非對稱基準物差壓檢漏系統

2008-11-17 孟冬輝北京衛星環境工程研究所

差壓檢漏是利用壓力變化的原理進行檢漏的, 由于差壓傳感器能夠在高靜壓下測出微小的壓力變化, 因此其檢漏精度比絕對壓力變化檢漏精度高。對稱基準物差壓檢漏原理如圖1 所示,其中基準是由其它檢漏方法確定不漏的, 由于基準物與被測物大小、材料和形狀都完全相同, 因此環境溫度變化對被測和基準影響完全相同, 差壓傳感器的測量值直接說明了被測漏率的大小。

非對稱基準物差壓檢漏原理如圖2 所示, 由于基準物和被測物不完全對稱, 即使在基準和被測都無泄漏的情況下, 當環境溫度變化時差壓傳感器的測量值也會隨之發生變化, 為了準確測量出被測物泄漏量, 必須精確測量出基準和被測內氣體溫度, 根據理想氣體狀態方程, 從實測差壓中減去溫度變化引起的差壓, 最終得到被測物的漏率。

計算公式

對于非對稱基準物差壓檢漏系統, 差壓傳感器的實測值包含兩部分差壓, 一部分是由于泄漏造成的差壓, 另一部分是由于基準和被測的溫度變化不同造成的差壓, 要準確測出被測的泄漏, 必須從實測差壓中減去由溫度引起的差壓。

測試的初始時刻基準和被測是連通的, 因此二者的壓力相同, 用P0 表示, 但此時二者的溫度并不一定相同,基準和被測的溫度分別用TR0 和TX0 表示。測試的終止時刻, 基準和被測的壓力分別變為PRt 和PXt,基準和被測的溫度分別變為TRt和TXt。對于基準,在整個測試過程中無泄漏, 其內部氣體為等容變化,則

PRt = P0*TRt/TR0(1)

對于被測, 初始時刻其內部氣體物質的量為

μ0= P0/RTX0(2)

式中, μ0 為初始時刻被測內氣體的物質的量, R為普適氣體恒量。

測試過程中泄漏氣體的物質的量為

Δμ= ΔP/RTX0(3)

式中, Δμ為測試過程中泄漏氣體的物質的量, ΔP為測試過程中由于泄漏引起的差壓。

終止時刻被測內部的壓力可以表示為

PXt =( μ0 - Δμ) RTXt (4)

終止時刻差壓傳感器讀數可以表示為

ΔPt = PRt- PXt (5)

式中, ΔPt 為測試終止時刻差壓傳感器實測差壓。