非對(duì)稱(chēng)基準(zhǔn)物差壓檢漏系統(tǒng)

2008-11-17 孟冬輝北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所

差壓檢漏是利用壓力變化的原理進(jìn)行檢漏的, 由于差壓傳感器能夠在高靜壓下測(cè)出微小的壓力變化, 因此其檢漏精度比絕對(duì)壓力變化檢漏精度高。對(duì)稱(chēng)基準(zhǔn)物差壓檢漏原理如圖1 所示,其中基準(zhǔn)是由其它檢漏方法確定不漏的, 由于基準(zhǔn)物與被測(cè)物大小、材料和形狀都完全相同, 因此環(huán)境溫度變化對(duì)被測(cè)和基準(zhǔn)影響完全相同, 差壓傳感器的測(cè)量值直接說(shuō)明了被測(cè)漏率的大小。

非對(duì)稱(chēng)基準(zhǔn)物差壓檢漏原理如圖2 所示, 由于基準(zhǔn)物和被測(cè)物不完全對(duì)稱(chēng), 即使在基準(zhǔn)和被測(cè)都無(wú)泄漏的情況下, 當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)差壓傳感器的測(cè)量值也會(huì)隨之發(fā)生變化, 為了準(zhǔn)確測(cè)量出被測(cè)物泄漏量, 必須精確測(cè)量出基準(zhǔn)和被測(cè)內(nèi)氣體溫度, 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程, 從實(shí)測(cè)差壓中減去溫度變化引起的差壓, 最終得到被測(cè)物的漏率。

計(jì)算公式

對(duì)于非對(duì)稱(chēng)基準(zhǔn)物差壓檢漏系統(tǒng), 差壓傳感器的實(shí)測(cè)值包含兩部分差壓, 一部分是由于泄漏造成的差壓, 另一部分是由于基準(zhǔn)和被測(cè)的溫度變化不同造成的差壓, 要準(zhǔn)確測(cè)出被測(cè)的泄漏, 必須從實(shí)測(cè)差壓中減去由溫度引起的差壓。

測(cè)試的初始時(shí)刻基準(zhǔn)和被測(cè)是連通的, 因此二者的壓力相同, 用P0 表示, 但此時(shí)二者的溫度并不一定相同,基準(zhǔn)和被測(cè)的溫度分別用TR0 和TX0 表示。測(cè)試的終止時(shí)刻, 基準(zhǔn)和被測(cè)的壓力分別變?yōu)镻Rt 和PXt,基準(zhǔn)和被測(cè)的溫度分別變?yōu)門(mén)Rt和TXt。對(duì)于基準(zhǔn),在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中無(wú)泄漏, 其內(nèi)部氣體為等容變化,則

PRt = P0*TRt/TR0(1)

對(duì)于被測(cè), 初始時(shí)刻其內(nèi)部氣體物質(zhì)的量為

μ0= P0/RTX0(2)

式中, μ0 為初始時(shí)刻被測(cè)內(nèi)氣體的物質(zhì)的量, R為普適氣體恒量。

測(cè)試過(guò)程中泄漏氣體的物質(zhì)的量為

Δμ= ΔP/RTX0(3)

式中, Δμ為測(cè)試過(guò)程中泄漏氣體的物質(zhì)的量, ΔP為測(cè)試過(guò)程中由于泄漏引起的差壓。

終止時(shí)刻被測(cè)內(nèi)部的壓力可以表示為

PXt =( μ0 - Δμ) RTXt (4)

終止時(shí)刻差壓傳感器讀數(shù)可以表示為

ΔPt = PRt- PXt (5)

式中, ΔPt 為測(cè)試終止時(shí)刻差壓傳感器實(shí)測(cè)差壓。