CN114623979A - 一种定容正压漏孔校准装置及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于校准检测技术领域，具体涉及一种定容正压漏孔校准装置及其测试方法。本发明提供了一种定容正压漏孔校准装置，包括测量端、参考端，所述测量端和参考端为形状尺寸完全相同的气体管路，所述测量端和参考端之间设置有测量二者之间压差的电容薄膜规。本发明提供了一种定容正压漏孔校准装置及其测试方法，创造性的设置参考端，将传统的绝对压力测试改为测试端和参考端的相对压差测试，极大降低了测试误差，降低了测试结果的不确定度，本装置的测试值不确定度可以达到3％～4％。
Description
技术领域
本申请属于校准检测技术领域，具体涉及一种定容正压漏孔校准装置及其测试方法。
背景技术
工业中不应该流出或漏出的物质或流体，流出或漏出机械设备以外，造成损失，称之为泄漏。漏率是指在已知泄漏处两侧压差的情况下，单位时间内流过泄漏处的给定温度的干燥气体量。在分子流状态下，漏率是压差的一次方函数；在粘滞流状态下，漏率是压力二次方差的函数。在已知容腔传热系数的情况下，利用测得的压力数据进行实际泄漏量的计算可消除由于温度变化引起的检测偏差。但在计算时涉及到容腔的传热系数，其准确性对漏率的计算有重要的影响。
生产实践中，企业需要对产品漏率进行测量，但是由于漏率测量装置对环境因素的要求非常严格，细微的环境因素变化就会对漏率测量产生巨大影响，所以在测量漏率之前，一般需要使用标准漏孔对漏率测量装置进行校准；标准漏孔有两种形式：一种漏孔一端真空另一端为带压状态的示漏气体，称做真空标准漏孔；另一种，漏孔一端大气压，另一端加高于一个大气压的示漏气体，常称做正压标准漏孔。前一种漏孔大多用来对氦质谱检漏仪进行校准；后者多用在对卤素检漏仪和氦质谱吸枪进行校准。
目前正压检漏，以其操作方便、便携、检漏成本低等优势，在制冷、机械、汽车制造等行业被广泛采用。正压漏孔用于正压检漏仪灵敏度校准，其漏率校准的不确定度直接关系到检漏仪的检漏仪灵敏度和检漏的有效性。目前国内外许多国家标准漏孔的校准规范包括了对正压漏孔的校准方法和对应装置。我国航天部门的有关单位针对正压检漏的需要，也建立了一套很复杂的正压漏孔校准系统，因该系统成本高，很难推广。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种定容正压漏孔校准装置，包括测量端、参考端，所述测量端和参考端为形状尺寸完全相同的气体管路，所述测量端和参考端之间设置有测量二者之间压差的电容薄膜规。
作为一种优选的技术方案，所述测量端的管路尽头设置有测试阀，所述测试阀的另一端用于连接待测漏孔。
作为一种优选的技术方案，所述参考端的管路尽头设置有放气阀，所述放气阀的另一端连通大气。
作为一种优选的技术方案，所述测试阀和放气阀之间设置有隔断阀，所述测试阀与隔断阀之间的气体管路和所述放气阀与隔断阀之间的气体管路形状尺寸完全相同。
作为一种优选的技术方案，所述测量端连接有一测定装置，所述测定装置用于测定体积常数K。
作为一种优选的技术方案，所述测定装置包括活塞、电机和测距装置，所述活塞与所述测量端连接，所述活塞的行进直接引起所述测量端内容积变化，所述电机与所述活塞连接，所述电机控制所述活塞的行进，所述测距装置与所述活塞连接，所述测距装置记录所述活塞的行进距离。
本发明还提供了一种基于以上任一项所述的定容正压漏孔校准装置的测试方法，包括以下步骤：
S1：将被检可调标准漏孔归零后安装于所述测试阀，或使用漏孔接口同样的堵头安装于所述测试阀；
S2：打开所述测试阀、隔断阀、放气阀；
S3：关闭所述隔断阀、放气阀；
S4：待系统稳定后读取电容薄膜规示值P1；
S5：启动所述电机，驱动所述活塞移动一段距离，记录所述测距装置显示的所述活塞移动距离x；
S6：待系统稳定后读取电容薄膜规示值P2；
S7：重复步骤4～6至少3次，计算体积常数K；
S8：将被检可调标准漏孔调至所需漏率，或使用定值漏孔替换堵头安装于所述测试阀后，开始测试；
S9：记录测试开始至结束的时间变化△t和所述电容薄膜规的示数变化△P。
S10：计算被测标准漏孔的漏率Q。
作为一种优选的技术方案，步骤7中，所述体积常数K的计算方法为
式中：
K为体积常数，单位m3；
P0为测试环境的绝对压力，单位Pa；
x为步骤5中所述活塞的移动距离，单位为m；
P1为步骤4中所述电容薄膜规的示值，单位Pa；
P2为步骤6中所述电容薄膜规的示值，单位Pa。
作为一种优选的技术方案，步骤10中，所述被测标准漏孔的漏率Q的计算方法为
式中：
Q为被测标准漏孔的漏率，单位是Pa·m3/s；
△P为步骤9中测试开始至结束所述电容薄膜规的示数变化，单位是Pa；
△t为步骤9中测试开始至结束时间变化，单位是s。
