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无线传感器方案 Case

液冷模组充氮保压测试(无线压力监测系统)方案

日期: 2026-05-29 11:56:23.0
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市场背景与需求

液冷散热器作为数据中心、储能系统、汽车三电热管理等领域的关键散热部件,出厂前需进行严格的气密性测试。充氮保压测试因其操作简便、成本可控、数据可追溯等优势,已成为业内主流检测方法。

液冷板、液冷模组等组件在充氮保压过程中,需要实时、批量监测压力变化,判断是否存在泄漏。传统方案依赖人工定时读取或有线压力表,效率低、无法支撑大批量同时检测。LoRa无线压力传感器的成熟为此场景提供了最优解。

1.1 行业保压设备典型参数(参考)

📋 参考设备类型A · 充氮保压测试试验机

充氮范围0.1~3MPa
充氮精度±2%FS
压力检测精度±0.1%FS
通道数2通道
最大真空度-100KPa
保压设定静态保压
数据报告自动生成,含压力曲线/波动值

📋 参考设备类型B · 充氮保压机

充装压力0.1~2MPa
压力控制精度±1%FS
压力测量精度±0.5%FS
测试工位1~4工位可选
驱动气压≥0.7MPa,1Nm³/min
控制系统西门子PLC+触屏电脑
网络支持MES对接
1.2 核心痛点

⚠ 现有方案痛点

  • 离线保压模式:充氮设备通道有限,无法同时监测大量产品
  • 批量检测时:人工定时读数效率低、易出错
  • 数据追溯:纸质记录无法满足MES系统要求
  • 多工位同时保压:需配置大量有线压力表,布线复杂
  • 压降判定:缺乏实时压力下降速率监测,无法精准识别泄漏
核心产品选型 — TP2401 LoRa无线压力传感器+TP300 Lora无线网关
★ 核心传感器
TP2401 · LoRa通讯版 · 普通防水款无线压力传感器(IP66)
通讯方式LoRa(无线传输,自组网)
量程-0.1~100MPa(常用1.6 / 2.5 / 3MPa)
压力测量精度0.5级(±0.5%FS)
采样/上报可设,默认每5min上报一次
防护等级IP66(普通防水款)
供电方式内置锂亚电池,续航4~5年
工作温度-20℃ ~ +70℃
螺纹接口M20×1.5 / G1/2(可定制UQD快插头)
通讯距离LoRa视距数公里

无纸压力传感器

📶 网关
TP300 · LoRa通讯版无线网关
接收通讯方式LoRa
发送通讯方式RS485,以太网、WiFi、4G
接收容量节点64台
通讯协议Modbus协议
外壳材质铝合金
供电方式DC8-28V
工作温度-20℃ ~ +70℃

无线采集网关

测试流程说明
3.1 标准充氮保压测试流程

液冷模组下线后,通过进气口连接充氮保压设备进行测试,测试完成后拔除移至独立工位进行离线保压监测,流程如下:

1
第一步:抽真空

液冷模组装夹完成后,通过真空泵对产品内部进行抽真空处理,排除残留空气,确保测试环境干燥洁净。此步骤为气密性检测的前置条件。

2
第二步:充氮加压至 0.6MPa

真空达到要求后,通过进气口充入干燥氮气,加压至目标压力 0.6MPa。TP2401 LoRa无线压力传感器连接在模组出气位置,实时监测充压过程中的压力变化,充压完成后压力数据自动上传至网关。

3
第三步:压力稳定 120 秒

压力达到0.6MPa后,保持120秒(约2分钟),观察压力是否出现异常下降(如接头松动、密封件失效等)。此阶段系统持续监测,不计入测试时间。

4
第四步:离线保压测试 10 分钟

压力稳定120秒后,拔除进气连接管路,将模组移至独立测试工位。TP2401 LoRa无线压力传感器留在出气位置,持续采集压力并通过LoRa网关无线传输至监控主机,系统自动计算10分钟内的压力下降速率。

测试时间轴(总览)

抽真空 → 充氮至0.6MPa → 稳定120秒 → 保压测试10分钟

⏱ 第一步(抽真空):时长视设备而定

⏱ 第二步(充氮加压):至0.6MPa

⏱ 第三步(稳定120秒):约2分钟

⏱ 第四步(保压10分钟):10分钟

3.2 离线保压模式系统架构
充氮保压设备
进气口充氮
液冷模组
出气口接压力表
TP2401 LoRa
出气位置无线监测
LoRa网关
无线汇集数据
监控主机/PC
压降判定+报警

