本發(fā)明屬于容器整體漏率的測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性容器整體漏率的測量裝置。

背景技術(shù)：

柔性容器一般工作在與外界環(huán)境保持幾十帕到幾百帕的壓差的狀態(tài)下，近年來，以其為系統(tǒng)核心結(jié)構(gòu)的浮空飛艇、充氣膜帳篷手術(shù)室和方艙等大型產(chǎn)品在國防和民用等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，也對相關(guān)的氣密性檢測技術(shù)提出了迫切需求。以浮空飛艇為例，作為臨近空間多功能飛行平臺，已廣泛用于高精度對地觀測、通信中繼、區(qū)域預(yù)警、區(qū)域?qū)Ш降?，它主要依靠大體積柔性囊體的浮力維持空中駐留，具有覆蓋范圍大、有效載荷大、機(jī)動靈活、運(yùn)行成本低等特點(diǎn)。一般工作時內(nèi)部需保持在200-600帕的微正壓狀態(tài)，但由于氣體分子的滲透、材料本身的缺陷，不可避免的存在一定的泄漏。為了保持有效的駐空時間，其氣體密封性能及其測試計(jì)量顯得尤為重要。

目前，國內(nèi)外對于漏率測量方法的研究，仍主要局限于對標(biāo)準(zhǔn)漏孔或剛性容器漏率的測量。對于浮空飛艇這樣的微壓差下的柔性容器整體漏率的測試，行業(yè)內(nèi)主要采用以大氣環(huán)境為壓力基準(zhǔn)的保壓法，根據(jù)囊體內(nèi)外壓差隨時間的變化計(jì)算囊體整體漏率。但測試過程中大氣壓的波動高達(dá)幾百帕，很難保證壓力基準(zhǔn)的準(zhǔn)確穩(wěn)定，同時環(huán)境溫度波動也會對測量結(jié)果產(chǎn)生較大影響。所以在大氣環(huán)境、溫度波動的雙重影響下，保壓法無法保證測量準(zhǔn)確性。因此，急需設(shè)計(jì)一種能精確測量微壓差下柔性容器整體漏率的測量裝置及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了實(shí)現(xiàn)在大氣環(huán)境、溫度波動的雙重影響下，柔性容器整體漏率的準(zhǔn)確測量，本發(fā)明提供一種用于柔性容器整體漏率檢測的測量裝置。

一種用于柔性容器整體漏率檢測的測量裝置包括真空室2、測量室8和基準(zhǔn)室12；

真空室2通過第一閥門3串聯(lián)著測量室8的入口，所述真空室2和測量室8之間設(shè)有第一差壓計(jì)4；測量室8的出口通過第三閥門9串聯(lián)著基準(zhǔn)室12的入口，所述測量室8和基準(zhǔn)室12之間設(shè)有第二差壓計(jì)10；基準(zhǔn)室12的出口通過第五閥門14串聯(lián)著分子泵15和機(jī)械泵16，分子泵15和機(jī)械泵16構(gòu)成抽氣機(jī)組；

所述測量室8的入口通過三通管設(shè)有測量口，所述測量口設(shè)有第二閥門5；

所述基準(zhǔn)室12的出口通過三通管設(shè)有第四閥門13；

所述基準(zhǔn)室12的外部罩設(shè)有恒溫罩11；

用于檢測柔性容器的整體漏率時，將被檢測的柔性容器6安裝連通著第二閥門5；檢測技術(shù)條件：恒溫罩11內(nèi)的溫度為22～24℃、真空室2內(nèi)的壓力為1atm、測量室8內(nèi)的壓力和基準(zhǔn)室12內(nèi)的壓力相同為高于大氣壓500～550帕。

進(jìn)一步限定的技術(shù)方案如下：

所述真空室2上設(shè)有絕壓式真空計(jì)1；所述測量室8上設(shè)有溫度計(jì)7。

所述溫度計(jì)7為溫度控制器UT55A，溫度控制器中的傳感器為鉑電阻傳感器，所述傳感器設(shè)于測量室8的中心位置。

所述測量室8和基準(zhǔn)室12體積相同，真空室2的體積小于測量室8的體積。

所述第一閥門3、第二閥門5、第三閥門9和第五閥門14均為超高真空全金屬角閥。

所述第四閥門13為針閥。

所述恒溫罩11為一個多層絕熱的恒溫箱，用循環(huán)蒸餾水實(shí)現(xiàn)主動恒溫。

所述分子泵15為渦輪分子泵，機(jī)械泵16為隔膜泵。

基于一種用于柔性容器整體漏率檢測的測量裝置的測量方法，操作步驟如下：

(1)檢測測量裝置的總體積V_c，所述總體積V_c為測量室8體積以及與測量室8聯(lián)接的管道體積之和；

(2)測量未添加柔性容器時的本底泄漏差壓Δp₀；

(3)測量添加柔性容器時的泄漏差壓Δp₁；

(4)計(jì)算被檢測的柔性容器的整體漏率Q。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面：

1.本發(fā)明通過添加恒溫容器取代大氣環(huán)境作為柔性容器壓強(qiáng)變化的參考基準(zhǔn)，因?yàn)闇囟群愣梢员ＷC基準(zhǔn)室在測量過程中壓強(qiáng)不變，利用溫度計(jì)對柔性容器的溫度進(jìn)行精確測量，并根據(jù)熱力學(xué)方程進(jìn)行溫度補(bǔ)償，修正泄漏差壓，消除柔性容器整體漏率測量過程中出現(xiàn)的大氣環(huán)境、溫度波動的影響，提高漏率測量精度。

