CN117367694A - 汽车空调制冷剂泄漏量预测方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及设备检测领域，公开了一种汽车空调制冷剂泄漏量预测方法和系统，该方法包括：控制目标气体置换模块对泄漏累积袋进行气体置换，根据气体流量确定目标气体体积；在目标气体体积达到预设体积时，控制目标气体置换模块关闭，控制气泵将泄漏累积袋内的制冷剂输入至各气室，控制各目标光源输入目标光至对应的气室内，接收各气室对应的微音器在测试时段内反馈的光声信号，确定制冷剂的目标类型、制冷剂摩尔体积和制冷剂分子量、起始制冷剂浓度和结束制冷剂浓度，并确定测试时段内的制冷剂测试泄漏量；结合测试时间长度、测试饱和蒸气压、目标饱和蒸气压、大气压力和目标时间长度，确定制冷剂预测泄漏量，以提高测试结果的准确性和实用性。
Description
技术领域
本发明涉及设备检测领域，尤其涉及一种汽车空调制冷剂泄漏量预测方法和系统。
背景技术
空调的制冷剂是一种较强的温室气体，需要重点管控。此外，汽车空调制冷剂泄漏是导致汽车空调失效的重要原因之一。因此，无论从环境保护考虑，还是从产品质量考虑，企业都需要准确的检测和控制汽车空调制冷剂泄漏率。
但是，汽车空调泄漏出的制冷剂浓度较低、制冷剂的种类多样，对测试设备提出较高的要求。并且，由于测试环境与汽车空调所使用的实际环境不同，测试得到的测试结果与汽车空调在实际运行时的泄漏情况也存在较大偏差，影响对汽车空调的产品把控。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种汽车空调制冷剂泄漏量预测方法和系统，实现了提高汽车空调的制冷剂泄漏量进行测试环境下的准确性，并将测试结果向目标城市进行转换和预测，以预测汽车空调在目标城市内的制冷剂泄漏量，提高测试结果的实用性。
本发明实施例提供了一种汽车空调制冷剂泄漏量预测方法，该方法包括：
控制目标气体置换模块，对泄漏累积袋进行气体置换，并根据目标气体的气体流量，实时确定目标气体体积；其中，所述泄漏累积袋内放置目标空调，所述目标空调内包含制冷剂；
在所述目标气体体积达到预设体积的情况下，控制所述目标气体置换模块关闭，并控制气泵将所述泄漏累积袋内的制冷剂输入至各气室内，控制各气室对应的目标光源输入目标光至各气室内，实时接收各气室对应的微音器在测试时段内反馈的光声信号；其中，各所述目标光源分别与各种类型的制冷剂具有对应关系；
基于各所述光声信号，确定所述制冷剂的目标类型、所述目标类型对应的制冷剂摩尔体积以及制冷剂分子量、测试时段内的起始制冷剂浓度和结束制冷剂浓度；
根据所述起始制冷剂浓度、所述结束制冷剂浓度、所述预设体积、所述制冷剂摩尔体积以及所述制冷剂分子量，确定所述测试时段内的制冷剂测试泄漏量；
根据所述制冷剂测试泄漏量、所述测试时段的测试时间长度、所述制冷剂对应的测试饱和蒸气压、所述制冷剂在目标城市中对应的目标饱和蒸气压、大气压力以及目标时间长度，确定所述目标空调在所述目标城市中的制冷剂预测泄漏量。
本发明实施例提供了一种汽车空调制冷剂泄漏量预测系统，该系统包括：中央处理单元、泄漏累积袋、目标气体置换模块、气泵控制单元、气泵、至少两个气室、与每个气室对应的目标光源和微音器；其中，
所述中央处理单元，分别与所述目标气体置换模块、所述气泵控制单元、各目标光源和各微音器相连接，用于执行任一实施例所述的汽车空调制冷剂泄漏量预测方法；
所述泄漏累积袋，与所述目标气体置换模块以及所述气泵相连接，用于放置目标空调，并在所述目标气体置换模块开启的情况下，进行气体置换，在所述气泵开启的情况下，将所述制冷剂输入至各气室内；
所述气泵控制单元，与所述气泵相连接，用于在接收到所述气泵启动信号的情况下，控制所述气泵启动；
每个所述气室，与相对应的目标光源和微音器相连接，用于接收所述制冷剂；
每个所述目标光源，用于向与所述目标光源相对应的气室发射目标光；
每个所述微音器，用于接收与所述微音器相对应的气室的光声信号，并将所述光声信号反馈至所述中央处理单元。
本发明实施例具有以下技术效果：通过控制目标气体置换模块，对泄漏累积袋进行气体置换，以保证泄漏累积袋内的气体纯净，并根据目标气体的气体流量，实时确定目标气体体积，在目标气体体积达到预设体积的情况下，控制目标气体置换模块关闭，并控制气泵将泄漏累积袋内的制冷剂输入至各气室内，控制各气室对应的目标光源输入目标光至各气室内，实时接收各气室对应的微音器在测试时段内反馈的光声信号，以便于通过光声效应对制冷剂进行分析，基于各光声信号，确定制冷剂的目标类型、目标类型对应的制冷剂摩尔体积以及制冷剂分子量、测试时段内的起始制冷剂浓度和结束制冷剂浓度，根据起始制冷剂浓度、结束制冷剂浓度、预设体积、制冷剂摩尔体积以及制冷剂分子量，确定测试时段内的制冷剂测试泄漏量，根据制冷剂测试泄漏量、测试时段的测试时间长度、制冷剂对应的测试饱和蒸气压、制冷剂在目标城市中对应的目标饱和蒸气压、大气压力以及目标时间长度，确定目标空调在目标城市中的制冷剂预测泄漏量，实现了提高汽车空调的制冷剂泄漏量进行测试环境下的准确性，并将测试结果向目标城市进行转换和预测，以预测汽车空调在目标城市内的制冷剂泄漏量，提高测试结果的实用性，以便于后续对汽车空调进行把控。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
