CN104215394A - 一种利用漏孔检测差压传感器传感系数的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供一种利用漏孔检测差压传感器传感系数的装置及方法，包括控制气源通断的气源控制阀、第一稳压阀和第二稳压阀，所述第一稳压阀和第二稳压阀并联，二者的输入接口均连通气源控制阀的输出接口，二者的输出接口分别连通差压传感器的两侧压力室，第二稳压阀和差压传感器之间的气路还连通一漏孔控制阀的输入接口，漏孔控制阀的输出接口连通一标准漏孔；还包括与差压传感器的输出端相接、用于采集数据并计算传感系数的数据处理系统。本发明创造可以很好的控制差压传感器检测前的零点，在与外界大气压隔离的环境下，可以实现高灵敏度差压传感器传感系数的检测，检测精度高。

Description

一种利用漏孔检测差压传感器传感系数的装置及方法

技术领域

本发明创造属于传感器技术领域，尤其是涉及一种差压传感器的传感系数检测。

背景技术

差压传感器作为一种测压元件广泛用于各行各业中，其中，传感系数是衡量差压传感器的一个重要指标，它表示要测出单位压力所需要差压传感器的体积变化量，即差压传感器的传感系数＝单位体积的变化量/单位压力的变化量。差压传感器的传感系数越小，传感器感知差压的能力越强，即灵敏度也就越高。在应用差压检测的行业中，可以根据不同的需求选择不同传感系数的差压传感器。因此在适用差压传感器之前，如何检测其传感系数成为亟需解决的问题。

发明内容

本发明创造要解决的问题是提供一种利用漏孔检测差压传感器传感系数的装置及方法，通过模拟差压传感器一侧压力室内气体的泄漏，实现其压力室内的压力变化量，从而可根据变化量计算出传感系数。

为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：一种利用漏孔检测差压传感器传感系数的装置，包括控制气源通断的气源控制阀、第一稳压阀和第二稳压阀，所述第一稳压阀和第二稳压阀并联，二者的输入接口均连通气源控制阀的输出接口，二者的输出接口分别连通差压传感器的两侧压力室，第二稳压阀和差压传感器之间的气路还连通一漏孔控制阀的输入接口，漏孔控制阀的输出接口连通一标准漏孔；

还包括与差压传感器的输出端相接、用于采集数据并计算传感系数的数据处理系统。

其中，气源控制阀采用两位三通阀。

或者，气源控制阀采用一常闭两位两通阀并联一常开两位两通阀的方式，两者共用一输出接口。

其中，第一稳压阀、第二稳压阀及漏孔控制阀均采用两位两通阀。

本发明创造还提供了一种检测差压传感器传感系数的方法，包括以下步骤：

S1.连接检测差压传感器传感系数的装置，检测各部件连接处的密闭性；

S2.闭合漏孔控制阀后，打开气源控制阀及第一、第二稳压阀，向差压传感器的两侧压力室内通入气源，并进行稳压，保持差压传感器的差压值为零；

S3.同时闭合第一、第二稳压阀，并进行稳压；

S4.打开漏孔控制阀，通过标准漏孔排出部分气体后，闭合漏孔控制阀；

S5.将气源压力值和S4步骤前检测差压传感器传感系数的装置中的差压传感器两侧密闭气路内的容积值，以及S4步骤中标准漏孔的流量值及排气时间录入数据处理系统中，数据处理系统采集S4步骤后的差压传感器的差压值，并根据理想气体方程计算出传感系数。

本发明创造具有的优点和积极效果是：利用标准漏孔连通差压传感器的一侧压力室，通过标准漏孔的定量排气，实现差压传感器一侧压力室内的气体量变化，并产生差压传感器的差压值，通过模拟差压传感器的两侧压力室从等压到差压的过程，经过数据处理系统的计算可获知差压传感器的传感系数。本发明创造可以很好的控制差压传感器检测前的零点，在与外界大气压隔离的环境下，可以实现高灵敏度差压传感器传感系数的检测，检测精度高。

附图说明

图1是本发明创造的结构原理图

图2是本发明创造中步骤S2中各部件的状态示意图

图3是本发明创造中步骤S3中各部件的状态示意图

图4是本发明创造中步骤S4中各部件的状态示意图，图中示出了漏孔控制阀处于打开状态，标准漏孔排气后，漏孔控制阀将切换回闭合状态。

图中：1-气源，2-气源控制阀，3-第一稳压阀，4-第二稳压阀，5-漏孔控制阀，6-标准漏孔，7-数据处理系统，8-差压传感器

具体实施方式

差压传感器的工作原理是：差压传感器被测介质的两种压力通入高、低两侧压力室，作用在差压传感器中间的敏感原件两侧，由于两侧压力不同，导致中间敏感原件向一侧发生形变，再通过电路的调理，转换成与压力成正比的信号。

