专利名称：压力泄漏的测定方法
技术领域：
本发明涉及一种压力泄漏的测定方法，尤其是向被测工件的内部和用于测定参照的密闭空间中导入规定压力的高压气体，由测量在此之后的两者间的压差变化测定被测工件产生的压力泄漏的压力泄漏测定方法。
为了测量汽车发动机用铸造毛坯等的密封性，一般采用的方法是从空气压缩机等高压气源向被测工件的内部导入压缩空气等高压气体，测定被测工件产生的压力泄漏。
此时，由压力传感器测量被测工件内部压力的绝对值，由该测量值测定压力泄漏，这种方式因受压力传感器测量精度的限制，不能进行高精度的压力泄漏的测定。因此开发了这样的测定方法，就是预备与被测工件独立的密闭空间-测定用校对装置(以下简称“校对装置”)，作为进行高精度的压力泄漏测定的装置，通过压差检测仪连接该校对装置和被测工件，由检测两者间的压差变化，测定被测工件产生的压力泄漏。
在依据这样的压差测量而实现的压力泄漏测定方法的具体例子方面，有例如特开平4-221733号公报所记载的压力泄漏测定装置的发明。至于该公报里所记载的技术，是通过压差检测仪，连接几乎与被测工件形状相同、容积相同的测定用校对装置和被测工件。然后向被测工件和校对装置中导入压缩空气，由测量达到测定压力时点之后的压差值的时效变化，进行被测工件产生的压力泄漏的测定。
另外还开发了密闭管道的一部分，替代几乎与被测工件形状相同、容积相同的测定用校对装置，由比较该密闭部分和被测工件的压差进行压力泄漏测定的方法。
在测量被测工件的内部压力和校对装置的内部压力的压差的情况下，一般认为，被测工件的内部压力和校对装置的内部压力相等时，停止高压气体的导入，然后直接测量两者之间产生的压差，然而实际上这是不行的。
通常导入校对装置的高压气体，大多是虽然1个被测工件的测定结束了，也并不将其释放于大气。这是因为没有必要将其释放于大气当中，另外是因为若每次测定将其释放于大气当中的话，高压气体被白白浪费掉了。但是对于被测工件而言，当将已经测定结束的被测工件从测定装置上拆卸下来时，高压气体将被释放于大气当中，然后重新将高压气体导入想要测定的被测工件中。此时，因被测工件中存在着一般空气，所以该空气被加压、绝热压缩、温度升高。因此，当规定压力的高压气体被导入被测工件和校对装置时，被测工件中高压气体的温度大多比校对装置内的高压气体的温度高。这样的情况下，随着被测工件内的高压气体的温度被冷却，即使被测工件没有泄漏，被测工件一侧的压力也会降低，产生压差。若这种情况发生的话，尽管没有泄漏，被测工件内压力和校对装置内压力的压差也会增加，就将判定为存在泄漏。
另外通常的测定是一旦使校对装置和被测工件连通，压力就变为相等，在该状态下切断两者间的连通，测量在此之后产生的压差。此时由于切断连通的电磁阀等的动作，有时也会产生压差。
图3是表示这样的压差变化的一个例子的曲线图，压差增加一侧表示被测工件内压力较高的状态。在图3，加压时间T1表示向被测工件内导入高压气体的时间。再说校对装置中已经导入了高压气体。此时，象前面所描述的那样，被测工件内的气温上升了。加压时间T1结束后，校对装置和被测工件被连通，压差为零。压差变为零时，被测工件和校对装置的连通被切断(时限t2)，这时，例如由于切断连通的阀的动作，有时会产生压差。图3表示由于切断连通的阀的动作，被测工件一侧的压力升高了的情况。此时，若被测工件内的高压气体的温度较高、还处在冷却过程中的话，被测工件内的压力随着温度的冷却而下降。图中实线就表示这种情况。图3的情况下，时限t4表示被测工件内的气温变为与周围温度相等，压力不再变化的时限。再有，虚线和点划线表示存在泄漏的情况。
就象由上述理由所明示的那样，图3中时限t4以前的测定值缺乏可靠性，必须采用时限t4以后的测定值进行泄漏的测定。
但是，问题在于不知道什么时候是时限t4。在以相同条件反复测量的情况下，以事先测定的形式测定时限t4是可行的。然而若被测工件各式各样、种类较多的话，时限t4也更加繁多。图4表示因加压条件的不同，压差达到稳定之前所需时间的变化情况，达到稳定的时间是不一样的。
在现有的技术中，预先测定稳定所需要的最大时间，在该时间经过之后，进行泄漏的测定(在下文
图1的曲线图之时限MP3以后测定)。这种方式是为确保测量的可靠性不得已而采取的，但在以较短的时间压差就能达到稳定的情况下，测量时间成为一种浪费，使测定效率降低了。
因此本发明实现了压差稳定、一到伴随泄漏的压差变化能够准确测定时就能马上开始测定的技术。这里所说的压差稳定的状态是只有在无泄漏的情况下才能得到的，实际上并不能应用于找出压差稳定了的时限。若将这种处理方式应用于实际当中，在有泄漏的情况下始终不稳定，测定到什么时候也不可能实现。
因此，本发明的方法是将规定压力的气体导入被测工件的内部和密闭空间中，然后切断该被测工件的内部和该密闭空间的连通，测定在此之后的该被测工件的内部压力和该密闭空间压力的压差，测定该被测工件产生的压力泄漏，其特征是求出上述压差的单位时间平均变化量为定值的时点，在该时点以后，采用测定的压差进行泄漏的测定。