作为一种优选的技术方案，测试环境温度为18～28℃，测试过程中环境温度变化不超过1℃，测试环境相对湿度不超过80％，被测标准漏孔中通入的氮气纯度不低于99.9％。
有益效果：
(1)本发明提供了一种定容正压漏孔校准装置及其测试方法，创造性的设置参考端，将传统的绝对压力测试改为测试端和参考端的相对压差测试，极大降低了测试误差，降低了测试结果的不确定度，本装置的测试值不确定度可以达到3％～4％。
(2)本测试方法中引入体积常数，充分利用电容薄膜规的工作原理，即本装置中漏入气体量和电容薄膜规的压力示值符合线性关系，其线性误差不大于示值的0.3％，能够满足正压漏孔漏率校准的要求，引入体积常数后无需测量装置内气体管路的确定体积，而是用体积的变化值代替，避免了体积测量的误差被引入计算结果中，极大降低了漏率的测试误差。
(3)本测试方法对环境因素变化考虑到位，避免环境因素变化对测试结构产生影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。
图1为本发明提供的一种定容正压漏孔校准装置的结构示意图；
其中，1-测量端、2-参考端、3-电容薄膜规、4-测试阀、5-放气阀、6-隔断阀、7-测定装置、71-活塞、72-电机、73-测距装置。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
当描述本申请的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他辩题已在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的部件、装置或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种不见、装置或者设备所固有的要素。
当部件、元件或层被称为“位于”、“结合至”、“连接至”或“联接至”另一元件或层时，其可直接位于、结合至、连接至或联接至该另一部件、元件或层，或可存在中间元件或中间层。相反，当元件被称为“直接位于”、“直接结合至”、“直接连接至”或“直接联接至”另一元件或层时，可能不存在中间元件或中间层。其他用于描述元件之间的关系的词语应当以类似的方式来进行解释(例如，“在……之间”与“直接在……之间”、“邻近”与“直接邻近”等)。本文所用术语“和/或”包括相关联的列出项中的一个或多个的任何和所有组合。
一种定容正压漏孔校准装置，包括测量端1、参考端2，所述测量端1和参考端2为形状尺寸完全相同的气体管路，所述测量端1和参考端2之间设置有测量二者之间压差的电容薄膜规3。
优选的，所述测量端1和参考端2的截面形状可以为圆形、矩形、三角形、多边形中的任意一种。
在一些优选的实施例中，所述测量端1的管路尽头设置有测试阀4，所述测试阀4的另一端用于连接待测漏孔。
在一些优选的实施例中，所述参考端2的管路尽头设置有放气阀5，所述放气阀5的另一端连通大气。
在一些优选的实施例中，所述测试阀4和放气阀5之间设置有隔断阀6，所述测试阀4与隔断阀6之间的气体管路和所述放气阀5与隔断阀6之间的气体管路形状尺寸完全相同。
在一些优选的实施例中，所述测量端1连接有一测定装置7，所述测定装置7用于测定体积常数K。
在一些优选的实施例中，所述测定装置7包括活塞71、电机72和测距装置73，所述活塞71与所述测量端1连接，所述活塞71的行进直接引起所述测量端1内容积变化，所述电机72与所述活塞71连接，所述电机72控制所述活塞71的行进，所述测距装置73与所述活塞71同步行进，所述测距装置73记录所述活塞71的行进距离。
优选的，所述电机72为步进电机，可以实现更高的行进精度，方便控制；所述电机72与所述活塞71之间通过滚珠丝杠结构连接，将所述电极72的回转运动转化为所述活塞71的水平行进运动，同时保证传动精度；所述测距装置为光栅尺、千分尺中的一种，提供更高的测量精度。
一种基于以上任一项所述的定容正压漏孔校准装置的测试方法，包括以下步骤：
S1：将被检可调标准漏孔归零后安装于所述测试阀4，或使用漏孔接口同样的堵头安装于所述测试阀4；
S2：打开所述测试阀4、隔断阀6、放气阀5；
S3：关闭所述隔断阀6、放气阀5；
S4：待系统稳定后读取电容薄膜规3示值P1；
S5：启动所述电机72，驱动所述活塞71移动一段距离，记录所述测距装置73显示的所述活塞71移动距离x；
S6：待系统稳定后读取电容薄膜规3示值P2；
S7：重复步骤4～6至少3次，计算体积常数K；
S8：将被检可调标准漏孔调至所需漏率，或使用定值漏孔替换堵头安装于所述测试阀4后，开始测试；
S9：记录测试开始至结束的时间变化△t和所述电容薄膜规3的示数变化△P。
S10：计算被测标准漏孔的漏率Q。