充氮完成后,出气位置连接TP2401 LoRa无线压力表,设备完成充压后拔管移至测试工位。TP2401实时采集压力并通过LoRa网关无线传输,系统自动执行10分钟压降判定,无需占用充氮设备通道。

核心报警逻辑 — 10分钟压降判定规则
🔴核心报警条件:10分钟保压测试内,压力下降速率 ≥ 0.01MPa 即判定为异常泄漏

10分钟离线保压测试期间,系统每5分钟采集一次压力数据(共2个数据点),计算最大压力下降值(|ΔP| = P初 - P10min),超过阈值立即报警并输出判定结果。

报警等级触发条件计算公式处理动作
⚠ 黄色预警0.005 ≤ |ΔP| < 0.01 MPaP初 - P10min记录+提示关注
🔴 红色报警|ΔP| ≥ 0.01 MPaP初 - P10min压力异常泄漏,判定不合格;声光报警+MES记录+停测
✓ 合格|ΔP| < 0.005 MPa压降在正常热漂移范围内自动记录,判定合格
4.1 数据采集时序

📈 10分钟保压测试数据采集时序

T = 0min(起点)开始保压测试,记录初始压力P₀P₀ = 0.6MPa
T = 5min(第1次)系统采集第1个数据点P₅与P₀对比,判断压降
T = 10min(第2次)系统采集第2个数据点P₁₀与P₀对比,判定最终结果
∠ 压降判定标准
判定结果压降范围处理方式
✓ 合格< 0.005 MPa自动记录,判定合格
⚠ 预警0.005 ~ 0.01 MPa记录 + 提示关注
🔴 不合格(泄漏)≥ 0.01 MPa声光报警 + MES记录 + 停测
4.2 完整测试判定流程
  1. 抽真空
    排除残留空气
  2. 充氮加压
    至0.6MPa
  3. 稳定120s
    观察异常
  4. 移至工位
    拔管离线
  5. 保压10min
    T=0/5/10min采集
  6. 判定输出
    压降≥0.01MPa报警
📋 实时模拟预览 · 10分钟保压测试就绪
0.600
MPa
压降: — MPa
⌛ 等待测试
模拟计时: 00:00 / 00:20
系统核心参数
目标充氮压力
0.6MPa
典型测试压力值
保压测试时长
10分钟
第四步离线保压时间
红色报警阈值
0.01MPa
11min内压降触发报警
稳压观察时间
120
充压后稳定检测
压力采集间隔
5min/次
T=0/5/10min共3点
单网关最大容量
1000节点
离线保压模式
电池寿命
4~5
锂亚,低功耗设计
压力测量精度
±0.5%FS
优于行业要求
TP2401 LoRa与行业保压设备适配性

TP2401 LoRa无线压力传感器可适配市场主流充氮保压测试设备,压力范围覆盖0.1~3MPa,精度优于±0.5%FS,满足以下主流设备的技术要求:

  • √  适配充氮压力范围:0.1~3MPa(支持0.6MPa标准测试压力)
  • √  压力测量精度:±0.5%FS(优于行业主流±1%FS要求)
  • √  支持1~4工位批量扩展,单网关最多1000节点
  • √  支持标准协议,可对接MES系统进行数据上传
  • √  内置锂亚电池,续航4~5年,适合批量保压测试场景
方案优势
📶
无线组网,部署便捷

LoRa自组网,出气口位置即装即用,无需复杂布线,适合工厂批量部署

🔋
电池续航4-5年

低功耗设计,锂亚电池供电,批量使用时无需频繁更换,降低维护成本

🚨
10分钟压降速率报警

实时计算10min保压期内压降,≥0.01MPa立即触发红色报警,精准识别泄漏

📋
数据可追溯

每次测试自动生成压力曲线、压降速率、判定结果,支持本地存储或上传MES

批量效率提升

离线保压单网关支持1000节点,无需占用充氮设备通道,检测效率提升数倍

💰
无通讯费用

LoRa自组网,无运营商月租,综合成本远低于NB-IoT/4G方案

报警阈值速查表
⚠ 黄色预警
0.005MPa

10 min内压降 ≥ 0.005MPa 且 < 0.01MPa

通知操作人员关注

🔴
🔴 红色报警
≥0.01MPa

10 min内压降 ≥ 0.01MPa

判定产品泄漏不合格,声光报警+MES记录

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