[发明专利]一种用于检测涡旋式空调压缩机微小泄漏的装置和方法

权利要求书

1.一种用于检测涡旋式空调压缩机微小泄漏的装置，其特征在于，包括吸音箱(1)，所述吸音箱(1)的内部设有用于放置待检测的涡旋式空调压缩机(2)的腔体、以及用于检测由涡旋式空调压缩机(2)发出的超声波信号的若干超声波接收器(3)，所述超声波接收器(3)的输出端与一数据采集卡(5)连接，数据采集卡(5)通过USB接口与计算机(6)连接；

所述吸音箱(1)包括吸音箱体(10)、以及与其配合的吸音箱盖(9)；

在所述吸音箱体(10)的底部固定设置有支撑架(12)，支撑架(12)用于放置涡旋式空调压缩机(2)；在吸音箱体(10)的侧壁上设有若干龙骨(11)和吸音棉(13)，在吸音箱体(10)内还设有若干吸音板(7)和吸引毛毡(8)；

在检测状态下，若放置在支撑架(12)上的涡旋式空调压缩机(2)存在细小缝隙，则内外压差使得泄漏的气体产生超声波，超声波接收器(3)接受超声波信号，传输给数据采集卡(5)处理，然后传输给计算机(6)判断存在泄漏；

微小泄漏的检测方法如下：

1)将待检测的涡旋式空调压缩机(2)放置到预设在吸音箱(1)中心位置处的支撑架(12)上，然后将一个超声波接收器(3)布置在吸音箱(1)底部的一个角落处，并以该超声波接收器(3)的安装处为原点，记为(x₁,y₁,z₁,t₁)，建立XYZ坐标系；然后在XYZ坐标系的X、Y和Z轴上分别设置一超声波接收器(3)，分别记为(x₂,y₂,z₂,t₂)、(x₃,y₃,z₃,t₃)和(x₄,y₄,z₄,t₄)；

2)将上述四个超声波接收器(3)的输出端与数据线的一端连接，数据线的另一端穿过开设在吸音箱(1)的侧壁上的通孔后与数据采集卡(5)连接，所述数据采集卡(5)通过USB接口与计算机(6)连接；最后将充入氮气的涡旋式空调压缩机(2)放置于吸音箱体(10)内的支撑架(12)上，并盖上吸音箱盖(9)；

3)由于涡旋式空调压缩机(2)内充满氮气,其内部压强大于外部压强，若涡旋式空调压缩机(2)有漏孔，氮气会从漏孔冲出；当漏孔尺寸较小且雷诺数较高时，冲出气体就会形成湍流，湍流在漏孔附近会产生声波,当漏孔很小且声波频率大于20kHz时,会产生空载超声波；

4)空载超声波被四个超声波接收器(3)接收，并通过数据线发送给数据采集卡(5)和计算机(6)；

设漏孔的位置坐标为(x,y,z,t)，布置在原点处的超声波接收器(3)与漏孔的距离有两种表达方式：S＝V_声×(t₁-t)和令两式相等，则有

(V_声×(t₁-t))²＝(x₁-x)²+(y₁-y)²+(z₁-z)²；

同理可得另外三个超声波接收器(3)与的漏孔的距离关系分别为：

(V_声×(t₂-t))²＝(x₂-x)²+(y₂-y)²+(z₂-z)²；

(V_声×(t₃-t))²＝(x₃-x)²+(y₃-y)²+(z₃-z)²；

(V_声×(t₄-t))²＝(x₄-x)²+(y₄-y)²+(z₄-z)²；

由于四个超声波传感器(3)的坐标参数已知，时间t由超声波传感器接收到超声波信号而确定，根据上述公式计算机(6)将数据采集卡(5)中传输过来的信号进行计算得出漏孔的位置；

设泄漏设定值为q_设，当泄漏位置确定后，超声波传感器(3)与泄漏孔的距离随即确定，测量距离用d(mm)表示，利用超声波传感器(3)可测得该位置处的泄漏超声的声压级，用l(dB)表示；

根据流量和声压级值以及测量距离的关系拟合函数如下：

q_v＝a₀+a₁l¹+a₂l²+a₃d¹+a₄d²+a₅dl

在函数中，系数a₀＝66.341，a₁＝-1.1225×10^-2，a₂＝-6.451×10^-3，a₃＝2.366×10^-2，a₄＝-8.72×10^-3，a₅＝-6.12×10^-2；

经计算机(6)处理后可获得4组流量值，随后取平均值q_v均再与泄漏设定值q_设比较，若大于泄漏设定值q_设，则计算机(6)输出泄漏警告。