CN103063374A - 一种带温度补偿功能的密封性能测试仪及密封性能测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带温度补偿功能的密封性能测试仪，包括密封罐、第一采集端、第二采集端以及处理单元；密封罐在被测体内，密封罐由导热性能好的材料制成；第一采集端包括第一温度传感器、第一直压传感器、第一压力数据源；密封罐与第一温度传感器及第一直压传感器连接，第一温度传感器与处理单元连接，第一直压传感器与处理单元连接；第二采集端包括第二温度传感器、第二直压传感器、第二压力数据源；被测体与第二温度传感器及第二直压传感器连接，第二温度传感器与处理元电连接，第二直压传感器与处理单元连接。本发明在被测体内设密封罐，被测体及密封罐增至同气压，达到相同温度，避免了读取被测体温度时由于环境温差大造成的误差偏大的问题。

Description

一种带温度补偿功能的密封性能测试仪及密封性能测试方法

技术领域

本发明涉及一种带温度补偿功能的密封性能测试仪及密封性能测试方法。

背景技术

目前，国内使用的密封性能测试设备多数是从国外引进的，售价昂贵而且仪器维修维护有相当大的依赖性。另外这些设备绝大多数都是采用51系列单片机或AVR单片机作为核心处理器，受处理器本身硬件条件的限制，检测精度不可能很高，系统功能扩展困难。而且目前的密封性能测试设备还存在以下不足：1、密封性能测试仪器装备附加值不高，技术含量偏低，行业和产品的核心技术自主创新能力较弱。2、不能进行多工件同步检测，测试效率不高。3、具有温度补偿功能的检测仪器不多，受环境温度的影响导致检测结果飘忽不定，很难做出检测结果的合格或不合格判断。4、无法实现强大的测试结果数据和参数配置数据的管理与远程监控查询。5、人机交互界面和提供的操作不够人性化。因此，开发一种能同时对多个被测件进行检测、拥有温度自动补偿策略、数据统计分析功能强大、满足远程数据管理与交互的新型嵌入式密封性能检测仪是大势所趋。

发明内容

本发明针对密封检测仪器单工件检测带来的效率低、成本高的问题，以及受环境温度等因素影响造成的测试不精确等问题，提供一种一次可带动多个工件同时检测的密封性能测试仪以及一种密封性能测试方法，它具有检测精度高，稳定性好，可靠性和通用性强，成本低廉，本发明具体方案如下：

一种密封性能测试仪，包括密封罐、第一采集端、第二采集端以及处理单元；所述密封罐位于被测体内，所述密封罐由导热性能良好的材料制成；所述第一采集端包括第一温度传感器、第一直压传感器、第一压力数据源；所述密封罐与所述第一温度传感器及所述第一直压传感器电连接，所述第一温度传感器与所述处理单元电连接，所述第一直压传感器与所述处理单元电连接；

所述第二采集端包括第二温度传感器、第二直压传感器、第二压力数据源；所述被测体与所述第二温度传感器及所述第二直压传感器电连接，所述第二温度传感器与所述处理单元电连接，所述第二直压传感器与所述处理单元电连接。

可选的，所述第一采集端包括第一温度传感器、第一直压传感器、第一差压传感器以及一压力恒定的第一标准件；所述第一差压传感电连接于所述第一标准件与密封罐之间；

所述第二采集端包括第二温度传感器、第二直压传感器、第二差压传感器以及一压力恒定的第二标准件；所述第二差压传感电连接于所述第二标准件与被测体之间。

可选的，所述处理单元包括ARM9微处理器。

可选的，所述ARM9微处理器设有以太网口。

可选的，所述处理单元电连接有SC16C652B扩展芯片，所述SC16C652B扩展芯片包括至少一个RS485口。

可选的，所述第一采集端包括AVR核心处理器，所述第一直压传感器通过A/D转换模块与所述AVR核心处理器电连接；

所述第二采集端包括AVR核心处理器，所述第二直压传感器通过A/D转换模块与所述AVR核心处理器电连接。

一种密封性能测试方法，包括如下步骤：

预先分别设定第一压力数据源的数值、第二压力数据源的数值；

在被测体内设一导热性能良好的密封罐；

记录密封罐的直压压力值P₀以及热力学温度值T₀，然后将被测体及密封罐充气至相同气压并读取压力值ΔP₁、第二压力数据源与密封罐的差压值ΔP₂、密封罐内气体在检测结束时刻的直压压力P₁以及热力学温度T₁，根据理想气体状态方程式，计算得出密封罐的热力学温度变化量 $\mathrm{\Δt}=\frac{-(T+273){\mathrm{\ΔP}}_1}{P_0};$

