[发明专利]一种基于气体泄漏率测定的承压壳体壁裂缝尺度的检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于气体泄漏率测定的承压壳体壁裂缝尺度的检测装置的检测方法，其特征在于，所述的检测装置包括泄漏响应组件(1)、密闭罩(2)、降压装置(3)、气压检测组件(4)、摄影记录组件(5)、处理组件(6)和显示组件(7)；

所述的密闭罩(2)用于提供密闭的检测环境；所述的降压装置(3)设置在密闭罩(2)的侧面，用于降低密闭罩(2)内的气压；气压检测组件(4)设置在密闭罩(2)的侧面，用于检测密闭罩(2)内的气压，包括圆筒、距离感应器(43)和弹性膜B(41)；圆筒的筒壁与密闭罩(2)密封连接，弹性膜B(41)设于圆筒内端，距离感应器(43)设于圆筒外端，弹性膜B(41)上设有定位点B(42)；所述的泄漏响应组件(1)设于密闭罩(2)内，包括圆筒和弹性膜A(12)，用于通过弹性膜A(12)的形状变化反映待测区域内的气体泄漏率；弹性膜A(12)设置于圆筒的内端，圆筒的外端开口，圆筒的筒壁上开设泄压孔(14)，弹性膜A(12)的外表面设有若干定位点A(13)；

所述的摄影记录组件(5)设于密闭罩(2)的顶面，镜头正对泄漏响应组件(1)圆筒内端的中心位置，用于记录待测区域内的裂纹图像和定位点A(13)位置；

处理组件(6)分别与气压检测组件(4)、摄影记录组件(5)、显示组件(7)连接，用于信息的接收、存储、处理及显示，计算裂缝尺度；

采用上述检测装置的检测方法，步骤如下：

步骤一、将泄漏响应组件(1)的开口端贴合于待测区域；若待测区域存在贯穿开裂面，泄漏气流会引起弹性膜A(12)变形；

步骤二、将密闭罩(2)的开口端贴合于结构表面，将泄漏响应组件(1)包围在内；将摄影记录组件(5)设于泄漏响应组件(1)的正上方，记录弹性膜A(12)上定位点A(13)的位置变化，并记录待测区域内的裂纹图像；

步骤三、摄影记录组件(5)、距离感应器(43)均与处理组件(6)连接，传输记录的信息；通过降压装置(3)降低密闭罩内的气压，气压改变会引起弹性膜B(41)变形；

步骤四、通过气压检测组件(4)中弹性膜B(41)的变形量推算密闭罩(2)内的气压；若密闭罩(2)的覆盖区域有贯穿开裂面，密闭罩(2)内的气压会随着气体的泄漏而回升，当气压回升至设定值时，处理组件(6)记录泄漏响应组件(1)上对应的弹性膜A(12)变形量，推算相应的气体泄漏率，根据记录的两组数据由公式(3)计算待测区域的裂缝开度w；若泄漏响应组件(1)上的弹性膜A(12)始终不发生明显的变形，则认为检测区域内的开裂面未贯穿；

w＝2.4801×10^-4×(2-log_BA)^-4.1152 (3)

其中，P₁₁、P₂₁为第一次的壳壁内外侧气压；P₁₂、P₂₂为第二次的壳壁内外侧气压；Q₁、Q₂为两种不同气压状况下裂缝的泄漏率；

步骤五、利用裂纹图像处理技术，从摄影记录组件(5)记录的待测区域裂纹图像中，获取裂纹长度，将裂纹长度l、公式(3)算得的裂缝开度w以及在一种气压条件下的待测区域的内外侧气压值与相应的泄漏率代入方程(1)，直接计算出裂缝的深度t：

其中，n＝0.133w^-0.243，k＝2.907×10⁷w^1.284；μ表示气体动力粘度；R表示理想气体常数；T表示环境的绝对温度；P₁、P₂表示壳壁开裂处的两侧气压；Q表示裂缝的气体泄漏率；l、w和t分别表示裂缝的长度、开度和深度；

根据裂缝的深度和壳壁的厚度的关系，进一步估算开裂面的倾角；

步骤六、将处理组件(6)的分析结果输出在显示组件(7)上。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述的降压装置(3)两端贯通，包括圆筒和活塞(31)，圆筒的筒壁与密闭罩(2)密封连接。

3.根据权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于，泄漏响应组件(1)、密闭罩(2)均通过密封圈与壳体壁贴合密封，密封圈为弹性材质。