在一些优选的实施例中，步骤7中，所述体积常数K的计算方法为
式中：
K为体积常数，单位m3；
P0为测试环境的绝对压力，单位Pa；
x为步骤5中所述活塞71的移动距离，单位为m；
P1为步骤4中所述电容薄膜规3的示值，单位Pa；
P2为步骤6中所述电容薄膜规3的示值，单位Pa。
在一些优选的实施例中，步骤10中，所述被测标准漏孔的漏率Q的计算方法为
式中：
Q为被测标准漏孔的漏率，单位是Pa·m3/s；
△P为步骤9中测试开始至结束所述电容薄膜规3的示数变化，单位是Pa；
△t为步骤9中测试开始至结束时间变化，单位是s。
在一些优选的实施例中，测试环境温度为18～28℃，测试过程中环境温度变化不超过1℃，测试环境相对湿度不超过80％，被测标准漏孔中通入的氮气纯度不低于99.9％。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种定容正压漏孔校准装置，其特征在于，包括测量端(1)、参考端(2)，所述测量端(1)和参考端(2)为形状尺寸完全相同的气体管路，所述测量端(1)和参考端(2)之间设置有测量二者之间压差的电容薄膜规(3)。
2.根据权利要求1所述的定容正压漏孔校准装置，其特征在于，所述测量端(1)的管路尽头设置有测试阀(4)，所述测试阀(4)的另一端用于连接待测漏孔。
3.根据权利要求2所述的定容正压漏孔校准装置，其特征在于，所述参考端(2)的管路尽头设置有放气阀(5)，所述放气阀(5)的另一端连通大气。
4.根据权利要求3所述的定容正压漏孔校准装置，其特征在于，所述测试阀(4)和放气阀(5)之间设置有隔断阀(6)，所述测试阀(4)与隔断阀(6)之间的气体管路和所述放气阀(5)与隔断阀(6)之间的气体管路形状尺寸完全相同。
5.根据权利要求1～4任一项所述的定容正压漏孔校准装置，其特征在于，所述测量端(1)连接有一测定装置(7)，所述测定装置(7)用于测定体积常数K。
6.根据权利要求5所述的定容正压漏孔校准装置，其特征在于，所述测定装置(7)包括活塞(71)、电机(72)和测距装置(73)，所述活塞(71)与所述测量端(1)连接，所述活塞(71)的行进直接引起所述测量端(1)内容积变化，所述电机(72)与所述活塞(71)连接，所述电机(72)控制所述活塞(71)的行进，所述测距装置(73)与所述活塞(71)连接，所述测距装置(73)记录所述活塞(71)的行进距离。
7.一种基于权利要求1～6任一项所述的定容正压漏孔校准装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将被检可调标准漏孔归零后安装于所述测试阀(4)，或使用漏孔接口同样的堵头安装于所述测试阀(4)；
S2：打开所述测试阀(4)、隔断阀(6)、放气阀(5)；
S3：关闭所述隔断阀(6)、放气阀(5)；
S4：待系统稳定后读取电容薄膜规(3)示值P1；
S5：启动所述电机(72)，驱动所述活塞(71)移动一段距离，记录所述测距装置(73)显示的所述活塞(71)移动距离x；
S6：待系统稳定后读取电容薄膜规(3)示值P2；
S7：重复步骤4～6至少3次，计算体积常数K；
S8：将被检可调标准漏孔调至所需漏率，或使用定值漏孔替换堵头安装于所述测试阀(4)后，开始测试；
S9：记录测试开始至结束的时间变化△t和所述电容薄膜规(3)的示数变化△P。
S10：计算被测标准漏孔的漏率Q。
8.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于，步骤7中，所述体积常数K的计算方法为
式中：
K为体积常数，单位m3；
P0为测试环境的绝对压力，单位Pa；
x为步骤5中所述活塞(71)的移动距离，单位为m；
P1为步骤4中所述电容薄膜规(3)的示值，单位Pa；
P2为步骤6中所述电容薄膜规(3)的示值，单位Pa。
9.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于，步骤10中，所述被测标准漏孔的漏率Q的计算方法为
式中：
Q为被测标准漏孔的漏率，单位是Pa·m3/s；
△P为步骤9中测试开始至结束所述电容薄膜规(3)的示数变化，单位是Pa；
△t为步骤9中测试开始至结束时间变化，单位是s。
10.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于，测试环境温度为18～28℃，测试过程中环境温度变化不超过1℃，测试环境相对湿度不超过80％，被测标准漏孔中通入的氮气纯度不低于99.9％。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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