记录被测体与密封体之间的气体的直压压力值P₂以及被测体与密封体之间的气体热力学温度值T₂，然后将被测体及密封罐充气至相同气压P₁，接着读取被测体与密封体之间的气体的直压压力值P₃以及被测体与密封体之间的气体热力学温度值T₃，假设被测体完全密封，则据理想气体状态方程式，计算得出被测体的与密封体之间的气压变化量

假设被测体的与密封体之间的气体在没有温度影响的情况下泄漏过后的所剩的压力P_l，则P₂-(P_l+ΔP′₂)＝ΔP₂；

计算得出被测体的与密封体之间气压真实泄漏量

可选的，所述第一压力数据源的数值由一个恒压的第一标准件提供；

所述第二压力数据源的数值由一个恒压的第二标准件提供。

可选的，将被测体及密封罐充气至相同气压P₁之后，读取ΔP₁、ΔP₂、T₁、P₃、T₃数据之前，还包括有等压阶段。

可选的，将被测体及密封罐充气至相同气压P₁之后，读取ΔP₁、ΔP₂、T₁、P₃、T₃数据之前，还包括有平衡阶段。

本发明方案提供的密封性能测试仪及密封性能测试方法，在被测体内设一导热性能良好的密封罐，通过将被测体及密封罐增加至相同气压的方式，使被测体与密封罐达到相同温度，并通过读取密封罐的温度获得精确的温度值，避免了直接读取被测体温度时由于环境温差大造成的误差偏大，是为“温度补偿”，并结合理想气体状态方程式，对被测体的密封性能进行检测及计算，由以上方案可知本发明的有益效果在于：

1、本发明使用一个处理单元，带动多个检测采集端同时进行密封性检测，这将极大的提升测试效率，缩短测试时间，从而降低生产成本。

2、本发明的“温度补偿”策略能够更有效的消除环境温度等因素给泄漏检测结果附加的不良影响，这将增强检测结果的可靠性，稳定性，还有仪器的通用性。

3、本发明的远程数据监控查询功能，即通过ARM提供以太网口，远程主机借助于互联网可以很放方便的对整台仪器进行控制和信息查询。

此外，本发明的泄漏测试前后端提供了模块化设计功能部件，提高设备的开放性、可维护性和快速定制能力，从整体上满足了现在和未来相当长时间内的市场需求，提高了产品竞争力。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明整机结构方框图；

图2是图1中处理单元的结构方框图；

图3是图1中第一采集端的结构方框图；

图4是第一采集端与第二采集端与被测体连接示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1～图4所示，一种密封性能测试仪，包括密封罐、第一采集端、第二采集端以及处理单元，图1中处理单元1的结构方框图如图2所示，ARM9核心板由ARM9微处理器，电源电路，64M的Flash 18，64M的SDRAM19，GPIO引出口，基于行场扫描的LCD芯片，LCD芯片外接出LCD显示屏插槽，USB口，实时时钟RTC 121，DM9000网卡芯片120，DM9000网卡芯片120外接出以太网RJ45插座，串口芯片MAX3232SOP外接出两个RS485口，串口扩展芯片SC16C652B向外扩展出两个RS485口组成，处理单元外部与显示屏和键盘相连接。

本实施例中处理单元1包括用于处理数据和控制各个硬件模块的ARM9S3C2440微处理器11，本领域技术人员还可根据需要增加用于输出人机交互界面的显示屏；用于人机交互输入的键盘13；用于重要数据导入导出的USB口14；用于远程监控的RJ45网口15；用于同4个采集端通讯的RS485口16，其中两个RS485口16可以由SC16C652B扩展芯片17扩展出来；

第一采集端2结构方框图如图3所示，包括AVR核心处理器，与ARM9微处理器片上集成的A/D转换模块相接的直压力传感器22和差压传感器23，IIC数据静态存储芯片24，与处理器相接并和充气阀、平衡阀、排气阀相连的电磁阀25，和处理器相接的并和电子调压阀26相连的D/A转换芯片，外部控制键盘，电源电路和处理器相接的并和RS485通讯口相连的串口芯片MAX3232SOP组成。

