CN102087159A - 双基准物的差压检漏方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双基准物的差压检漏系统，包括被测物，两个完全相同的小基准物、差压传感器、绝压计以及多个控制阀门V1-V5，基准物I通过控制阀门V1与绝压计和被测物相连，基准物II通过控制阀门V2与被测物相连，它们分别记录被测物在测试阶段初始时刻和终止时刻的压力状态，通过阀门V3-V5来控制基准物I、基准物II和被测物之间的充放气、平衡和测试过程；通过差压传感器来测量两个基准物之间的差压，从而确定出漏率。本发明也公开了相应的差压检漏方法。与现有技术相比，本发明在差压检漏过程中不需要大型基准物，只用两个很小的基准物就能实现精确的差压检漏。而且本发明不需要测量被测舱体和基准物内温度。

Description

双基准物的差压检漏方法

技术领域

本发明涉及一种差压检漏方法，特别是涉及一种用于航天器舱体漏率测试的差压检漏方法。

背景技术

目前我国航天器舱体总漏率测试普遍采用绝对压力变化检漏方法，该方法是通过绝对压力计测量被测航天器舱体绝对压力的变化来确定总漏率的。随着航天技术的不断发展，航天器舱体的体积越来越大，漏率指标的要求越来越高，受到绝对压力计精度的限制，绝对压力变化检漏方法的精度已经不能满足未来型号舱体总漏率测试的要求。

差压检漏技术是一种以差压传感器为核心的新兴检漏技术，差压传感器能在很高的静压下测量出微小的压力差，从而实现高精度的总漏率测量。传统的差压检漏过程中需要为被测物配备一个大小、材料、形状完全相同的基准物，基准物是经过其它检漏方法确定不漏的，向被测物和基准物同时充入工作气体，经过一段平衡时间后，使被测物和基准物隔离开，如果被测物有泄漏，根据差压传感器的读数就能够计算出被测物的总漏率。

传统差压检漏方法原理如图1所示，其中基准物是经过其它检漏方法确定为不漏的，其大小、材料和形状与被测物完全一致。差压检漏过程分为充气、平衡、测试和放气四个阶段。充气阶段，打开阀门V1和V2，关闭阀门V3，通过气源向被测和基准同时充入相同压力的工作气体，通过绝压计测量充气压力；平衡阶段，关闭阀门V1，保持阀门V2打开，使被测和基准的温度和压力充分平衡；测试阶段，关闭阀门V2，使被测和基准隔离，通过差压计器测量被测和基准之间的差压；放气阶段，打开阀门V2和V3，将工作气体放出。

航天器是单件生产，每个航天器舱体的外形都不完全相同，因此不可能为每个航天器生产一个大小、形状和材料都完全相同的基准物。为了利用差压检漏技术实现高精度的航天器舱体检漏，本发明人通过对差压检漏技术的深入研究，突破了传统差压检漏方法对基准物大小、材料和形状的严格要求，为大型被测舱体配备两个完全相同的小基准物，从而完成了本发明。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种双基准物的差压检漏方法，该方法适合用于航天器的舱体检漏，以便快速准确测量出航天器舱体的总漏率。

本发明的另一目的是提供一种双基准物的差压检漏系统，该系统可用于航天器的舱体检漏，通过双基准物的设置，实现了被测物总漏率的精确检漏。

本发明的双基准物的差压检漏系统，包括被测物，两个大小、材料和形状都完全相同的小基准物即基准物I和基准物II、差压传感器、绝压计以及多个控制阀门V1-V5，基准物I通过控制阀门V1与绝压计和被测物相连，基准物II通过控制阀门V2与被测物相连，它们分别记录被测物在测试阶段初始时刻和终止时刻的压力状态，通过阀门V3-V5来控制基准物I、基准物II和被测物之间的充放气、平衡和测试过程；通过差压传感器来测量两个基准物之间的差压，从而确定出漏率。

本发明的双基准物差压检漏的方法，包括以下流程：

1)充气：将工作气体同时充入被测物和两个小基准物，直到达到航天器舱体检漏的工作压力。

2)平衡：在被测舱体和两个小基准物保持连通的情况下，将被测舱体和两个基准物静置一段时间，直到被测舱体和两个基准物内的压力和温度达到平衡。

3)测试：测试阶段的初始时刻将基准I与被测舱体隔离，此时被测舱体的压力状态将被保存在基准I内。测试阶段的终止时刻，将基准II与被测舱体隔离，此时被测舱体的压力状态将被保存在基准II内。最后测量两个基准物之间的差压，即可消除环境温度变化对检漏结果的影响。

4)放气：测试结束后，再次使被测航天器舱体和两个基准物连通，将工作气体从基准物和被测航天器舱体种放出，从而完成检漏过程。

其中，充气步骤1)中采用了两个基准物，两个基准物完全相同，但基准物的体积与被测舱体的体积相比小很多。

其中，测试步骤3)中，先由两个基准物分别记录测试阶段初始时刻和终止时刻被测舱体内的压力状态，再测量两个相同的基准物之间的差压，成功避免了环境温度变化对检漏结果的影响。