下面结合附图对本发明创造的具体实施例做详细说明。

如图1所示，利用漏孔检测差压传感器传感系数的装置，包括控制气源1通断的气源控制阀2、第一稳压阀3和第二稳压阀4，所述第一稳压阀3和第二稳压阀4并联，二者的输入接口均连通气源控制阀2的输出接口，二者的输出接口分别连通差压传感器8的两侧压力室，第二稳压阀4和差压传感器8之间的气路还连通一漏孔控制阀5的输入接口，漏孔控制阀5的输出接口连通一标准漏孔6；还包括与差压传感器8的输出端相接、用于采集数据并计算传感系数的数据处理系统7。

充气时，气源1经过气源控制阀2同时通入第一稳压阀3和第二稳压阀4与差压传感器8之间的气路中，保证差压传感器8两侧压力室的压力相等；检测时，关闭第一、二稳压阀(3，4)及漏孔控制阀5，形成与大气隔绝的封闭气路，通过开闭漏孔控制阀5，使标准漏孔6释放出一部分气体，导致差压传感器8内部一侧气体量的变化，从而可以根据变化量计算传感系数。

为了保证通入气源1的稳定，本发明创造的一个实施例中：气源控制阀2采用两位三通阀；本发明创造的另一个实施例中：气源控制阀2采用一常闭两位两通阀并联一常开两位两通阀的方式，两者共用一输出接口，两者的输入接口分别接气源、通大气。

为保证检测过程中的稳压环境，本发明创造的一个实施例中：第一稳压阀3、第二稳压阀4及漏孔控制阀5均采用两位两通阀。

标准漏孔6是人为制造的一种在一定压力下，具有已知的恒定漏率的装置。标准漏孔6在单位时间内可通过漏孔泄漏定量的气体。

本发明创造的一个实施例中还提供了一种检测差压传感器传感系数的方法，包括以下步骤：

S1.连接检测差压传感器传感系数的装置，检测各部件连接处的密闭性；

S2.闭合漏孔控制阀5后，打开气源控制阀2及第一、第二稳压阀(3，4)，向差压传感器8的两侧压力室内通入气源1，并进行稳压，保持差压传感器8的差压值为零；

S3.同时闭合第一、第二稳压阀(3，4)，并进行稳压；

S4.打开漏孔控制阀5，通过标准漏孔6排出部分气体后，闭合漏孔控制阀5；

S5.将气源1压力值和S4步骤前检测差压传感器传感系数的装置中的差压传感器8两侧密闭气路内的容积值，以及S4步骤中标准漏孔6的流量值及排气时间录入数据处理系统7中，数据处理系统7采集S4步骤后的差压传感器8的差压值，并根据理想气体方程计算出传感系数。