如图4所示，所述密封罐3位于被测体4内，所述密封罐3由导热性能良好的材料制成；所述第一采集端2包括第一温度传感器、第一直压传感器、第一压力数据源，其中压力源数据可预存在第一采集端2中；所述密封罐3与所述第一温度传感器及所述第一直压传感器电连接，所述第一温度传感器与所述处理单元1电连接，所述第一直压传感器与所述处理单元1电连接；

所示第二采集端结构方案与第一采集端2相同，所述第二采集端包括第二温度传感器、第二直压传感器、第二压力数据源，其中第二压力数据源可预存在第二采集端中；所述被测体4与所述第二温度传感器及所述第二直压传感器电连接，所述第二温度传感器与所述处理单元1电连接，所述第二直压传感器与所述处理单元1电连接。

作为上述实施例方案的部分替换方案，所述第一采集端2包括第一温度传感器、第一直压传感器、第一差压传感器以及一压力恒定的第一标准件41；所述第一差压传感电连接于所述第一标准件与密封罐3之间；

所述第二采集端包括第二温度传感器、第二直压传感器、第二差压传感器以及一压力恒定的第二标准件31；所述第二差压传感电连接于所述第二标准件与被测体4之间。

作为上述实施例方案的优选方案，所述处理单元1包括ARM9微处理器。

作为上述实施例方案的优选方案，所述ARM9微处理器设有以太网口。

作为上述实施例方案的优选方案，所述处理单元1电连接有SC16C652B扩展芯片，所述SC16C652B扩展芯片包括至少一个RS485口。

作为上述实施例方案的优选方案，所述第一采集端2包括AVR核心处理器，所述第一直压传感器通过A/D转换模块与所述AVR核心处理器电连接；

所述第二采集端包括AVR核心处理器，所述第二直压传感器通过A/D转换模块与所述AVR核心处理器电连接。

还包括一种密封性能测试方法，包括如下步骤：

预先分别设定第一压力数据源的数值、第二压力数据源的数值；

在被测体4内设一导热性能良好的密封罐3；

记录密封罐3的直压压力值P₀以及热力学温度值T₀，然后将被测体4及密封罐3充气至相同气压并读取压力值ΔP₁、第二压力数据源与密封罐3的差压值ΔP₂、密封罐3内气体在检测结束时刻的直压压力P₁以及热力学温度T₁，根据理想气体状态方程式PV＝GRT＝＞PV＝CT(在恒定摩尔量气体情况下，GR是个常数，看成常数C)。将被测体4放入恒温箱里加热或冷却至比环境温度高或低的温度，可知

计算得出密封罐3的热力学温度变化量

记录被测体4与密封体之间的气体的直压压力值P₂以及被测体4与密封体之间的气体热力学温度值T₂，然后将被测体4及密封罐3充气至相同气压P₁，接着读取被测体4与密封体之间的气体的直压压力值P₃以及被测体4与密封体之间的气体热力学温度值T₃，假设被测体4完全密封，则据理想气体状态方程式可知

计算得出被测体4的与密封体之间的气压变化量

假设被测体4的与密封体之间的气体在没有温度影响的情况下泄漏过后的所剩的压力P_l，则P₂-(P_l+ΔP′₂)＝ΔP₂…………(5)；

由(2)(4)(5)式可计算得出被测体4的与密封体之间气压真实泄漏量为：

$P_2=P_1={\mathrm{\ΔP}}_2+\frac{P_2{\mathrm{\ΔP}}_1}{P_0}.$

作为上述实施例方案的改进，所述第一压力数据源的数值由一个恒压的第一标准件提供；所述第二压力数据源的数值由一个恒压的第二标准件提供。

作为上述实施例方案的改进，将被测体4及密封罐3充气至相同气压P₁之后，读取ΔP₁、ΔP₂、T₁、P₃、T₃数据之前，还包括有等压阶段，等压阶段用于平息刚刚充入检测回路气体的振动性并消除气体的局部不均匀性，目的在于提高检测的精确度，如果被测件形状不规则或容积过大，则应当考虑增加此阶段。

