CN102455245B - 一种采用滞后温度补偿的压力变化检漏方法 - Google Patents

一种采用滞后温度补偿的压力变化检漏方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用滞后温度补偿的压力变化检漏方法。为了提高检漏精度，本专利采用压力计和温度计分别测量被测舱体内的压力和温度，采用经过平移一定时间的温度曲线对压力曲线进行补偿，本专利提供的方法，分为充气、平衡、测试、放气四个环节。本发明的方法主要用于航天器舱体总漏率测试，也可以用于其他大型内压容器总漏率测试。

Description

一种采用滞后温度补偿的压力变化检漏方法
技术领域
本发明涉及一种压力变化检漏方法，特别是涉及一种用于航天器舱体总漏率测试的压力变化检漏方法。
背景技术
目前，我国的航天器舱体总漏率测试普遍采用压力变化检漏方法，该方法是通过测量舱体泄漏造成舱内压力变化来确定总漏率的方法。压力变化检漏方法的优点是测量设备简单，不需要专门的收集室或真空容器。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，因此对压力变化检漏技术的精度提出了更高的要求。
压力变化检漏中使用的测试设备主要包括压力计和温度计。压力计的反应速度快，能够实时测量出被测舱体内压力的变化。而温度计的反应速度慢，温度计的实测值相对温度的真实值会滞后一段时间，因此，如果采用即时温度补偿方法会给检漏结果引入一定的误差。为了解决上述检漏结果不精确的问题，需要提供一种新的精确度高的航天器舱体总漏率测试方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用滞后温度补偿的压力变化检漏方法，以便快速准确测量出航天器舱体的总漏率。
本发明的采用滞后温度补偿的压力变化检漏方法，包括以下流程：
1)充气：将工作气体充入被测航天器舱体，直到达到0.1MPa的航天器舱体检漏的工作压力；
2)平衡：将被测航天器舱体静置一段时间，直到被测航天器舱体内的压力和温度达到平衡；
3)测试并进行漏率计算：通过绝压计和温度计分别测量被测舱体内的压力和温度，并利用计算机每隔5秒记录一次测试数据，对被测舱体的压力和温度持续测量24小时，据理想气体状态方程进行温度补偿计算，并得出被测舱体漏率，其中，漏率计算不但采用初始时刻和终止时刻两点的测试数据，而且还要用整个测试过程中的温度曲线对压力曲线进行补偿，漏率计算过程中，并不是用即时的温度对压力进行补偿计算，而是用滞后一段时间的温度进行补偿计算，温度滞后时间的确定是根据每次具体测量得到的压力曲线和温度曲线，由两条曲线的峰值时间差或者谷值时间差确定的；
4)放气：测试结束后，将工作气体从被测航天器舱体中放出，从而完成检漏过程。
其中，平衡步骤要持续8h～12h。
其中，温度是通过若干个温度计测量的平均值来确定的。
与现有的检漏方法相比，本发明通过滞后一段时间的温度对压力进行补偿，能够显著消除温度计反应速度慢所带来的检漏误差，提高了大型航天器检漏的精确度。
附图说明
图1是本发明的采用滞后温度补偿的压力变化检漏方法的检漏系统示意图。
图2为本发明的采用滞后温度补偿的压力变化检漏方法中温度滞后时间的确定方法示意图。
图3为本发明的温度补偿曲线示意图。
具体实施方式
以下介绍的是作为本发明内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明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。
本发明的检漏方法的原理如下：对于一个内压密闭舱体来说，如果舱体向外泄漏气体，必然造成容器内部气体质量减少，在温度保持不变的情况下，舱体内气体质量的减少会反应到气体压力的降低，通过测量压力的变化量即可得到被测舱体的漏率。压力变化检漏通常测试时间为24小时，因为不能保证在整个测试过程中被测舱体内温度一直保持不变，所以需要进行温度测量，以便对实测的压力进行温度补偿。
本发明使用的主要测试设备包括压力计和温度计，压力计用来测量被测舱体内的绝对压力，温度计用来测量被测舱体内温度。根据被测舱体漏率指标不同可以选择不同精度的压力计和温度计，通常压力计精度由于0.1％FS，温度计精度优于0.05℃。
压力变化检漏测试时间根据漏率指标的不同而不同，通常测试时间为24小时。在本发明的采用滞后温度补偿的压力变化检漏方法中，为了真实记录整个测试过程中的压力和温度数据，利用计算机每隔5s存储一次测试数据，并分别绘制压力曲线和温度曲线。
本发明的采用滞后温度补偿的压力变化检漏方法的检漏系统如图1所示，系统主要由气源、减压器、充气阀、放气阀、绝压计和温度计构成。根据被测舱体容积的大小不同，被测舱体内部可以布置多个温度计，用多个温度计的平均值代表被测舱体的温度。
本发明的采用滞后温度补偿的压力变化检漏方法，包括充气、平衡、测试并进行漏率计算以及放气四个步骤。充气步骤，关闭放气阀，打开充气阀，调节减压器出口压力，向被测舱体充气，直到达到0.1MPa的检漏压力。平衡步骤，关闭充气阀，使被测舱体内的压力和温度充分均衡，对于大型舱体，平衡步骤通常要持续8h～12h。测试步骤，利用绝压计和温度计分别测量被测舱体内的压力和温度，并利用计算机每隔5s记录一次测试数据。放气步骤，打开放气阀，将被测舱体内的工作气体排出舱体。
其中，测试结束后，用理想气体状态方程对实测的差压进行温度补偿。由于温度计反应速度比压力计反应速度慢，因此需要采用滞后的温度补偿方法。温度滞后时间确定采用如图2所示的方法，由图2可知，温度曲线的谷值比压力曲线的谷值滞后一段时间，将温度曲线向前平移，使温度曲线和压力曲线的谷值出现在同一时间，则温度曲线平移的时间为滞后时间。
用平移后的温度曲线对压力曲线进行补偿计算，得到补偿后的压力曲线，在理想情况下补偿后的压力曲线应该是一条直线。但实际测量中由于各种干扰因素的影响，补偿压力曲线并不是一条直线(如图3所示)。为了准确得到被测舱体的漏率，对补偿压力曲线进行线性拟合，根据拟合直线的斜率可以得到被测舱体的总漏率。
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 (3)