其中，S5中的理想气体方程为PV＝nRT，当T(温度)不变时，气体PV＝常数，传感系数的检测步骤如下：

令P_T为S2中气源1向差压传感器8两侧压力室提供的压力值，P₀为当前大气压值；

P₁为S4之后，第二稳压阀4、与其连通的差压传感器8的压力室和漏孔控制阀5三者之间的密闭气路的压力值(绝压值)；

P₂为S4之后，第一稳压阀3和与其连通的差压传感器8的压力室之间的密闭气路的压力值(绝压值)；

V_w为S4之前，第二稳压阀4、与其连通的差压传感器8的压力室和漏孔控制阀5三者之间密闭气路的容积；

V_s为S4之前，第一稳压阀3和与其连通的差压传感器8的压力室之间的密闭气路的容积；

ΔP为P₂和P₁的差值；

ΔV为ΔP引起的差压传感器8的容积变化量；

V_L为标准漏孔6的漏率；

ΔV_L为在t时间内通过标准漏孔7排入到大气中的气体在大气环境下的体积；

t为S4步骤中，漏孔控制阀5从打开状态切换至闭合状态的时间；

V_G为漏孔控制阀5与标准漏孔6之间气路的容积；

在系统运行检测时，S4步骤中标准漏孔6的排气过程产生了ΔV_L值；

差压传感器连通有标准漏孔的一侧为：P_T＝[P₁(V_w-ΔV+V_G)+P₀ΔV_L]/V_w

差压传感器未连通标准漏孔的一侧为：P_T＝[P₀(V_s+ΔV)]/V_s

P₂-P₁＝ΔP，由于当ΔV_L较小时，P₁≈P₂≈P_T，因此在最终计算结果中可将P₁、P₂替换为P_T，对计算结果的影响可忽略不计；

V_L＝ΔV_L/t；且当V_G≈0时，差压传感器的传感系数为

以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种利用漏孔检测差压传感器传感系数的装置，其特征在于：包括控制气源(1)通断的气源控制阀(2)、第一稳压阀(3)和第二稳压阀(4)，所述第一稳压阀(3)和第二稳压阀(4)并联，二者的输入接口均连通气源控制阀(2)的输出接口，二者的输出接口分别连通差压传感器(8)的两侧压力室，第二稳压阀(4)和差压传感器(8)之间的气路还连通一漏孔控制阀(5)的输入接口，漏孔控制阀(5)的输出接口连通一标准漏孔(6)；

还包括与差压传感器(8)的输出端相接、用于采集数据并计算传感系数的数据处理系统(7)。

2.根据权利要求1所述的检测差压传感器传感系数的装置，其特征在于：气源控制阀(2)采用两位三通阀。

3.根据权利要求1所述的检测差压传感器传感系数的装置，其特征在于：气源控制阀(2)采用一常闭两位两通阀并联一常开两位两通阀的方式，两者共用一输出接口。

4.根据权利要求1所述的检测差压传感器传感系数的装置，其特征在于：第一稳压阀(3)、第二稳压阀(4)及漏孔控制阀(5)均采用两位两通阀。

5.一种检测差压传感器传感系数的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.连接检测差压传感器传感系数的装置，检测各部件连接处的密闭性；

S2.闭合漏孔控制阀(5)后，打开气源控制阀(2)及第一、第二稳压阀(3，4)，向差压传感器(8)的两侧压力室内通入气源(1)，并进行稳压，保持差压传感器(8)的差压值为零；

S3.同时闭合第一、第二稳压阀(3，4)，并进行稳压；

S4.打开漏孔控制阀(5)，通过标准漏孔(6)排出部分气体后，闭合漏孔控制阀(5)；

S5.将气源(1)压力值和S4步骤前检测差压传感器传感系数的装置中的差压传感器(8)两侧密闭气路内的容积值，以及S4步骤中标准漏孔(6)的流量值及排气时间录入数据处理系统(7)中，数据处理系统(7)采集S4步骤后的差压传感器(8)的差压值，并根据理想气体方程计算出传感系数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：S5中的理想气体方程为PV＝nRT，传感系数的检测步骤如下：

令P_T为S2中气源(1)向差压传感器(8)两侧压力室提供的压力值，P₀为当前大气压值；

P₁为S4之后，第二稳压阀(4)、与其连通的差压传感器(8)的压力室和漏孔控制阀(5)三者之间的密闭气路的压力值；

P₂为S4之后，第一稳压阀(3)和与其连通的差压传感器(8)的压力室之间的密闭气路的压力值；

V_w为S4之前，第二稳压阀(4)、与其连通的差压传感器(8)的压力室和漏孔控制阀(5)三者之间密闭气路的容积；

V_s为S4之前，第一稳压阀(3)和与其连通的差压传感器(8)的压力室之间的密闭气路的容积；

ΔP为P₂和P₁的差值；

ΔV为ΔP引起的差压传感器(8)的容积变化量；

V_L为标准漏孔(6)的漏率；

ΔV_L为在t时间内通过标准漏孔(6)排入到大气中的气体在大气环境下的体积；

t为S4步骤中，漏孔控制阀(5)从打开状态切换至闭合状态的时间；

V_G为漏孔控制阀(5)与标准漏孔(6)之间气路的容积；

在系统运行检测时，S4步骤中标准漏孔(6)的排气过程产生了ΔV_L值；

差压传感器连通有标准漏孔的一侧为：P_T＝[P₁(V_w-ΔV+V_G)+P₀ΔV_L]/V_w

差压传感器未连通标准漏孔的一侧为：P_T＝[P₂(V_s+ΔV)]/V_s

P₂-P₁＝ΔP，由于当ΔV_L较小时，P₁≈P₂≈P_T，因此在最终计算结果中可将P₁、P₂替换为P_T，对计算结果的影响可忽略不计；

V_L＝ΔV_L/t；且当V_G≈0时，差压传感器(8)的传感系数为 $\frac{\mathrm{\ΔV}}{\mathrm{\ΔP}}=\frac{\frac{P_0{V}_{\mathrm{Lt}}}{\mathrm{\ΔP}}-V_w}{(1+\frac{V_w}{V_s})P_T}.$