专利名称：一种气密性检测仪及利用放气过程测试容器内容积的方法
技术领域：
本发明属于容器内容积检测领域，特别涉及一种气密性检测仪及利用放气过程测试容器内容积的方法。
背景技术：
容器的内容积是零件重要特征参数之一，目前容器内容积的测量方法很多，有直接和间接的方法。直接的方法通过尺寸测量，对于容积形状不规则或容积由多个零件组装时，显然这种方法就不适用。间接的方法有通过灌装液体，通过液体的体积反过来测算容器内容积的方法，要求容器的材料耐锈蚀、耐腐蚀的能力较强；有变容的方法，是通过外接或 内接一个已知容积的容器，用阀门与被测量容器连接，通过进气、关阀、开阀，测量动作阀门前后的压力差值和已知容积来计算被测容器的内容积，这种方法受已知容积的大小影响很大，当已知容积与被测容积相差较大时，动作阀门前后的压力差值将变化较小无法分辨。通过专利检索，利用直接或间接测量尺寸测容积的方法，如专利号为ZL00107231. 5——一种球罐容积的测定方法、专利号ZL200810012339. 8——一种基于计算机视觉的铁路罐车容积测量方法、专利申请号200910082541. 2——卧式金属罐容积测量方法及其测量装置；充液体测容积的方法，专利号ZL200810155364. I——一种发动机汽缸盖燃烧室容积测量装置及其测量方法、专利申请号201110108809. 2——弹体药室容积测量方法及其装置；通过比较标准容器与被测容器之间的压差来推算容积的方法，如专利申请号201110152914. 6—基于同步压力测量的汽缸盖容积检测装置及方法，如专利号ZL92105771. 7——测量容器的方法和设备，专利申请号为200910259325. 0——种测量恒压式正压漏孔校准装置变容室容积的方法，这种发明方法的实质与通过气密性测试时变容推算容积的方法类同。公布的发明专利号200410072876. 3，利用充放气过程测试容积的方法中，公开了在充气过程中通过变容的方法推算容积和通过放气过程压力、时间、流量一次性推算容积。而实际放气过程中是非常复杂的过程，受气源温度、环境温度等诸多因素的影响。此外，其建立的物理模型理论上认为流量恒定，事实上流量恒定仅在容器初始压强很高时成立，因此这种发明方法计算的容积误差较大。

发明内容
本发明的目的是提供一种气密性检测仪及利用放气过程测试容器内容积的方法，使得上述提到的缺点得以克服。本发明所用的仪器为在未知容器的放气回路中含有压力传感器的气密性检测仪，对于气密性检测的原理不限。在气密性检测仪通过已知流量特征参数的通口向外界放气时，即当一个未知容积的被测容器通过已知流量特征参数的放气阀向外界放气时，记录被测容器内部放气前的压强Ph、放气不同时刻及其所对应的被测容器内部压强P，通过以下公式得到一系列被测容器内容积值，再利用数据统计处理，得到最终的被测容器的内容积值。本发明所采用的技术方案为一种气密性检测仪及利用放气过程测试容器内容积的方法，其中一种气密性检测仪，包括与微控制器电连接的气密性检测仪气路，特别是所述微控制器包括键盘输入模块、测控模块、显不模块，键盘输入模块输入平衡时间参数，测控模块中装有控制和计算被测容器内容积值的软件；所述气密性检测仪气路包括进气阀、放气阀、压力传感器、温度传感器，其中压力传感器、温度传感器安装连接在被测容器与放气阀之间的气路通道上，进气阀管道连接高压气源；当微控制器中的测控模块控制进气阀打开时，高压气源进入被测容器即进入气密性检测流程，当检测完毕准备放气时，测控模块通过压力传感器、温度传感器采集被测容器 内初始状态下压强Ph和初始温度TH，测控模块控制放气阀打开并开始计时，采集实时状态下即时压强P，记录从放气开始到采集各实时状态压强下所经历的时间t，根据检测各个时刻被测容器内部的即时压强，得到一系列被测容器的内容积值，再利用数据统计处理，得到被测容器最终的内容积值，通过显示模块显示。作为对现有技术的进一步改进，所述进气阀管道连接高压气源，其中高压气源为压缩空气，或为高压纯净氮气；所述气密性检测仪，或为气密性检漏仪。被测容器放气过程可能是亚音速放气，也可能是音速与亚音速放气兼有。音速放气过程，被测容器的内容积计算公式I为
