[发明专利]一种密闭容器的容积标定系统及方法

说明书

技术领域

 本发明属于辐射防护与环境保护技术领域，具体涉及一种密闭容器的容积标定系统及方法，特别适用于工作压力要求限定于80kPa~120kPa范围内精密容器的容积标定。

背景技术

在核工业、航空航天及精密武器生产领域，通常采用各类特殊材料贮存容器密封贮存试验产品进行长期性能考察。为评估密封贮存容器内有机、无机及放射性气氛对存储产品性能的影响，需定期检测贮存容器内某些敏感气氛物质的含量和总量，因而容器容积是检测所需的必要参数。针对内部结构复杂、形状不规则、材料特殊、不能填充液体等类型的特材贮箱容器，常规容积测量方法如充液称重法、恒压气体置换法、定量充气膨胀法、压力激励法等存在测量装置过于复杂、测量精度不够、或方法本身无法应用等问题。目前，中国专利文献数据库公开了一项名称为《一种简易的容器体积精确标定方法》（专利号：CN200510046319.9）的发明专利，采用氦气作为标定气体，根据氦气的MBWR方程和质量守恒定律建立以体积为未知数的二元一次方程，通过多组数据求解可以计算出容器的体积值。中国专利文献数据库公开的另一项发明专利名称为《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》（专利号：CN201210204439），该发明专利采用高压气源对被测容器进行充气，通过传感器采集放气过程中的即时压强、温度等参数，经数据处理得到容器容积值。此外，《一种利用管路空间测量容器容积的装置及方法》（专利号：CN201220500651），该专利中利用抽气系统和标准体积实现被测容器的容积测量。但上述专利在操作过程中需要将被测容器抽气至高真空度条件或者向被测容器内充气至可达几个兆帕的高压力状态，这样的压力条件可能导致精密容器内部材料或构件的损坏，因而不能适用于工作压力要求介于80kPa~120kPa的各类精密贮存容器内空间容积的标定。

发明内容

为了弥补已有技术针对形状不规则、内部结构复杂、材料特殊、不能填充液体、工作压力要求介于80kPa~120kPa的精密容器复杂内空间容积标定的不足，本发明提供了一种密闭容器的容积标定系统及方法，能够实现在限定压力范围内根据抽取精密待测容器内气体的累积流量变化和压降变化通过线性回归法数据处理来计算容器的内空间容积，特别适用于工作压力要求限定于80kPa~120kPa范围内精密容器的容积标定。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的一种密闭容器的容积标定系统，其特点是，所述系统包括阀Ⅰ、压力传感器、流量传感器、阀Ⅱ、真空泵、压力显示器、流量显示控制器；其连接关系是，待测容器的出气口与阀Ⅰ的一端连接，阀Ⅰ的另一端通过接头Ⅰ与软管Ⅰ的一端连接，软管Ⅰ的另一端与接头Ⅱ的一端连接，接头Ⅱ的另一端通过气管依次与压力传感器、流量传感器、阀Ⅱ和接头Ⅲ连接，接头Ⅲ的另一端通过软管Ⅱ与真空泵的进气口连接；压力传感器通过信号线与压力显示器连接；流量传感器通过信号线与流量显示控制器连接。

本发明的一种密闭容器的容积标定方法，其特征是包括如下步骤：

a）开启阀Ⅰ，使待测容器与管路内初始压力保持平衡，此时记为初始气压P；

b）通过流量显示控制器设定抽气流速，启动真空泵的开关，开启阀Ⅱ开始抽取气体；通过流量传感器测定抽取出气体的累积流量和抽气流速；

c）抽气过程中，通过压力传感器测定待测容器内的气体压力；当压力显示器读数低至P₁附近时，迅速关闭阀Ⅱ，待压力显示器读数稳定后，记录此时压力P₁的精确数值和累积流量值ΔV₁；

d）打开阀Ⅱ，继续抽取气体，重复上述步骤c）过程数次，得到一系列抽气过程中待测容器内压力P₁、P₂、…、P_n和分别对应的累积流量值ΔV₁、ΔV₂、…、ΔV_n；

e）根据得到的待测容器内压力值P₁、P₂、…、P_n，计算出对应的待测容器内的压降值ΔP₁、ΔP₂、…、ΔP_n，即ΔP_n=P- P_n。绘制ΔP-ΔV图，对数据进行线性回归法拟合，得到关系式                                               ；其中，a、b为线性拟合关系式的系数；