2.本發(fā)明操作方便，裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于拆卸和攜帶，并且可以實(shí)現(xiàn)壓力和溫度的連續(xù)采集和記錄，避免人工讀數(shù)帶來的誤差。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明用于檢測的使用狀態(tài)圖。

上圖中序號：1-絕壓計(jì)、2-真空室、3-第一閥門、4-第一差壓計(jì)、5-第二閥門、6-柔性容器、7-溫度計(jì)、8-測量室、9-第三閥門、10-第二差壓計(jì)、11-恒溫罩、12-基準(zhǔn)室、13-第四閥門、14-第五閥門、15-分子泵、16-機(jī)械泵。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。

參見圖1，一種用于柔性容器整體漏率檢測的測量裝置包括真空室2、測量室8和基準(zhǔn)室12；真空室2上安裝有絕壓式真空計(jì)1；測量室8上安裝有溫度計(jì)7，溫度計(jì)7為橫河溫度控制器UT55A，其中的傳感器為鉑電阻傳感器，傳感器安裝于測量室8的中心位置。真空室2的材質(zhì)、測量室8的材質(zhì)和基準(zhǔn)室12的材質(zhì)均為不銹鋼；真空室2體積為1×10^-3m³；測量室8和基準(zhǔn)室12體積相同，體積為2×10^-3m³。

真空室2通過第一閥門3串聯(lián)著測量室8的入口，真空室2和測量室8之間接有第一差壓計(jì)4；測量室8的出口通過第三閥門9串聯(lián)著基準(zhǔn)室12的入口，測量室8和基準(zhǔn)室12之間接有第二差壓計(jì)10；第二差壓計(jì)10也為差壓變送器，用于測量測量室8和基準(zhǔn)室12之間的壓差變化。基準(zhǔn)室12的出口通過第五閥門14串聯(lián)著分子泵15和機(jī)械泵16，分子泵15和機(jī)械泵16構(gòu)成抽氣機(jī)組；分子泵15為渦輪分子泵，機(jī)械泵16為隔膜泵。

測量室8的入口通過三通管設(shè)有測量口，所述測量口設(shè)有第二閥門5；基準(zhǔn)室12的出口通過三通管設(shè)有第四閥門13。

第一閥門3第二閥門5、第三閥門9和第五閥門14均為超高真空全金屬角閥，第四閥門13為針閥。

基準(zhǔn)室12的外部罩設(shè)安裝有恒溫罩11，恒溫罩11為一個多層絕熱的恒溫箱，用循環(huán)蒸餾水實(shí)現(xiàn)主動恒溫。

用于檢測柔性容器的整體漏率時的檢測技術(shù)條件：恒溫罩11內(nèi)的溫度為23℃、真空室2內(nèi)的壓力為1atm、測量室8內(nèi)的壓力和基準(zhǔn)室12內(nèi)的壓力相同為高于大氣壓500帕。

檢測操作步驟如下：

(1)檢測測量裝置的總體積V_c

總體積V_c為為測量室8體積以及與測量室8聯(lián)接的管道體積之和。

具體操作如下：關(guān)閉第二閥門5、第四閥門13，打開其他閥門，啟動抽氣機(jī)組對整個裝置抽真空；關(guān)閉第一閥門3、第五閥門14，由打開的第四閥門13向裝置內(nèi)充入高純氮?dú)?；?dāng)測量室8內(nèi)的壓力達(dá)到1000Pa時；關(guān)閉第三閥門9和第四閥門13，打開第五閥門14，啟動抽氣機(jī)組對基準(zhǔn)室12抽真空，記錄第二差壓計(jì)10此時的讀數(shù)p₀；打開第一閥門3，穩(wěn)定后記錄第二差壓計(jì)10的讀數(shù)p₁。

(2)測量未用于檢測時的裝置本底泄漏差壓Δp₀；

具體操作如下：關(guān)閉第二閥門5、第四閥門13，打開其他閥門，啟動抽氣機(jī)組對整個裝置抽真空；關(guān)閉第五閥門14，打開第四閥門13，向裝置內(nèi)充入高純氦氣；當(dāng)絕壓式真空計(jì)7的讀數(shù)達(dá)到1atm時，關(guān)閉第一閥門3，繼續(xù)向裝置內(nèi)充氦氣，直到第一差壓計(jì)4讀數(shù)為500Pa時停止充氣；待氣體平衡后，關(guān)閉第三閥門9，記錄第二差壓計(jì)10的讀數(shù)、溫度計(jì)7的讀數(shù)隨時間的變化數(shù)值；共記錄30組數(shù)據(jù)，相鄰數(shù)據(jù)之間的記錄間隔時間為5分鐘，記錄30組數(shù)據(jù)的時間為2.5小時。