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bJ —1其中，V——被测容器内容积ml ；^—常数I，与高压气源绝热系数有关；6 —常数3，与高压气源绝热系数有关；A-放气回路的有效截面积mm2 ；Th——被测容器内部初始状态下温度K ；Ph——被测容器内部初始状态下压强kPa ；P—实时状态下被测容器内部即时压强kPa ；t—从放气开始到采集实时状态压强下所经历的时间s ；亚音速放气过程，被测容器的内容积计算公式II为
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I Il3UJ UJ Jl W n I UJ JJ其中，V-被测容器内容积ml ；P —常数1，与高压气源绝热系数有关；
Y 一常数2，与高压气源绝热系数有关；A-放气回路的有效截面积mm2 ；Th—被测容器内部初始状态下温度K ；Ph—被测容器内部初始状态下压强kPa ；P。一外界大气压强kPa ；P—实时状态下被测容器内部即时压强kPa ；t一从放气开始到到采集实时状态压强所经历的时间S。一种使用气密性检测仪利用放气过程测试容器内容积的方法，特别是方法流程为 a、启动将微控制器、气密性检测仪气路与高压气源、被测容器连接，通过键盘输入模块设置充气时间、检测压力、平衡时间等参数，启动气密性检测仪；b、充气气密性检测仪的测控模块控制进气阀打开，高压气源经过进气阀及含有压力传感器、温度传感器的管路流入被测容器，同时测控模块采集压力传感器的压强信号;C、达到设定压强判断压强是否达到设定压强？如果没有达到设定压强，继续充气；如果达到设定压强，则停止充气；d、停止充气测控模块控制进气阀关闭；e、平衡静置保持进气阀关闭状态，并开始平衡时间计时；f、达到平衡时间判断压强是否达到设定压强？如果没有达到平衡时间，继续保持平衡静置；如果达到平衡时间，采集初始压强Ph、初始温度TH，准备放气；g、放气打开放气阀，开始计时，采集内部压强P :h、达到大气压强判断采集的内部压强P是否达到大气压强Ptl 如果没有达到大气压强Ptl,则继续放气；如果达到大气压强Ptl,则停止放气；i、停止放气关闭放气阀，停止采集压力传感器、温度传感器信号和计时；j、| >b:计算并判断放气时被测容器内部压强P与大气压强Ptl的比值大于临界
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压力比b 其中临界压力比b为当气流通过放气阀放气时，亚音速流动和音速流动分界放气阀上游管道与下游管道的绝对压力比值；k、音速放气数据(A组)若比值大于临界压力比b，则压强-时刻数据值按照音速放气数据处理，计入A组数据；将A组数据处理后再代入公式I计算；I、亚音速放气数据(B组)若比值不大于临界压力比b，则压强-时刻数据值按照亚音速放气数据处理，计入B组数据；将B组数据处理后再代入公式II计算；m、合并这两组内容积值成一组通过公式I或公式II得到一组内容积值；n、对这组内容积值进行数据统计处理，得到新的一组内容积值
对计算得到的内容积数据组进行均值和均方差运算，计算各个内容积值-各个内容积值的平均值I-各个内容积值的均方差，剔除计算结果为正值的内容积值，得到新的一组内容积值；O、计算新的一组内容积值的平均值，得到被测容器最后的内容积值。本发明的有益效果是其一，本发明是一种气密性检测仪及利用放气过程测试容器内容积的方法，其中一种气密性检测仪，包括与微控制器电连接的气密性检测仪气路。微控制器包括键盘输入模块、测控模块、显示模块，键盘输入模块输入平衡时间参数，测控模块中装有控制和计算被测容器内容积值的软件；气密性检测仪气路包括进气阀、放气阀、压力传感器、温度传感器，其中压力传感器、温度传感器安装连接在被测容器与放气阀之间的气路通道上，其中进气阀管道连接高压气源；