图1是本发明实施例提供的一种汽车空调制冷剂泄漏量预测方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种汽车空调制冷剂泄漏量预测系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的另一种汽车空调制冷剂泄漏量预测系统的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的HFC-134a的红外吸收光谱图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
本发明实施例提供的汽车空调制冷剂泄漏量预测方法，主要适用于在测试环境下，对目标空调的制冷剂的泄漏情况进行测试，并将测试结果转换至目标城市内，以便于进行空调质量的衡量。本发明实施例提供的汽车空调制冷剂泄漏量预测方法可以由汽车空调制冷剂泄漏量预测系统执行。
图1是本发明实施例提供的一种汽车空调制冷剂泄漏量预测方法的流程图，应用于中央处理单元。参见图1，该汽车空调制冷剂泄漏量预测方法具体包括：
S110、控制目标气体置换模块，对泄漏累积袋进行气体置换，并根据目标气体的气体流量，实时确定目标气体体积。
其中，泄漏累积袋内放置目标空调，泄漏累积袋用于盛放目标空调泄漏的制冷剂。目标空调是待测量制冷剂的泄漏量的空调，目标空调内包含制冷剂。目标气体置换模块是用于将泄漏累积袋内的气体替换为目标气体的模块，目标气体可以是氮气等稳定性较好，干扰性较差的气体。气体流量是目标气体置换模块向泄漏累积袋内输入目标气体时的流量。目标气体体积是泄漏累积袋内目标气体的体积。
具体的，中央处理单元控制目标气体置换模块将泄漏累计袋内的初始气体置换为目标气体，并实时获取目标气体置换模块输入的目标气体的气体流量，根据输入时间和气体流量，实时确定目标气体体积。
在上述示例的基础上，可以通过下述方式来控制目标气体置换模块，对泄漏累积袋进行气体置换，并根据目标气体的气体流量，实时确定目标气体体积：
控制目标气体置换模块中的真空泵对泄漏累积袋进行真空处理，并在达到预设真空条件的情况下控制真空泵关闭，控制目标气体置换模块中的目标气体源开启，以基于目标气体源向泄漏累积袋输入目标气体；
实时获取目标气体的气体流量，根据气体流量以及气体输入时间，确定目标气体体积。
其中，真空泵用于排出泄漏累积袋内的初始气体。预设真空条件是预先设定的用于表明初始气体已经排出完成的条件，例如：真空泵工作时间达到预设时间，泄漏累积袋的气压达到预设气压等。目标气体源用于向泄漏累积袋内输入目标气体。气体输入时间是目标气体源开启的时间。
具体的，控制目标气体置换模块中的真空泵抽出泄漏累积袋中的初始气体，以对泄漏累积袋进行真空处理。在检测到泄漏累积袋达到预设真空条件的情况下，表明已经排除了泄漏累积袋内的初始气体的干扰，控制真空泵关闭，并控制目标气体置换模块中的目标气体源开启。通过目标气体源向泄漏累积袋输入目标气体，以使泄漏累积袋内的置换为目标气体，降低泄漏累积袋内的初始背景浓度。
示例性的，泄漏积累袋具备气体置换口，气体置换口与目标气体置换模块通过导管连接，导管上安装电磁阀及流量计，电磁阀用于开始或者停止泄漏累积袋内气体置换。目标气体置换模块，具备目标气体气源以及真空泵，通过两者交替工作，将泄漏累积袋内气体全部置换为目标气体，以降低泄漏累积袋内气体的初始背景浓度。
S120、在目标气体体积达到预设体积的情况下，控制目标气体置换模块关闭，并控制气泵将泄漏累积袋内的制冷剂输入至各气室内，控制各气室对应的目标光源输入目标光至各气室内，实时接收各气室对应的微音器在测试时段内反馈的光声信号。
其中，预设体积是预先设定的用于表明泄漏累积袋内气体置换完成的体积。气泵用于将泄漏累积袋内的气体输入至各气室内。气室是用于对泄漏累积袋内的气体，即包含目标空调的制冷剂的气体，进行光声检测的空间，可以理解为光声池。目标光源是用于发射目标光的光源，各目标光源分别与各种类型的制冷剂具有对应关系，即每个目标光源发出的目标光不同，每一种目标光对应一种类型的制冷剂。例如：制冷剂HFC-134a（1,1,1,2-四氟乙烷）对应发出中心波长8440nm（8.44μm），带宽210nm的目标光的目标光源。目标光是通过目标光源输出至气室的光。多个目标光源可以形成阵列光源。测试时段是气泵启动后，各目标光源各对应的气室的制冷剂内发出目标光的时段。微音器用于检测对应气室内的光声信号，光声信号是气室内的气体由于目标光的激发发出的声音信号。
