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2系统总体设计 2.1.1对直压法和差压法的分析 直接压力法和差压法为目前较为常用的两种方法，他们的测量原理相同，都是在气体泄露会导致被测件内气压变化的条件，基于被测件内压力变化原理进行测量。同时他们之间也存在着很大的差别，对于直接压力法，随着压力的升高，分解能力下降。而检出的时间长受温和变形度影响大，对于不同的测试压力要求，要采用适用压力范围不同的传感器。对于差压法，则不论检测多大压力，均能进行高精度泄露测量检测。因为分解能力高，即使测量时间短也可以高效的检出，因此，通过足够长时间的加压稳定，对由气体温度和变形引起的误差降减少。即使测试压力变化，但由于同时对工件和标准件充气，差压传感器仍能精准工作。 从以上比较不难看出，差压法的精度远高于直接压力法，但由于差压法的结构复杂，而且还必须有一个全密封的标准件来配合使用，给测量带来了很大的不便。同时在价格上也比直接压力法高出了很多。因此在我们对测量精度要求不高时我们还是尽量选用直接压力法，但是当我们对精度有较高的要求时我们应该考虑采用差压法。对于直接压力法和差压法，他们的测量过程基本相似。都是充气、平衡、测量和放气四个过程组成。本文重点以直接压力法为例来介绍气体测漏仪的具体实现过程。图2.1给出了测量的四个阶段被测件内的压力变化。 图2.1直压式气体测漏过程压力曲线 直接压力法检测如图2.2所示。测量的主要分四个过程，即充气过程、平衡过程、测量过程和放气过程。当我们开始时，打开电磁阀1、2对被测件进行充气也就是充气过程，充气过程以设定的压力向被测工件充气，充气阶段结束后，关闭电磁阀1，进入平衡阶段。为了在测量阶段获得可重现的测量条件，检测系统在充气后必须经过一段时间的稳定，以便消除被测腔气流紊乱的误差，以及出检测气体所引起的温度变化。（在被测工件中流通的气体为压缩气体，通过电磁阀时会膨胀，冷却，然后再次被压缩，升温，由于温变化，也导致压力的变化）在平衡阶段电磁阀1关闭，电磁阀2打开。平衡阶段结束时，检测系统内的压力被保存，作为压力的参考值。系统进入测量阶段，如果有气体从被测件泄露出去，必将引起压力下降。在测量阶段，系统通过一段时间的压力的压力降就可以判断工件的泄露程度，这个过程可以以数字形式显示出来。当测量阶段结束后将被测件内的气体放掉，这个阶段为放气阶段。当放气阶段结束后，就完成了一个检测的过程。 图2.2直压式气体测漏原理图 2.3系统的总体结构设计 2.3.1系统总体工作模型 图2.3系统总体工作模型示意图 传统的直压法测漏仪一般不检测温度信号，利用的是平衡阶段的温度信号和压力信号基本平衡，这就大大地限制了系统的精度，本系统将温度信号也采用到系统中，不但提高了系统的进度，同时也实现快速测量提供了有效地依据。另外有传统的直压法测漏仪将压力变送器选择在被测件与自检阀之间，控制器一般选用微机。这就大大提高了仪器的体积和灵活性。本系统采用单片机作为控制器，液晶显示，并将压力变送器的位置选择在充气阀和自检阀之间对外只提供两个标准接口。大大地减小了系统的体积，使仪器使用起来方便灵活。 图2.3所示为基于直接压力阀的气体测漏系统的总体工作模型示意图。现将系统的总体工作情况描述如下：（1）首先打开气源，气体经过过滤器以后变成了纯净的气体，再经过减压阀以后就等于到了一个相对输出稳定的压力输出。此压力输出根据不同的检测对象而不同。（2）单片机上电以后首先选择不同的测试程序进行测试，测试程序的选择主要依据减压阀输出压力的设定和不同被测件的参数不同。进入菜单以后，当接收到启动检测的信号时就打开充气阀和自检阀对工件进行充气，充气时间结束后系统进入平衡等待时间，平衡阶段结束后系统开始采集压力传感器和温度传感器的信号进行检测，系统进入检测阶段，检测阶段结束后系统将检测的结果显示到液晶上并保留结果数据，同时打开排气阀将检测的气体排出。一次完整的检测过程就结束了，系统准备下一次的检测。系统的充气时间，平衡时间和测量时间均由测试程序设定。（3）当检测了一定数量的工件以后就可以选择一段时间检测结果输出送上位机，系统提供了标准的通讯接口。 2.3.2系统的总体框图 图2.4系统总体方框图 图2.3给出的只是系统的一个工作模型，图2.4描述的是系统的实际原理框图。对单片机而言，系统要求检测两路模拟量的输入，同时输出两路开关量，并提供了键盘输入接口，液晶显示输出接口和通讯接口。 2.4本章小结 本章介绍了本系统的设计思想。对直压法和差压法进行分析：差压法测量精度高但差压法测量结构复杂、差压传感器成本高；直压法测量结构简单，但是测量过程容易受外界的干扰而影响系统的精度。本文在直接压力法的基础上结合了单片机控制技术提出了系统总体工作模型和总体框图，并根据原理图分析了传感器，人机界面和串口通讯等关键技