非对称基准物差压检漏系统(1)

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)北京卫星环境工程研究所 作者:孟冬辉

       差压检漏是利用压力变化的原理进行检漏的, 由于差压传感器能够在高静压下测出微小的压力变化, 因此其检漏精度比绝对压力变化检漏精度高。对称基准物差压检漏原理如图1 所示,其中基准是由其它检漏方法确定不漏的, 由于基准物与被测物大小、材料和形状都完全相同, 因此环境温度变化对被测和基准影响完全相同, 差压传感器的测量值直接说明了被测漏率的大小。

对称基准物差压检漏示意图

        非对称基准物差压检漏原理如图2 所示, 由于基准物和被测物不完全对称, 即使在基准和被测都无泄漏的情况下, 当环境温度变化时差压传感器的测量值也会随之发生变化, 为了准确测量出被测物泄漏量, 必须精确测量出基准和被测内气体温度, 根据理想气体状态方程, 从实测差压中减去温度变化引起的差压, 最终得到被测物的漏率。

非对称基准物差压检漏示意图

 

计算公式

        对于非对称基准物差压检漏系统, 差压传感器的实测值包含两部分差压, 一部分是由于泄漏造成的差压, 另一部分是由于基准和被测的温度变化不同造成的差压, 要准确测出被测的泄漏, 必须从实测差压中减去由温度引起的差压。

       测试的初始时刻基准和被测是连通的, 因此二者的压力相同, 用P0 表示, 但此时二者的温度并不一定相同,基准和被测的温度分别用TR0 和TX0 表示。测试的终止时刻, 基准和被测的压力分别变为PRt 和PXt,基准和被测的温度分别变为TRt和TXt。对于基准,在整个测试过程中无泄漏, 其内部气体为等容变化,则

PRt = P0*TRt/TR0(1)

对于被测, 初始时刻其内部气体物质的量为

μ0= P0/RTX0(2)

式中, μ0 为初始时刻被测内气体的物质的量, R为普适气体恒量。

测试过程中泄漏气体的物质的量为

Δμ= ΔP/RTX0(3)

式中, Δμ为测试过程中泄漏气体的物质的量, ΔP为测试过程中由于泄漏引起的差压。

终止时刻被测内部的压力可以表示为

PXt =( μ0 - Δμ) RTXt (4)

终止时刻差压传感器读数可以表示为

ΔPt = PRt- PXt (5)

式中, ΔPt 为测试终止时刻差压传感器实测差压。

将( 2) 式和( 3) 式代入( 4) 式, 再将( 1) 式和( 4) 式代入( 5) 式, 经计算可得

ΔP=ΔPt*TX0/TXt- P0 ( TRtTX0/TR0TXt- 1) (6)

式中等号右边第一项为实测差压, 第二项为温度引起的差压。

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