与现有技术相比，本发明具有如下特点：

1)本发明在对大型航天器舱体进行差压检漏过程中，不需要大型基准物，只需要利用两个很小的基准物就能实现精确的差压检漏。

2)使用小容积的基准物与大容积被测舱体进行差压检漏，不需要测量被测舱体和基准物内温度。

附图说明

图1是现有技术中差压检漏方法的示意图。

图2是本发明的双基准物差压检漏方法的示意图。

具体实施方式

以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。

本发明的双基准物的差压检漏系统的结构示意图如图2所示，其包括被测物，两个大小、材料和形状都完全相同的小基准物即基准物I和基准物II、差压传感器、绝压计以及多个控制阀门V1-V5，基准物I通过控制阀门V1与绝压计和被测物相连，基准物II通过控制阀门V2与被测物相连，它们分别记录被测物在测试阶段初始时刻和终止时刻的压力状态，通过阀门V3-V5来控制基准物I、基准物II和被测物之间的充放气、平衡和测试过程；通过差压传感器来测量两个基准物之间的差压，从而确定出漏率。

以下结合图2的双基准物的差压检漏系统的结构示意图对本发明的差压检漏方法进行详细说明。检漏过程中使用的两个基准物的大小、材料和形状完全相同，均已经过氦质谱等其其它检漏方法证明是不漏的，在充气和平衡步骤，由于基准物和被测航天器舱体是连通的，所以差压传感器读数为零。测试阶段开始的时刻，被测舱体、基准I和基准II都是连通的，三者的压力是相同的，此时关闭基准I和被测舱体之间的阀门，将基准I和被测隔离，被测舱体在此时的压力状态将记录在基准I内。经过一段时间后，到达测试阶段的终止时刻，被测舱体和基准II仍然是连通的，两者压力相同，此时关闭基准II和被测舱体之间的阀门，将基准II和被测隔离，被测舱体在此时的压力状态将记录在基准II内。这样，在测试阶段结束时，基准I和基准II的压力分别为被测舱体初始时刻和终止时刻的压力，通过差压传感器测量两个基准物之间的差压，就可以得到被测舱体由于泄漏造成的差压。通过计算单位时间内差压的增加量，就能够得出被测航天器舱体的总漏率。

本发明中基准物相对于被测航天器舱体来说体积很小，因此被测舱体和基准的热容不同，因此如果直接测量被测舱体和基准之间的差压，当环境温度变化时，即使被测舱体没有泄漏，两者之间的差压也会随着温度的波动而波动。设计了两个完全相同的基准物，把测量非对称的大舱体和小基准物之间的差压转化为测量两个完全对称的小基准之间的差压，从而消除了环境温度变化对检漏结果的影响。

双基准物差压检漏过程分为充气、平衡、测试和放气四个步骤。充气步骤，打开阀门V1、V2、V3、V4，关闭阀门V5，向被测舱体和两个基准物同时充入工作气体，直到达到检漏工作压力。平衡步骤，关闭阀门V4，保持被测舱体和两个基准连通，将系统静置8小时，使被测舱体和两个基准的温度和压力达到平衡。在测试步骤的初始时刻，先关闭阀门V3，然后再关闭阀门V1，将此时被测舱体内的压力状态保存在基准I内；经过一定的测试时间后，通常为24h，到达测试阶段的终止时刻，关闭阀门V2，将此时被测舱体内的压力状态保存在基准II内，此时差压计的读数即为被测舱体泄漏产生的差压。放气步骤，打开阀门V1、V2、V3、V5，将被测舱体和两个基准内工作气体排出。

测试结束后，根据公式1计算出被测舱体的总漏率。

$Q=\frac{\mathrm{\ΔP}\·V}{t}...\left(1\right)$

式中：

Q——被测舱体总漏率，Pa.m³/s；

ΔP——差压计测量的差压，Pa

V——被测舱体容积，m³；

T——测试阶段持续的时间，h。

尽管上文对本发明的具体实施方式进行了详细的描述和说明，但应该指明的是，我们可以对上述实施方式进行各种改变和修改，但这些都不脱离本发明的精神和所附的权利要求所记载的范围。

Claims (4)

1.双基准物的差压检漏系统，包括被测物，两个大小、材料和形状都完全相同的小基准物即基准物I和基准物II、差压传感器、绝压计以及多个控制阀门V1-V5，基准物I通过控制阀门V1与绝压计和被测物相连，基准物II通过控制阀门V2与被测物相连，它们分别记录被测物在测试阶段初始时刻和终止时刻的压力状态，通过阀门V3-V5来控制基准物I、基准物II和被测物之间的充放气、平衡和测试过程；通过差压传感器来测量两个基准物之间的差压，从而确定出漏率。

2.双基准物差压检漏的方法，包括以下流程：

1)充气：将工作气体同时充入被测物和两个小基准物，直到达到航天器舱体检漏的工作压力；

2)平衡：在被测舱体和两个小基准物保持连通的情况下，将被测舱体和两个基准物静置一段时间，直到被测舱体和两个基准物内的压力和温度达到平衡；

3)测试：测试阶段的初始时刻将基准I与被测舱体隔离，此时被测舱体的压力状态将被保存在基准I内。测试阶段的终止时刻，将基准II与被测舱体隔离，此时被测舱体的压力状态将被保存在基准II内；最后测量两个基准物之间的差压，即可消除环境温度变化对检漏结果的影响；

4)放气：测试结束后，再次使被测航天器舱体和两个基准物连通，将工作气体从基准物和被测航天器舱体种放出，从而完成检漏过程。

3.如权利要求2所述的双基准物差压检漏的方法，其中，充气步骤1)中采用了两个基准物，两个基准物完全相同，但基准物的体积与被测舱体的体积相比小很多。

4.如权利要求2或3所述的双基准物差压检漏的方法，测试步骤3)中，先由两个基准物分别记录测试阶段初始时刻和终止时刻被测舱体内的压力状态，再测量两个相同的基准物之间的差压。

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