具体的，在目标气体体积达到预设体积的情况下，表明泄漏累积袋内的气体已经更换为目标气体，即初始背景浓度调整完成，进而，控制目标气体置换模块关闭，并控制气泵启动，将泄漏累积袋内的制冷剂输入至各气室内，以使泄漏累积袋内的气体流向各气室内，并从各气室流回至泄漏累积袋内，以形成气体回路。控制各气室对应的目标光源输入目标光至各气室内，以使各气室内的包含目标空调的制冷剂的气体对目标光进行响应，用各气室分别对应的微音器接受响应信号，即光声信号。具体是，通过各微音器实时接收各气室在测试时段内反馈的光声信号，以便于后续进行制冷剂的类型分析以及浓度测量。
示例性的，泄漏积累袋还具备第一气路口以及第二气路口，泄漏积累袋的第一气路口与气泵连接，气泵与各气室的进气口连接，各气室的出气口与泄漏积累袋的第二气路口连接，连接方式可以是通过导管连接，或者其他类型的管路连接，以形成泄漏累积袋和各气室之间的回路。
在上述示例的基础上，目标光源包括红外光源、斩波器以及与各气室分别对应的滤光片，具体可以通过下述方式来控制各气室对应的目标光源输入目标光至各气室内，实时接收各气室对应的微音器在测试时段内反馈的光声信号：
控制红外光源发射初始光至斩波器进行斩波处理，得到斩波光；
针对每个气室，控制斩波光通过与气室对应的滤光片，得到目标光，并控制目标光输出至气室中；
在测试时段内，接收气室对应的微音器实时反馈气室内的光声信号。
其中，红外光源是用于发射初始光的光源。斩波器用于对初始光进行切光，形成调制后的斩波光。各滤光片与各类型的制冷剂相对应，用于对斩波光进行窄带调制，得到各类型的制冷剂对应的目标光。
具体的，控制红外光源发射初始光至斩波器，通过斩波器对初始光进行斩波调制，得到斩波光。将斩波光输入至各气室对应的滤光片，通过各滤光片对斩波光进行滤波处理，得到与各气室对应的目标光，并将各目标光投射至与各目标光对应的气室中，以使各气室内包含制冷剂的气体对目标光进行响应，即产生光声效应。在测试时段内，实时接收各气室对应的微音器的信号，即气室内的光声信号。
S130、基于各光声信号，确定制冷剂的目标类型、目标类型对应的制冷剂摩尔体积以及制冷剂分子量、测试时段内的起始制冷剂浓度和结束制冷剂浓度。
其中，目标类型是通过各光声信号分析出的目标空调内的制冷剂的类型。制冷剂摩尔体积是目标类型的制冷剂在测试温度下的气体摩尔体积。制冷剂分子量是目标类型的制冷剂的分子量，与目标类型相关。起始制冷剂浓度和结束制冷剂浓度是根据光声信号确定的在测试的起始时刻和结束时刻的制冷剂浓度，其单位可以是ppm。
具体的，由于目标类型的制冷剂会对与目标类型对应的目标光产生明显的光声效应，那么，通过获取的各气室微音器反馈的光声信号，可以确定发生明显的光声效应的气室以及目标光，根据目标光可以确定与之对应的目标类型。进一步的，从预先录入的数据可以确定目标类型对应的制冷剂摩尔体积以及制冷剂分子量。通过光声光谱传感器对发生明显的光声效应的气室内的光声信号进行检测，可以得到制冷剂浓度，具体获取测试时段内的起始制冷剂浓度和结束制冷剂浓度。
示例性的，对目标类型对应的气室的光声信号进行连续监测。获取各采样点的浓度数据以及采样时间数据，并根据测试温度以及制冷剂的目标类型，从数据库内调取目标类型对应的制冷剂摩尔体积以及制冷剂分子量。
S140、根据起始制冷剂浓度、结束制冷剂浓度、预设体积、制冷剂摩尔体积以及制冷剂分子量，确定测试时段内的制冷剂测试泄漏量。
其中，制冷剂测试泄漏量是通过计算和分析确定的测试时段内目标空调内的制冷剂的泄漏量，其单位可以是g等。
具体的，根据起始制冷剂浓度和结束制冷剂浓度，可以得到测试时段内的制冷剂浓度变化值。根据测试时段内的制冷剂浓度变化值、预设体积、制冷剂摩尔体积以及制冷剂分子量，可以计算确定测试时段内目标空调内的制冷剂的泄漏量。
在上述示例的基础上，可以通过下述方式来根据起始制冷剂浓度、结束制冷剂浓度、预设体积、制冷剂摩尔体积以及制冷剂分子量，确定测试时段内的制冷剂测试泄漏量：
通过下述公式确定测试时段内的制冷剂测试泄漏量：
其中，L测试为测试时段内制冷剂测试泄漏量，Ce为结束制冷剂浓度，Ci为开始制冷剂浓度，V为预设体积，Vm为制冷剂气体制冷剂摩尔体积，m为制冷剂分子量。
S150、根据制冷剂测试泄漏量、测试时段的测试时间长度、制冷剂对应的测试饱和蒸气压、制冷剂在目标城市中对应的目标饱和蒸气压、大气压力以及目标时间长度，确定目标空调在目标城市中的制冷剂预测泄漏量。
其中，测试时间长度是测试时段的时间长度，即起始制冷剂浓度对应的时间点和结束制冷剂浓度对应的时间点之间的长度。测试饱和蒸气压是目标类型的制冷剂在测试期间的测试温度下对应的饱和蒸气压，单位可以是kPa。目标城市是进行泄漏量预测所对应的城市，即目标空调实际运行的城市。目标饱和蒸气压是目标城市的温度下对应的饱和蒸气压，单位可以是kPa。目标时间长度是预测泄漏量的时间长度。示例性的，制冷剂对应的测试饱和蒸气压与制冷剂在目标城市中对应的目标饱和蒸气压是根据温度，在数据库中确定出的对应的饱和蒸气压。制冷剂预测泄漏量是预测得到的目标空调的制冷剂在目标城市中目标时间长度内的泄漏量。大气压力为标准大气压，可以取101.325kPa。