当微控制器中的测控模块控制进气阀打开时，高压气源进入被测容器即进入气密性检测流程，当检测完毕准备放气时，测控模块通过压力传感器、温度传感器采集被测容器内初始状态下压强Ph和初始温度TH，测控模块控制放气阀打开并开始计时，采集实时状态下即时压强P，记录从放气开始到采集各实时状态压强下所经历的时间t，根据检测各个时刻被测容器内部的即时压强，得到一系列被测容器的内容积值，再利用数据统计处理，得到被测容器最终的内容积值，通过显示模块显示。本发明利用气密性检测仪放气回路中原有的压力传感器、温度传感器和放气阀，结合气密性检测仪的放气过程实现被测容器内容积的测量，不需要增添标准比对容积的容器等配件；即本发明是利用气密性检测仪的放气过程实现对被测容器的检测，只要气密性检测仪气路中含有压力传感器和温度传感器，就可以实现本发明。其二，一种使用气密性检测仪利用放气过程测试容器内容积的方法，方法包括启动；充气；停止充气；平衡静置；达到平衡时间，采集初始压强Ph、初始温度TH，准备放气；放
气；达到大气压强；停止放气若比值大于临界压力比b，则压强-时刻数据值按照
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音速放气数据处理，计入A组数据组数据处理后再代入公式I计算；若比值不大于临界压力比b，则压强-时刻数据值按照亚音速放气数据处理，计入B组数据；将B组数据处理后再代入公式II计算；合并这两组内容积值成一组通过公式I或公式II得到一组内容积值；对这组内容积值进行数据统计处理，得到新的一组内容积值对计算得到的内容积数据组进行平均值和均方差运算，计算“I各个内容积值-各个内容积值的平均值I-各个内容积值的均方差”，剔除计算结果为正值的内容积值，得到新的一组内容积值；计算新的一组内容积值的平均值，得到被测容器最后的内容积值。使用气密性检测仪利用放气过程测试容器内容积的方法中，被测容器放气过程可能是亚音速放气，也可能是音速与亚音速放气兼有。本发明是利用气体在放气过程中被测容器内部压强P和时刻t的变化，利用公式I和公式II计算，将音速放气A组数掘和亚音速放气B组数据处理后得到被测容器的内容积值。详见本发明具体实施方式
中实施例的三个附图解释图4是对采样的压强-时刻数据值处理；图5是音速放气A组数据和亚音速放气B组数掘及相关数据；图6是被测容器放气过程完成采集的压强-时刻数据值坐标图。该方法不受被测容器的几何尺寸限制，不仅可测量规则几何体被测容器的内容积值，还可测量不规则几何体被测容器的内容积值。其三，本发明采用高压气源的介质为气体，可避免采用液体等介质可能与被测容器的容积内壁产生化学腐蚀反应，避免被测零件因测量容积造成的二次污染，减少表面处理。在实际生产过程中，对于形状不规则的被测容器经常会采用注水或其它液体的方法测算容器的容积，但液体经常会与被测容器内表面产生化学反应或者影响容器的最终使用，本发明采用气体作为测试介质，洁净、环保，不对容器的内、外表面产生任何污染。本发明可配合气密性检测的同时快速测量被测容器的内容积，效率高，便于设备实现多功能、多参数、自动化检测。节约了成本和检测时间，是一种性价比较高的容器内容积检测发明。



图I为本发明方法所用的气密性检测仪气路、电路连接示意图；图2为本发明方法的内容积测试流程图；图3为本发明实施例所用的差压型气密性检测仪的结构框架图；图4为本发明实施例对采样的压强-时刻数据值处理；图5为本发明实施例的音速放气A组数据和亚音速放气B组数据及相关数据；图6为本发明实施例中被测容器放气过程完成采集的压强-时刻数据值坐标图。
具体实施例方式下面结合附图并通过实施例对本发明的具体实施方式
