺杆上加载高电压以进行第一步测试；

低压测试：第一步测试完成后，降低所述测试装置内压缩气体的压力，并降低对所述待测火花塞加载的电压进行第二步测试；

缺陷判定：对所述高压测试及所述低压测试中的电压信号进行判定，若第一步测试和第二步测试的电压信号均达到设定电压值则判定为合格；反之，不合格。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测火花塞的侧电极为未弯折状态，在进行所述高压测试和所述低压测试时，均对每一个脉冲的放电过程进行图像记录。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述测试装置包括上部和下部，所述上部用以密封容纳设有螺杆的待测火花塞部分，所述下部用以密封容纳设有中心电极的待测火花塞部分；

当进行所述高压测试时，先对所述螺杆加载不小于所述待测火花塞耐电压值的高电压，根据加载的所述高电压分别设定充注所述上部压缩气体的上部压力和充注所述下部压缩气体的下部压力，所述上部压力不大于在所述高电压条件下引起所述上部发生电火花的上部临界压力，所述下部压力不大于在所述高电压条件下引起所述下部发生电火花的下部临界压力，设定完成后进行所述高压测试；

当进行所述低压测试时，分别降低所述上部和所述下部内压缩气体的压力值，直至充注于所述上部和所述下部内压缩气体的绝缘性均小于所述待测火花塞陶瓷体的最小绝缘性，将该设定的压力值加载于现有各种类型缺陷件上进行试验，得到各种类型缺陷件的最大耐电压值，将所述最大耐电压值加载于所述螺杆上并进行所述低压测试。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当进行所述高压测试时，所述螺杆上加载38KV的高电压，所述上部内充注16Bar的压缩气体，所述下部内充注40Bar的压缩气体；

当进行所述低压测试时，所述上部内充注10Bar的压缩气体，所述下部内充注1Bar的压缩气体，所述螺杆上加载20Kv的低电压。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述第一步测试后还进行了初步缺陷判定，经所述初步缺陷判定合格后再进行所述低压测试；所述初步缺陷判定为：

对高压测试过程中的电压信号进行采样调理和窗口判定，并根据图像记录对是否产生电火花或电火花的发生部位进行采样调理和窗口判定；

当电压信号未达到所述耐电压值，或电压信号与时间轴所包络的面积与既定要求之间的偏差值偏离指定范围，或电火花的发生部位未经由所述待测火花塞的中心电极时，则终止后续检测，并判定该待测火花塞为不合格；

反之，则判定该待测火花塞的第一次脉冲检测结果为合格。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当经所述初步缺陷判定为合格后，继续对所述待测火花塞进行多次循环检测，若在所述多次循环检测过程中发生一次不合格，则停止后续检测，并判定该待测火花塞为不合格；仅当每次循环检测结果均为合格后再进行所述低压测试。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述缺陷判定为对低压测试过程中的电压信号进行采样调理和窗口判定，并

根据图像记录对电火花的发生部位进行采样调理和窗口判定；

当电压信号为正常的衰减，电压信号与时间轴所包络的面积与既定要求之间的偏差值处于指定范围内，且无电火花产生；或产生电火花，且所述电火花的放电路径经由中心电极，则最终判定该待测火花塞无缺陷；反之，则最终判定为不合格。

8.一种在线检验火花塞耐电压性能的装置，其特征在于，包括：

测试腔，夹持并提供用于检测待测火花塞的密闭环境，对应于所述待测火花塞的中心电极处设有成像装置，所述成像装置用于记录所述待测火花塞的放电状态；

压缩气体供应模块，与所述测试腔连通，用于向所述测试腔内充注压缩气体，保证测试过程中测试腔内的压力；

供电模块，与所述待测火花塞的螺杆相连接，用于在高压测试过程中提供稳定的直流高电压或在低压测试中提供稳定的直流低电压；

控制处理模块，分别与所述成像装置、所述压缩气体供应模块以及所述供电模块信号连接，用于控制所述压缩气体供应模块进行供气，控制所述供电模块发射脉冲电压，控制所述成像装置启闭以按照既定逻辑对所述待测火花塞进行高压测试、低压测试和缺陷判定。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述测试腔由测试室上腔和测试室下腔构成，所述测试室上腔用于为设有螺杆的待测火花塞上部提供密封检测环境，所述测试室下腔用于为设有中心电极的待测火花塞下部提供密封检测环境；所述测试室下腔对应于所述中心电极处设置所述成像装置，所述成像装置与所述测试室下腔密封连接。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制处理模块包括触发和接收模块、线圈、处理模块、通信模块和控制模块；

所述触发和接收模块与所述供电模块信号连接，用于触发形成脉冲信号获得脉冲电压，触发所述成像装置进行工作，并接收电压信号和成像信号的反馈；

所述线圈与所述触发和接收模块信号连接，用于放大所述脉冲电压，并将放大后的脉冲电压加载于所述待测火花塞的螺杆上；

所述处理模块用于对接收到的信息进行计算和处理；

所述通信模块用于将换算的结果传输给所述控制模块并接收所述控制模块反馈的结果信息；

所述控制模块用于控制所述压缩气体供应模块、所述供电模块、所述触发和接收模块、以及所述线圈的开启和关闭。