具体的，根据制冷剂对应的测试饱和蒸气压、制冷剂在目标城市中对应的目标饱和蒸气压以及大气压力，可以确定测试温度下与目标城市内的目标空调的制冷剂的泄漏率的比值。进一步的，将该比值和制冷剂测试泄漏量相乘，得到测试时段内目标城市对应的制冷剂测试泄漏量。结合测试时段的测试时间长度以及目标时间长度，可以将测试时段内目标城市对应的制冷剂测试泄漏量转换为目标时间长度内目标城市对应的制冷剂测试泄漏量，即目标空调在目标城市中的制冷剂预测泄漏量。
在上述示例的基础上，可以通过下述方式来根据制冷剂测试泄漏量、测试时段的测试时间长度、制冷剂对应的测试饱和蒸气压、制冷剂在目标城市中对应的目标饱和蒸气压、大气压力以及目标时间长度，确定目标空调在目标城市中的制冷剂预测泄漏量：
通过下述公式确定目标空调在目标城市中的制冷剂预测泄漏量：
其中，L预测为目标空调在目标城市中的制冷剂预测泄漏量，P测试温度为制冷剂对应的测试饱和蒸气压，P目标城市温度为制冷剂在目标城市中对应的目标饱和蒸气压，P大气为大气压力，t为目标时间长度，T为测试时段的测试时间长度。
需要说明的是，上述确定目标空调在目标城市中的制冷剂预测泄漏量的公式经过实验验证得到。首先，进行影响因素分析，具体分析实验室测试环境与目标空调实际运行条件（在目标城市中运行）差异，得到关键影响因素：温度、压力等。因为临界温度下制冷剂饱和蒸汽压力与温度一一对应，因此，可设计不同温度的实验来模拟确定实验室测试与实际道路运行时制冷剂泄漏率的关系。接下来进行实验测试：测试在不同环境温度（如：15℃、30℃、40℃、50℃）下目标空调的制冷剂的泄漏率。进一步的，通过建立影响因素（温度、压力）与制冷剂的泄漏率的测试结果的关系，进行拟合分析，得到制冷剂的泄漏率与目标空调内外压力平方差成正比，即L=k（P测试温度 2-P大气 2）。由于制冷剂的泄漏率与目标空调内外平方差成正比，因此不同温度下目标空调的制冷剂的泄漏率比值即为（P测试温度 2-P大气 2）/（P实际温度 2-P大气 2）。根据该规律，结合实验测试时的测试时间长度与实际道路的目标时间长度关系，建立最终计算公式，即上述确定目标空调在目标城市中的制冷剂预测泄漏量的公式。
在得到目标空调在目标城市中的制冷剂预测泄漏量之后，还可以将目标空调在目标城市中的制冷剂预测泄漏量与目标城市中目标类型制冷剂限制量进行比较。若制冷剂预测泄漏量不大于目标类型制冷剂限制量，则表明目标空调的制冷剂泄漏是符合规定的，可以对目标空调标注制冷剂泄漏测试合格；若制冷剂预测泄漏量大于目标类型制冷剂限制量，则表明目标空调的制冷剂泄漏是不符合规定的，即制冷剂泄漏过多，可以对目标空调标注制冷剂泄漏测试不合格，并反馈至目标空调的开发人员以对目标空调的泄漏点进行检测，并对目标空调进行优化。
可选的，可以通过下述方式来对目标空调的泄漏点进行检测：
建立目标导轨框，将目标空调放置在目标导轨框中；通过中央控制单元，控制气体检测器沿目标导轨框匀速移动，并获取移动过程中的泄漏气体浓度，根据各泄漏气体浓度，确定目标空调对应的泄漏可视图以及泄漏可视图上的各泄漏点。
其中，目标导轨框是用于放置目标空调，并在目标空调的各个方向上都存在导轨的框架。泄漏气体浓度是气体检测器的检测值。泄漏可视图是根据各泄漏气体浓度以及各泄漏气体浓度对应的位置点绘制的可视图。泄漏点是泄漏气体浓度大于预设浓度的位置点。
本实施例具有以下技术效果：通过控制目标气体置换模块，对泄漏累积袋进行气体置换，以保证泄漏累积袋内的气体纯净，并根据目标气体的气体流量，实时确定目标气体体积，在目标气体体积达到预设体积的情况下，控制目标气体置换模块关闭，并控制气泵将泄漏累积袋内的制冷剂输入至各气室内，控制各气室对应的目标光源输入目标光至各气室内，实时接收各气室对应的微音器在测试时段内反馈的光声信号，以便于通过光声效应对制冷剂进行分析，基于各光声信号，确定制冷剂的目标类型、目标类型对应的制冷剂摩尔体积以及制冷剂分子量、测试时段内的起始制冷剂浓度和结束制冷剂浓度，根据起始制冷剂浓度、结束制冷剂浓度、预设体积、制冷剂摩尔体积以及制冷剂分子量，确定测试时段内的制冷剂测试泄漏量，根据制冷剂测试泄漏量、测试时段的测试时间长度、制冷剂对应的测试饱和蒸气压、制冷剂在目标城市中对应的目标饱和蒸气压、大气压力以及目标时间长度，确定目标空调在目标城市中的制冷剂预测泄漏量，实现了提高汽车空调的制冷剂泄漏量进行测试环境下的准确性，并将测试结果向目标城市进行转换和预测，以预测汽车空调在目标城市内的制冷剂泄漏量，提高测试结果的实用性，以便于后续对汽车空调进行把控。
图2是本发明实施例提供的一种汽车空调制冷剂泄漏量预测系统的结构示意图。参见图2，该汽车空调制冷剂泄漏量预测系统具体包括：中央处理单元210、泄漏累积袋220、目标气体置换模块230、气泵控制单元240、气泵250、至少两个气室260、与每个气室对应的目标光源270和微音器280。