作进一步地描述图I为本发明方法所用的气密性检测仪气路、电路连接示意图；在图I中，气密性检测仪包括微控制器I、气密性检测仪气路2、高压气源3 ；其中微控制器I由显不模块、测控模块及键盘输入模块组成，键盘输入模块可输入平衡时间等参数，测控模块中装有控制及计算容器内容积的软件，最终的容器内容积值可通过显示模块显示。气密性检测仪气路2包括进气阀、放气阀、压力传感器、温度传感器，其中压力传感器、温度传感器都安装连接在被测容器与放气阀之间的气路通道上，进气阀管道连接高压气源3。高压气源3为压缩空气。图I中双线箭头部分代表气密性检测仪气路2中的气路连接，单线箭头部分代表微控制器I中的测控模块与与气密性检测仪气路2中进气阀、放气阀、压力传感器、温度传感器的电连接。图2为本发明方法的内容积测试流程图；启动(步骤100)将气密性检测仪气路2与高压气源3、被测容器的管线连接好，并保证两两之间连接密封性，通过微控制器I的键盘输入模块设定充气压强和平衡时间，启动气密性检测仪；充气(步骤101)测控模块控制进气阀打开，高压气源3通过进气阀及装有放气阀、压力传感器、温度传感器的管道流到被测容器，同时测控模块采集压力传感器信号；达到设定压强(步骤102)判断是否达到设定压强？如果没有达到设定压强，继续充气；如果达到设定压强，停止充气；停止充气(步骤103)测控模块控制进气阀关闭；平衡静置(步骤104)保持进气阀关闭，使进气阀至被测容器之间的气体稳定，同时测控模块开始对平衡时间开始计时，并通过压力传感器和温度传感器采集被测回路的初始状态下压强Ph及初始温度Th ；达到平衡时间(步骤105)如果没有达到平衡时间，则保持平衡静置状态；如果达到平衡时间，则准备放气；放气(步骤106)测控模块控制放气阀打开，开始计时并采集不·同时刻所对应的被测容器内部压强P ;达到大气压强(步骤107)判断采集被测容器的内部压强P是否达到大气压强Po 如果没有达到大气压强Ptl,则继续放气；如果达到大气压强Ptl,则停止放气；停止放气(步骤108)关闭放气阀，停止采集压力传感器、温度传感器信号和计时；计算并判断被测容器内部压强P与大气压强Ptl的比值大于临界压力比b :(步骤109)其中，临界压力比b为当气流通过放气阀放气时，亚音速流动和音速流动分界的放气阀上游管道与下游管道的绝对压力比值；如果大于临界压力比b，则把数据记为音速放气数据；如果不大于临界压力比b，则把数据记为亚音速放气数据；音速放气数据(A组)(步骤110)被测容器内部压强P与大气压强Ptl的比值大于临界压力比b的压强和时间数据为音速放气数据，记为A组数据；将A组数据做数据处理后再代入公式(I)计算；(步骤111)亚音速放气数据(B组)(步骤112)被测容器内部压强P与大气压强Ptl的比值不大于临界压力比b的压强和时间数据为亚音速放气数据，记为B组数据；将B组数据做数据处理后再代入公式(II)计算(步骤113)合并这两组内容积值成一组(步骤114)根据A组、B组的数据分别代入公式(I)和(II)计算得到一组内容积值对这组内容积值进行数据统计处理，得到新的一组内容积值(步骤115)计算新的一组内容积值的平均值，得到被测容器最后的内容积值(步骤116)
n将计算的一系列被测容器内容积值Vi进行均值g = H和均方差
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J!哺运算；
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if n计算=如果A Vi值为正，将对应的Vi删除从这一系列被测容器内容积值中删除，将得到一组新的被测容器内容积值Vj，对这新的一组被测容器内容积值Vj再
求均值
权利要求
1.一种气密性检测仪，包括与微控制器(I)电连接的气密性检测仪气路(2)，其特征在于 所述微控制器(I)包括键盘输入模块、测控模块、显不模块，键盘输入模块输入平衡时间参数，测控模块中装有控制和计算被测容器内容积值的软件； 所述气密性检测仪气路(2)包括进气阀、放气阀、压力传感器、温度传感器，其中压力传感器、温度传感器安装连接在被测容器与放气阀之间的气路通道上，其中进气阀管道连接高压气源(3)； 当微控制器(I)中的测控模块控制进气阀打开时，高压气源(3)进入被测容器即进入气密性检测流程，当检测完毕准备放气时，测控模块通过压力传感器、温度传感器采集被测容器内初始状态下压强Ph和初始温度TH，测控模块控制放气阀打开并开始计时，采集实时状态下即时压强P，记录从放气开始到采集各实时状态压强下所经历的时间t，根据检测各个时刻被测容器内部的即时压强，得到一系列被测容器的内容积值，再利用数据统计处理，得到被测容器最终的内容积值，通过显示模块显示。