1.采用滞后温度补偿的压力变化检漏方法，包括以下流程：
1)充气：将工作气体充入被测航天器舱体，直到达到0.1MPa的航天器舱体检漏的工作压力；
2)平衡：将被测航天器舱体静置一段时间，直到被测航天器舱体内的压力和温度达到平衡；
3)测试并进行漏率计算：通过绝压计和温度计分别测量被测舱体内的压力和温度，并利用计算机每隔5秒记录一次测试数据，对被测舱体的压力和温度持续测量24小时，用理想气体状态方程对实测的差压进行温度补偿，采用滞后的温度补偿方法，温度曲线的谷值比压力曲线的谷值滞后一段时间，将温度曲线向前平移，使温度曲线和压力曲线的谷值出现在同一时间，则温度曲线平移的时间为滞后时间，用平移后的温度曲线对压力曲线进行补偿计算，得到补偿后的压力曲线，对补偿压力曲线进行线性拟合，根据拟合直线的斜率得到被测舱体的总漏率，其中，漏率计算不但采用初始时刻和终止时刻两点的测试数据，而且还要用整个测试过程中的温度曲线对压力曲线进行补偿，漏率计算过程中，并不是用即时的温度对压力进行补偿计算，而是用滞后一段时间的温度进行补偿计算，温度滞后时间的确定是根据每次具体测量得到的压力曲线和温度曲线，由两条曲线的峰值时间差或者谷值时间差确定的；
4)放气：测试结束后，将工作气体从被测航天器舱体中放出，从而完成检漏过程。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述平衡步骤要持续8h～12h。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，温度是通过若干个温度计测量的平均值来确定的。
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