中央处理单元210，分别与目标气体置换模块230、气泵控制单元240、各目标光源270和各微音器280相连接，用于执行上述任一实施例所述的汽车空调制冷剂泄漏量预测方法。
泄漏累积袋220，与目标气体置换模块230以及气泵250相连接，用于放置目标空调，并在目标气体置换模块230开启的情况下，进行气体置换，在气泵250开启的情况下，将制冷剂输入至各气室260内。
具体的，泄漏累积袋220具备密封性好、背景干扰低的特征，可容纳不同体积的汽车空调系统（目标空调），以积累汽车空调系统泄漏出的制冷剂。在目标气体置换模块230开启的情况下，泄漏累积袋220内的初始气体会替换为目标气体。在气泵250开启的情况下，泄漏累积袋220内包含制冷剂的气体输入至各气室260内，并在经过检测后回到泄漏累积袋220内。
气泵控制单元240，与气泵250相连接，用于在接收到气泵启动信号的情况下，控制气泵250启动。
具体的，中央处理单元210在确定目标气体体积达到预设体积的情况下，向气泵控制单元240发送气泵启动信号。气泵控制单元240在接收到气泵启动信号的情况下，控制气泵250启动，以使泄漏累积袋220内的气体流向各气室260并流回泄漏累积袋220，形成气路。
每个气室260，与相对应的目标光源270和微音器280相连接，用于接收制冷剂；每个目标光源270，用于向与目标光源270相对应的气室260发射目标光；每个微音器280，用于接收与微音器280相对应的气室260的光声信号，并将光声信号反馈至中央处理单元210。
具体的，泄漏累积袋220内包含制冷剂的气体输入至各气室260内，各气室260接收这些气体，并在对应的目标光源270发射的目标光下，产生光声效应，通过微音器280，接收并反馈各气室260的光声信号至中央处理单元210。
图3是本发明实施例提供的另一种汽车空调制冷剂泄漏量预测系统的结构示意图。参见图3，目标光源270包括红外光源控制单元271、红外光源272、斩波器控制单元273、斩波器274以及与每个气室260相对应的滤光片275，气室260包括透光窗261。
红外光源控制单元271，分别与中央处理单元210和红外光源272相连接，用于在接收到中央处理单元210发出的发光控制信号的情况下，控制红外光源272发射初始光；斩波器控制单元273，分别与中央处理单元210和斩波器274相连接，用于在接收到中央处理单元210发出的斩波控制信号的情况下，控制斩波器274对初始光进行斩波处理，得到斩波光；斩波器274，分别与红外光源272和各气室260对应的滤光片275相连接，用于对红外光源272发射初始光进行斩波处理，并将斩波处理后的斩波光发射至各滤光片275；与每个气室260对应的滤光片275，用于对斩波光进行窄带调制，得到目标光，并将目标光经由气室260的透光窗261发射至气室260内。
其中，红外光源272与红外光源控制单元271由电气控制连接，斩波器274与斩波器控制单元273由电气控制连接，由斩波器控制单元273控制斩波器274运动。
具体的，中央处理单元210向红外光源控制单元271发出发光控制信号，红外光源控制单元271在接收到发光控制信号时，控制红外光源272发射初始光；并且，中央处理单元210向斩波器控制单元273发出斩波控制信号，斩波器控制单元273在接收到斩波控制信号时，控制斩波器274对红外光源272发射初始光进行斩波处理，得到斩波光，并将斩波处理后的斩波光发射至各滤光片275，以通过各滤光片275对斩波光进行窄带调制，得到各目标光，并将各目标光透过各对应的气室260的透光窗261发射至对应的气室260内。
示例性的，一个滤光片275，通过HFC-134a（制冷剂的类型）对应的波长及带宽来检测HFC-134a；另一滤光片275，通过不同的波长及带宽，与HFO-1234yf（制冷剂的类型）对应的波长及带宽来检测HFO-1234yf。
参见图3，汽车空调制冷剂泄漏量预测系统还包括过滤器290，过滤器290分别与泄漏累积袋220和气泵250相连接。
其中，过滤器290，用于在气泵250启动时，对通过气泵250输入至各气室260的制冷剂进行杂质过滤处理。
具体的，通过过滤器290可以对输入至各气室260的包含制冷剂的气体进行粉尘、油污的滤除，以保证各气室260内的清洁，排除不必要的干扰。
参见图3，目标气体置换模块230，包括：目标气体源231以及真空泵232，目标气体源231分别与中央处理单元210和泄漏累积袋220相连接，真空泵232分别与中央处理单元210和泄漏累积袋220相连接。
真空泵232，用于在接收到中央处理单元210发送的真空处理信号时，对泄漏累积袋220进行真空处理，并在接收到中央处理单元210发送的真空停止信号时，关闭真空泵232。
其中，中央处理单元210在检测到泄漏累积袋220达到预设真空条件的情况下向真空泵232发送真空停止信号。真空处理信号是用于控制真空泵232开始运行的信号，真空停止信号是用于控制真空泵232停止运行的信号。