2.根据权利要求I所述一种气密性检测仪，其特征在于所述进气阀管道连接高压气源(3)，其中高压气源(3)为压缩空气，或为高压纯净氮气。
3.根据权利要求I所述一种气密性检测仪，其特征在于所述气密性检测仪，或为气密性检漏仪。
4.一种使用权利要求I所述气密性检测仪利用放气过程测试容器内容积的方法，其特征在于方法流程为 a、启动将微控制器(I)、气密性检测仪气路(2)与高压气源(3)、被测容器连接，通过键盘输入模块设置充气时间、检测压力、平衡时间等参数，启动气密性检测仪； b、充气气密性检测仪的测控模块控制进气阀打开，高压气源(3)经过进气阀及含有压力传感器、温度传感器的管路流入被测容器，同时测控模块采集压力传感器的压强信号; C、达到设定压强判断压强是否达到设定压强？ 如果没有达到设定压强，继续充气； 如果达到设定压强，则停止充气； d、停止充气测控模块控制进气阀关闭； e、平衡静置保持进气阀关闭状态，并开始平衡时间计时； f、达到平衡时间判断压强是否达到设定压强？ 如果没有达到平衡时间，继续保持平衡静置； 如果达到平衡时间，采集初始压强Ph、初始温度TH，准备放气； g、放气打开放气阀，开始计时，采集内部压强P: h、达到大气压强判断采集的内部压强P是否达到大气压强Ptl 如果没有达到大气压强Ptl，则继续放气； 如果达到大气压强Ptl，则停止放气； i、停止放气关闭放气阀，停止采集压力传感器、温度传感器信号和计时； j I &计算并判断放气时被测容器内部压强P与大气压强Ptl的比值大于临界压力比b 其中临界压力比b为当气流通过放气阀放气时，亚音速流动和音速流动分界放气阀上游管道与下游管道的绝对压力比值； k、音速放气数据A组若比值大于临界压力比b，则压强-时刻数据值按照音速放气数据处理，计入A组数据； 将A组数据处理后再代入公式I计算； I、亚音速放气数据B组若比值不大于临界压力比b，则压强-时刻数据值按照亚音速放气数据处理，计入B组数据； 将B组数据处理后再代入公式II计算； m、合并这两组内容积值成一组通过公式I、公式II得到一组内容积值； n、对这组内容积值进行数据统计处理，得到新的一组内容积值 对计算得到的内容积数据组进行均值和均方差运算，计算各个内容积值-各个内容积值的平均值I-各个内容积值的均方差，剔除计算结果为正值的内容积值，得到新的一组内容积值； O、计算新的一组内容积值的平均值，得到被测容器最后的内容积值。
5.根据权利要求4所述一种使用气密性检测仪利用放气过程测试容器内容积的方法，其特征在于所述公式I、公式II分别是 音速放气过程，被测容器的内容积计算公式I为
全文摘要
本发明涉及一种气密性检测仪及利用放气过程测试容器内容积的方法，包括与微控制器电连接的气密性检测仪气路，压力传感器、温度传感器安装在被测容器与放气阀之间的气路通道上，进气阀管道连接高压气源。当微控制器中的测控模块控制进气阀打开时，高压气源进入被测容器即进入气密性检测流程，当检测完毕准备放气时，测控模块通过压力传感器、温度传感器采集被测容器内初始状态下压强PH和初始温度TH，测控模块控制放气阀打开并开始计时，采集实时状态下即时压强P，记录从放气开始到采集各实时状态压强下所经历的时间t，根据检测各个时刻被测容器内部的即时压强，得到一系列被测容器的内容积值，再利用数据统计处理，得到被测容器最终的内容积值。
文档编号G01M3/26GK102721516SQ201210204439
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日
发明者伍先达, 刘梦之, 汪尧, 邢武, 郑勇, 龙飞 申请人:安徽中科智能高技术有限责任公司