(3)測量添加柔性容器時的泄漏差壓Δp₁；

參見圖2，將被檢測的柔性容器6安裝連接于第二閥門5。關(guān)閉第二閥門5、第四閥門13，打開其他閥門，啟動抽氣機(jī)組對整個裝置抽真空；關(guān)閉第五閥門14，打開第二閥門5，打開第四閥門13，向裝置內(nèi)充入高純氦氣；當(dāng)絕壓式真空計(jì)7的讀數(shù)達(dá)到1atm時，關(guān)閉第一閥門3，繼續(xù)向裝置內(nèi)充氦氣，直到第一差壓計(jì)4讀數(shù)為500Pa時停止充氣；待氣體平衡后，關(guān)閉第三閥門9，記錄第二差壓計(jì)10的讀數(shù)、溫度計(jì)7的讀數(shù)隨時間的變化數(shù)值；共記錄30組數(shù)據(jù)，相鄰數(shù)據(jù)之間的間隔時間為5分鐘，記錄30組數(shù)據(jù)的時間為2.5小時。

(4)計(jì)算被檢測的柔性容器的整體漏率Q。

(4.1)總體積V_c為測量室8體積和測量室8外周管道體積之和。

式(1)中，V_r是真空室2的體積。

(4.2)計(jì)算未用于檢測時的裝置本底泄漏差壓Δp₀為：

式(2)中，Δp_t0為裝置本底泄漏差壓測量結(jié)束時第二差壓計(jì)10的讀數(shù)，T_w0,0和T_wt,0分別為溫度計(jì)7的開始和結(jié)束時的讀數(shù)，p_0,0為測量開始前測量室中的氣體壓力值。

(4.3)漏率測量時需考慮測量測量室8、管道的總體積V_c，則被測物的實(shí)際體積V為：

V＝V_c+V_f (3)

式(3)中，V_f是柔性容器6的體積。

檢測柔性容器6時，泄漏差壓Δp₁為：

式(4)中，Δp_t1為測量結(jié)束時第二差壓計(jì)10的讀數(shù)，T_w0,1和T_wt,1分別為溫度計(jì)7的開始和結(jié)束時的讀數(shù)，p_0,1為測量開始前柔性容器中的氣體壓力值。

(4.4)柔性容器6的整體漏率Q為：

式(5)中，Δt₀和Δt₁分別為Δp₀和Δp₁的測量時間。

實(shí)施例2

用于檢測柔性氣囊6。

測量裝置的結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1。具體測量操作步驟同實(shí)施例1，步驟(1)-(3)得到的數(shù)據(jù)如下：

(1)檢測測量裝置的總體積V_c為：

其中實(shí)施例中的V_r是真空室2的體積：V_r＝1×10^-3m³，p₀是膨脹前第二差壓計(jì)10的讀數(shù)：p₀＝1000Pa，p₁是膨脹后第二差壓計(jì)10的讀數(shù)：p₁＝686Pa，計(jì)算總體積為：

(2)計(jì)算未用于檢測時的裝置本底泄漏差壓Δp₀為：

其中實(shí)施例中的p_0,0是測量開始前測量室中的氣體壓力值：p_0,0＝101825Pa，Δp_t0為本底泄漏差壓測量結(jié)束時第二差壓計(jì)10的讀數(shù)：Δp_t0＝35Pa，T_w0,0和T_wt,0分別為溫度計(jì)7的開始和結(jié)束時的讀數(shù)：T_w0,0＝298.10K，T_wt,0＝298.01K，計(jì)算未用于檢測時的裝置本底泄漏差壓Δp₀為：

(3)漏率測量時需考慮測量測量室8、管道的總體積V_c，則被測物的實(shí)際體積V為：

V＝V_c+V_f (3)

其中實(shí)施例中的V_f是柔性氣囊6的體積：V_f＝5×10^-2m³，計(jì)算被測物的實(shí)際體積V為：

V＝V_c+V_f＝2.185×10^-3+5×10^-2＝5.2185×10^-2m³

檢測柔性氣囊6時，泄漏差壓Δp₁為：

其中實(shí)施例中的p_0,1是測量開始前柔性容器中的氣體壓力值：p_0,1＝101825Pa，Δp_t1為測量結(jié)束時第二差壓計(jì)10的讀數(shù)：Δp_t1＝55Pa，T_w0,1和T_wt,1分別為溫度計(jì)7的開始和結(jié)束時的讀數(shù)：T_w0,1＝298.15K，T_wt,1＝298.03K，計(jì)算未用于檢測時的裝置本底泄漏差壓Δp₁為：

(4)計(jì)算被測物柔性容器的整體漏率Q如下：

柔性容器6的整體漏率Q為：

其中實(shí)施例中的Δt₀和Δt₁分別為Δp₀和Δp₁的測量時間：Δt₀＝9000s，Δt₁＝9000s，計(jì)算柔性氣囊6的整體漏率Q為：

以上所述，僅為本發(fā)明的兩個具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求所述的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。