具体的，将目标空调放置在泄漏累积袋220中后，通过中央处理单元210发送的真空处理信号至真空泵232，真空泵232在接收到真空处理信号时开始运行，对真空泵232进行抽真空处理。中央处理单元210在检测到泄漏累积袋220达到预设真空条件的情况下向真空泵232发送真空停止信号。真空泵232在接收到真空停止信号时停止工作。
目标气体源231，用于在接收到中央处理单元210发送的气体输入信号的情况下，向泄漏累积袋220内输入目标气体，并向中央处理单元210实时反馈气体流量，在接收到停止输入信号的情况下，关闭目标气体源231。
其中，中央处理单元210根据气体流量，实时确定目标气体体积，并在目标气体体积达到预设体积的情况下向目标气体源231发送停止输入信号。
具体的，中央处理单元210在真空泵232停止运行后，向目标气体源231发送气体输入信号。目标气体源231在接收到气体输入信号时，向泄漏累积袋220内输入目标气体，并向中央处理单元210实时反馈气体流量。中央处理单元210在确定目标气体体积达到预设体积的情况下，向目标气体源231发送停止输入信号。目标气体源231在接收到停止输入信号时，关闭目标气体源231，以停止继续向泄漏累积袋中输入目标气体。
示例性的，将目标空调放入泄漏累积袋220后，通过中央处理单元210，控制真空泵232和目标气体源231交替工作，将泄漏累积袋220内气体置换为清洁的目标气体（如氮气）。中央处理单元210根据流量计反馈流量数据（目标气体的气体流量），计算充入泄漏累积袋220内的目标气体体积，达到预设体积后，中央处理单元210关闭目标气体置换模块230以及流量计。进一步的，中央处理单元210发送信号至气泵控制单元240和目标光源270，以启动对泄漏累积袋220内气体的检测，并获取光声光谱信号（光声信号）。
示例性的，泄漏积累袋220包括：气体置换口，第一气路口以及第二气路口。气体置换口与目标气体置换模块通过导管连接，导管上安装电磁阀及流量计，电磁阀用于开始或者停止泄漏累积袋内气体置换。目标气体置换模块230，具备目标气体气源231以及真空泵232，通过两者交替工作，将泄漏累积袋内气体全部置换为目标气体，以降低泄漏累积袋内气体的初始背景浓度。泄漏积累袋的第一气路口与气泵250连接，气泵250与各气室260的进气口连接，各气室260的出气口与泄漏积累袋220的第二气路口连接，连接方式可以是通过导管连接，或者其他类型的管路连接，以形成泄漏累积袋220和各气室260之间的回路。
参见图3，汽车空调制冷剂泄漏量预测系统还包括显示装置200，显示装置200与中央处理单元210相连接。
显示装置200，用于从中央处理单元210获取每个气室260对应的光声信号以及与各光声信号对应的制冷剂浓度，并将各光声信号以及各制冷剂浓度对应显示。
具体的，中央处理单元210能够接收每个气室260对应的光声信号，并分析各时间点的光声信号对应的制冷剂浓度。因此，可以将每个气室260对应的光声信号以及与各光声信号对应的制冷剂浓度发送至显示装置200，显示装置200在接收到每个气室260对应的光声信号以及与各光声信号对应的制冷剂浓度后，可以对其进行可视化显示，例如通过折线图等形式直观显示。
可选的，还可以通过显示装置200接收和显示气体置换阶段的目标气体的气体流量和目标气体体积，还可以通过显示装置200接收和显示测试时段内的制冷剂测试泄漏量的变化情况。
需要说明的是，中央处理单元210与斩波器控制单元273、红外光源控制单元271、信号放大单元（图中未示出，分别与微音器280和中央处理单元210相连接，用于对微音器280接收的光声信号进行放大处理）、气泵控制单元240以及显示装置200电气控制连接。初始光可以是红外光，例如为4.5V、1.8A，功率为8W的中红外光。滤光片275为中红外光谱薄膜过滤滤光片。中红外光谱薄膜过滤滤光片为通过薄膜过滤方法使波长为8.3-8.5μm范围的光谱通过的薄膜过滤滤光片。气室260为光声池，可以是谐振式光声池。微音器280为驻极体电容式微音器，驻极体电容式微音器的电容量为10PF、信噪比为56dB,和灵敏度为-42dB。用一束强度可调制的初始光（单色光，如红外光）经过斩波器274调制，然后光谱通过滤光片275，照射到密封于气室260中的微量被测气体样品（包含制冷剂的气体）上，被测气体样品吸收光能，并以释放热能的方式退激，释放的热能使被测气体产生周期性压力波动，这种压力波动可用灵敏的微音器280检测，并通过放大得到光声信号，这就是光声效应。利用光声光谱传感器检测微量的制冷剂浓度就是基于气体吸收光谱后的光声效应。图4为FC-134a的红外吸收光谱图，横轴为波数，单位为cm-1，纵轴为吸收截面，单位为10-19cm2/molecule（分子）。HFC-134a（1,1,1,2-四氟乙烷）选择中心波长8440nm（8.44μm），带宽210nm滤波片275。不同气体有着自己特定的吸收波谱，通过选择不同的目标光源（270）的波长，从而使得只有某种特定气体（类型）产生较大吸收，也就是只有这种类型的气体吸收光能量产生热声波（光声信号），从而可以通过检测热声波的大小来判定该种气体的浓度，同时也实现了气体探测的高选择性。