作为上述实施例方案的改进，将被测体4及密封罐3充气至相同气压P₁之后，读取ΔP₁、ΔP₂、T₁、P₃、T₃数据之前，还包括有平衡阶段，平衡阶段用于稳定、平衡标准体和被测体4两侧的气体，从而提高测试结果的精确性。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种带温度补偿功能的密封性能测试仪，其特征在于：

包括密封罐、第一采集端、第二采集端以及处理单元；

所述密封罐位于被测体内，所述密封罐由导热性能良好的材料制成；

所述第一采集端包括第一温度传感器、第一直压传感器、第一压力数据源；所述密封罐与所述第一温度传感器及所述第一直压传感器电连接，所述第一温度传感器与所述处理单元电连接，所述第一直压传感器与所述处理单元电连接；

所述第二采集端包括第二温度传感器、第二直压传感器、第二压力数据源；所述被测体与所述第二温度传感器及所述第二直压传感器电连接，所述第二温度传感器与所述处理单元电连接，所述第二直压传感器与所述处理单元电连接。

2.如权利要求1所述的带温度补偿功能的密封性能测试仪，其特征在于：

所述第一采集端包括第一温度传感器、第一直压传感器、第一差压传感器以及一压力恒定的第一标准件；所述第一差压传感电连接于所述第一标准件与密封罐之间；

所述第二采集端包括第二温度传感器、第二直压传感器、第二差压传感器以及一压力恒定的第二标准件；所述第二差压传感电连接于所述第二标准件与被测体之间。

3.如权利要求1所述的带温度补偿功能的密封性能测试仪，其特征在于：

所述处理单元包括ARM9微处理器。

4.如权利要求3所述的带温度补偿功能的密封性能测试仪，其特征在于：

所述ARM9微处理器设有以太网口。

5.如权利要求1所述的带温度补偿功能的密封性能测试仪，其特征在于：

所述处理单元电连接有SC16C652B扩展芯片，所述SC16C652B扩展芯片包括至少一个RS485口。

6.如权利要求1所述的带温度补偿功能的密封性能测试仪，其特征在于：

所述第一采集端包括AVR核心处理器，所述第一直压传感器通过A/D转换模块与所述AVR核心处理器电连接；

所述第二采集端包括AVR核心处理器，所述第二直压传感器通过A/D转换模块与所述AVR核心处理器电连接。

7.一种密封性能测试方法，其特征在于包括如下步骤：

预先分别设定第一压力数据源的数值、第二压力数据源的数值；

在被测体内设一导热性能良好的密封罐；

记录密封罐的直压压力值P₀以及热力学温度值T₀，然后将被测体及密封罐充气至相同气压并读取压力值ΔP₁，、第二压力数据源与密封罐的差压值ΔP₂、密封罐内气体在检测结束时刻的直压压力P₁以及热力学温度T₁，根据理想气体状态方程式，计算得出密封罐的热力学温度变化量 $\mathrm{\Δt}=\frac{-(T+273){\mathrm{\ΔP}}_1}{P_0};$

记录被测体与密封体之间的气体的直压压力值P₂以及被测体与密封体之间的气体热力学温度值T₂，然后将被测体及密封罐充气至相同气压P₁，接着读取被测体与密封体之间的气体的直压压力值P₃以及被测体与密封体之间的气体热力学温度值T₃，假设被测体完全密封，则据理想气体状态方程式，计算得出被测体的与密封体之间的气压变化量

假设被测体的与密封体之间的气体在没有温度影响的情况下泄漏过后的所剩的压力P_l，则P₂-(P_l+ΔP′₂)＝ΔP₂；

计算得出被测体的与密封体之间气压真实泄漏量

8.如权利要求7所述的密封性能测试方法，其特征在于：

所述第一压力数据源的数值由一个恒压的第一标准件提供；

所述第二压力数据源的数值由一个恒压的第二标准件提供。

9.如权利要求7所述的密封性能测试方法，其特征在于：

将被测体及密封罐充气至相同气压P₁之后，读取ΔP₁、ΔP₂、T₁、P₃、T₃数据之前，还包括有等压阶段。

10.如权利要求7所述的密封性能测试方法，其特征在于：

将被测体及密封罐充气至相同气压P₁之后，读取ΔP₁、ΔP₂、T₁、P₃、T₃数据之前，还包括有平衡阶段。

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