准平衡态下的流量式泄漏检测容积补偿研究

　　0　引言

　　传统的流量式泄漏检测方法将层流元件置于气源与被测容器之间，在充分加压后通过检测层流元件两端差压来推导泄漏量，由于差压传感器高压端直接与气源相连，因此，气源压力波动会直接影响检测精度与测试稳定性[1-3]。并联型流量式检测以零泄漏的基准容器取代传统检测回路中测试阶段的气源，充气完毕后通过电磁阀将检测回路(包括基准容器、被测容器、层流管、差压传感器)与气源隔离。并联检测回路的设计不仅有效隔离了气源压力扰动，且对充气过程引起的气体温度效应具有一定的补偿作用[4]。由于基准容器容积有限，检测回路与气源隔离后，被测容器端的气体泄漏，会使得两容器压力持续降低，使系统处于一种动态的准平衡过程。

　　实验研究表明，并联型流量式气密性检测结果不再是差压信号的一元函数，泄漏量与差压及容器容积密切相关。因此，传统的流量式泄漏检测模型不再适用于新型并联检测回路，探讨基准容器容积与泄漏量的内在关系，建立适用于流量式泄漏检测的容积补偿模型，对研制开发新型检漏设备具有重要的理论意义和实用价值。

　　1  检测过程描述

　　流量式气密性检测原理如图1所示。并联型流量式泄漏检测差压示意图如图2所示。实验过程中通过与被测容器相连的微流量调节阀模拟末端气体泄漏，采用国家计量局现行的气泡法作为泄漏量标定依据。检测开始，为基准容器与被测

　　容器同时充入设定的压力气体，充气结束时刻，基准容器与被测容器内的压力同为设定的充气压力，差压为零。充气过程结束后，通过阀门将基准容器、被测容器、层流元件及差压传感器所构成的末端检测系统与气源隔离，此时，由于被测容器存在泄漏，使其系统内的气体质量开始减小，从而在基准容器与被测容器间逐渐建立压力差，压缩空气在压差作用下经层流管由基准容器流向被测容器，该过程为差压逐渐增大的动态过程。当层流管流场建立后，其两端呈现差压稳定的准平衡状态。在准平衡状态下，由于被测端存在泄漏，系统与外界始终存在着能量与质量的交换，因此，随着时间的推移，两容器内的压力必然与外界的大气压力相等，层流管差压也随之消失。当被测对象为微量压力泄漏时，系统内差压与压力下降是一个极为缓慢的过程，由于检测时间一般较短(差压信号检测一般在数秒内完成)，因此，检测阶段可将差压视为稳态信号，将检测过程作为准平衡状态处理。差压信号检测完毕后，通过电磁阀控制气路将系统内气体排出，差压也随之归零。