气体吸收的能量与气体在该波长处的吸收系数以及光源强度和气体浓度相关，产生热声波的大小与气体吸收的热量成正比。首先，由红外光源272发射出波长为8W的中红外光谱（初始光），由该中红外光谱作为可调光源给斩波器274，通过斩波器274得到一束强度可调制的光谱（斩波光），该强度可调制的光谱经滤光片后得到波长为8.3-8.5μm的中红外光谱（目标光）。同时，气泵250将泄漏累积袋220中的气体输入到各气室260中，将中红外光谱照（目标光）射到气室260中的气体上，在波长为8.44μm处吸收光能并且通过分子间碰撞以热的方式释放出所吸收的能量，由该能量使气体分子通过无辐射跃迁而将所述光能转化为热能，由热能使气体温度变化并引起压力波动而产生声波，该声波通过配置在气室260内微音器280检测，并得到光声信号。光声信号一方面由外围的信号放大单元放大，放大后由模数信号转换单元（图中未示出）等，将微音器280输出的光声信号转换成数字电信号，数字电信号通过中央处理单元210处理并输出到显示装置200供数据采集，采集的数据经经验公式计算最终得到气体的浓度值，并且在显示装置200上显示出最终检测的气体浓度。另一方面，信号转换单元将光声信号转换成工业4-20mA模拟信号以及数字信号，提供给用户。光声池\气室260是一种封闭容器，进气后，其中将充满气体样品，并放置微音器280。由于光声光谱（光声信号）测量的是样品吸收光能的大小，因而反光、散射光等对测量干扰很小，故光声光谱适于测量吸收光强与入射光强比值很小的弱吸收样品和低浓度样品，非常适合用于检测包含微量的制冷剂的气体样品。
本实施例具有以下技术效果：通过中央处理单元、泄漏累积袋、目标气体置换模块、气泵控制单元、气泵、至少两个气室、与每个气室对应的目标光源和微音器，对目标空调的在测试环境下的制冷剂泄漏量进行测试，并将测试结果转换至目标城市下，提高了测试结果的准确性以及实用性。
需要说明的是，本发明所用术语仅为了描述特定实施例，而非限制本申请范围。如本发明说明书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法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过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。
还需说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案。
Claims (10)
1.一种汽车空调制冷剂泄漏量预测方法，其特征在于，包括：
控制目标气体置换模块，对泄漏累积袋进行气体置换，并根据目标气体的气体流量，实时确定目标气体体积；其中，所述泄漏累积袋内放置目标空调，所述目标空调内包含制冷剂；
在所述目标气体体积达到预设体积的情况下，控制所述目标气体置换模块关闭，并控制气泵将所述泄漏累积袋内的制冷剂输入至各气室内，控制各气室对应的目标光源输入目标光至各气室内，实时接收各气室对应的微音器在测试时段内反馈的光声信号；其中，各所述目标光源分别与各种类型的制冷剂具有对应关系；
基于各所述光声信号，确定所述制冷剂的目标类型、所述目标类型对应的制冷剂摩尔体积以及制冷剂分子量、测试时段内的起始制冷剂浓度和结束制冷剂浓度；
根据所述起始制冷剂浓度、所述结束制冷剂浓度、所述预设体积、所述制冷剂摩尔体积以及所述制冷剂分子量，确定所述测试时段内的制冷剂测试泄漏量；
根据所述制冷剂测试泄漏量、所述测试时段的测试时间长度、所述制冷剂对应的测试饱和蒸气压、所述制冷剂在目标城市中对应的目标饱和蒸气压、大气压力以及目标时间长度，确定所述目标空调在所述目标城市中的制冷剂预测泄漏量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制目标气体置换模块，对泄漏累积袋进行气体置换，并根据目标气体的气体流量，实时确定目标气体体积，包括：
控制所述目标气体置换模块中的真空泵对所述泄漏累积袋进行真空处理，并在达到预设真空条件的情况下控制所述真空泵关闭，控制所述目标气体置换模块中的目标气体源开启，以基于所述目标气体源向所述泄漏累积袋输入所述目标气体；
实时获取所述目标气体的气体流量，根据所述气体流量以及气体输入时间，确定目标气体体积。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标光源包括红外光源、斩波器以及与各气室分别对应的滤光片；所述控制各气室对应的目标光源输入目标光至各气室内，实时接收各气室对应的微音器在测试时段内反馈的光声信号，包括：
控制所述红外光源发射初始光至所述斩波器进行斩波处理，得到斩波光；
针对每个气室，控制所述斩波光通过与所述气室对应的滤光片，得到目标光，并控制所述目标光输出至所述气室中；
在测试时段内，接收所述气室对应的微音器实时反馈所述气室内的光声信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述起始制冷剂浓度、所述结束制冷剂浓度、所述预设体积、所述制冷剂摩尔体积以及所述制冷剂分子量，确定所述测试时段内的制冷剂测试泄漏量，包括：
通过下述公式确定所述测试时段内的制冷剂测试泄漏量：
其中，L测试为测试时段内制冷剂测试泄漏量，Ce为结束制冷剂浓度，Ci为开始制冷剂浓度，V为预设体积，Vm为制冷剂气体制冷剂摩尔体积，m为制冷剂分子量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述制冷剂测试泄漏量、所述测试时段的测试时间长度、所述制冷剂对应的测试饱和蒸气压、所述制冷剂在目标城市中对应的目标饱和蒸气压、大气压力以及目标时间长度，确定所述目标空调在所述目标城市中的制冷剂预测泄漏量，包括：
通过下述公式确定所述目标空调在所述目标城市中的制冷剂预测泄漏量：
其中，L预测为所述目标空调在所述目标城市中的制冷剂预测泄漏量，P测试温度为所述制冷剂对应的测试饱和蒸气压，P目标城市温度为所述制冷剂在所述目标城市中对应的目标饱和蒸气压，P大气为大气压力，t为目标时间长度，T为所述测试时段的测试时间长度。
6.一种汽车空调制冷剂泄漏量预测系统，其特征在于，包括：中央处理单元、泄漏累积袋、目标气体置换模块、气泵控制单元、气泵、至少两个气室、与每个气室对应的目标光源和微音器；其中，
所述中央处理单元，分别与所述目标气体置换模块、所述气泵控制单元、各目标光源和各微音器相连接，用于执行权利要求1-5任一项所述的汽车空调制冷剂泄漏量预测方法；
所述泄漏累积袋，与所述目标气体置换模块以及所述气泵相连接，用于放置目标空调，并在所述目标气体置换模块开启的情况下，进行气体置换，在所述气泵开启的情况下，将所述制冷剂输入至各气室内；
所述气泵控制单元，与所述气泵相连接，用于在接收到所述气泵启动信号的情况下，控制所述气泵启动；
每个所述气室，与相对应的目标光源和微音器相连接，用于接收所述制冷剂；
每个所述目标光源，用于向与所述目标光源相对应的气室发射目标光；
每个所述微音器，用于接收与所述微音器相对应的气室的光声信号，并将所述光声信号反馈至所述中央处理单元。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述目标光源包括红外光源控制单元、红外光源、斩波器控制单元、斩波器以及与每个气室相对应的滤光片，所述气室包括透光窗；其中，
所述红外光源控制单元，分别与所述中央处理单元和所述红外光源相连接，用于在接收到所述中央处理单元发出的发光控制信号的情况下，控制所述红外光源发射初始光；
所述斩波器控制单元，分别与所述中央处理单元和所述斩波器相连接，用于在接收到所述中央处理单元发出的斩波控制信号的情况下，控制所述斩波器对所述初始光进行斩波处理，得到斩波光；
所述斩波器，分别与所述红外光源和各气室对应的滤光片相连接，用于对所述红外光源发射初始光进行斩波处理，并将斩波处理后的斩波光发射至各所述滤光片；
与每个气室对应的滤光片，用于对所述斩波光进行窄带调制，得到目标光，并将所述目标光经由所述气室的透光窗发射至所述气室内。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括过滤器，所述过滤器分别与所述泄漏累积袋和所述气泵相连接；其中，
所述过滤器，用于在气泵启动时，对通过所述气泵输入至各气室的制冷剂进行杂质过滤处理。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述目标气体置换模块，包括：目标气体源以及真空泵，所述目标气体源分别与所述中央处理单元和所述泄漏累积袋相连接，所述真空泵分别与所述中央处理单元和所述泄漏累积袋相连接；其中，
所述真空泵，用于在接收到所述中央处理单元发送的真空处理信号时，对所述泄漏累积袋进行真空处理，并在接收到所述中央处理单元发送的真空停止信号时，关闭所述真空泵；其中，所述中央处理单元在检测到所述泄漏累积袋达到预设真空条件的情况下向所述真空泵发送真空停止信号；
所述目标气体源，用于在接收到所述中央处理单元发送的气体输入信号的情况下，向所述泄漏累积袋内输入所述目标气体，并向所述中央处理单元实时反馈气体流量，在接收到停止输入信号的情况下，关闭所述目标气体源；其中，所述中央处理单元根据所述气体流量，实时确定目标气体体积，并在所述目标气体体积达到预设体积的情况下向所述目标气体源发送停止输入信号。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括显示装置，所述显示装置与所述中央处理单元相连接；其中，
所述显示装置，用于从所述中央处理单元获取每个气室对应的光声信号以及与各所述光声信号对应的制冷剂浓度，并将各所述光声信号以及各所述制冷剂浓度对应显示。
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