本发明人经研究，发现压差的变化模型中有两类因素重复出现。第1类因素是伴随泄漏而产生的，第2类因素是即使没有泄漏也产生的压差变化。在这方面本发明人经研究，证实了前者的压差变化模型其压差单位时间平均变化量是一定的，也就是象图3的点划线至虚线的曲线图的时限t4以后所表示的那样，存在压差与时间同时线性变化的关系。另一方面证实了后者的压差变化模型，其压差的单位时间平均变化量渐渐变小，并不是定值，也就是象图3时限t4以前的曲线图所表示的那样，压差与时间的关系并不是直线。
本发明的方法是以这样的认识为根据而提出，检测压差的单位时间平均变化量为定值的时限，也就是在无泄漏的情况下，此后象图3的实线所示的那样，压差不再变动的时限，或者在存在泄漏的情况下，象图3的虚线至点划线所示的那样，在那之后压差线性变化的时限t4，此后的测量值用于测定。
采用该方法的情况下，可以根据上述时点之后测定的压差的单位时间平均变化量计算出泄漏量。这种情况下，可以用较短的时间准确地测定泄漏量。
另外，采用该方法的情况下，可以根据在上述时点所测定的压差和此后经过规定时间时的压差两压差的变化幅度，测定泄漏是否良好。这种情况下，用较短的时间可做出准确的判断。
再有，该方法在切断了该被测工件的内部与该密闭空间的连通的时点之后，以较短的时间间隔反复测量压差，输入计算机，由记入计算机的压差测量值的类比，求出压差的单位时间平均变化量为定值的时点，结果令人满意。若采用该方法的话，可实现计算机的自动测定。
图1是由与本发明相关的压力泄漏测定方法的一实施例所测得的具体测定结果的示意图。
图2是本发明压力测定方法的一实施例之测定顺序示意图。
图3是用现有压力泄漏测定方法所测定的具体测定结果示意图。
图4是用现有压力泄漏测定方法所测定的具体测定结果示意图。
下面就实现了本发明的一实施例，参照图1及图2做进一步的说明。首先，就依据本实施例的压力泄漏测定方法所测得的具体测定结果，参照图1进行解释。图1是表示依据本实施例的压力泄漏测定方法所测得的压差变化情况的曲线图。
象图1所示的那样，随着电磁阀被切换、被测工件和校对装置被切断而产生的压差，随压力变动同时逐渐产生变化。在这里，产生由绝热压缩等原因引起的(不是因泄漏引起的)压力变动的时间是时间ΔT2的范围。在无泄漏的情况下，时间ΔT2之后压差没有变化。另一方面，在存在泄漏的情况下，在该范围ΔT2的时间里，作为压差值，检测因压力泄漏而引起的被测工件产生的压差ΔP加上由并非因泄漏而引起的压力变动而产生的压差ΔPO的值。在时间ΔT2结束的时点MP4以后，检测因压力泄漏而引起的被测工件产生的压差ΔP的值作为压差值。在时点MP4以前的压差变化模型中，因泄漏而引起的压差和并非因泄漏而引起的压差混在一起了。时点MP4以后的压差变化模型反映出因泄漏而引起的压差变动的值。因此，依据时点MP4以后的压差值的时效变化，可以计算出被测工件产生的压力泄漏量。因而由于准确地求出点MP4，从该时点开始测定，可以用最短的时间进行测定。
该时点MP4是不管被测工件有没有产生压力泄漏，压差的单位时间平均变化量都为定值的点，也就是由压差传感器所测得的压差测量值描画出的曲线的二次微分值为零的点。
在本实施例中，当求压差的单位时间平均变化量为定值的点时，不用由压差传感器测得的测量值，而是采用其移动平均值，这是为了消除因测定数据散乱而产生的误差的缘故。
具体地说，来自压差传感器的测量信号，在每个预先设定的采样时间，都作为测量值X1，X2…存入计算机。以每个该测量值X1，X2…的移动平均计算个数NP计算移动平均值P，算出的移动平均值P作为检测值Xp(1)，Xp(2)…存入计算机。运用该检测值Xp，在每个预先设定的变化量计算单位时间C1，由下面的式子(1)计算1次微分值D1。
D1(N)＝XP(N)－XP(N－C1)··(1)然后由下面的式子(2)计算2次微分值D2。
D2(N)＝D1(N)－D1(N－C1)··(2)进一步根据加权移动平均法，由2次微分值D2计算加权平均值D2AVE，存在该加权平均值D2AVE为零的时点，将该时点作为时点MP4。
这样一来，判定为已到达时点MP4的话，运用在该时点MP4以后所测定的压差的单位时间平均变化量，可计算被测工件的压力泄漏量VL。在计算的具体方法方面，可以采用各种各样的方法。例如由点MP4和另外一点的两点间的压差测量值X或者检测值XP求解的方法，由单位时间的移动平均求解的方法，由单位时间平均变化量(例如一次微分值D1)的移动平均求解的方法等。
由时限MP4的压差和在此之后经过规定时间时的压差两压差的变化幅度在规定值以上还是以下，就可准确地判断泄漏是否良好。
如上所述，准确地求出没有压力变动时的时点MP4，从该时点开始计算压力泄漏量，由此可以在以往的开始检测时点MP3之前开始检测。因此可用比以往的检测时间T3少的检测时间T4计算出压力泄漏量，可以缩短压力泄漏的测定时间。
下面就本实施例的压力泄漏测定方法的测定顺序，参照图2进行说明。图2是表示本实施例压力泄漏测定方法的测定顺序的程序方框图。
当在图2的步骤S10测定开始时，首先输入(步骤S12)被测工件和校对装置的参数。在参数方面有被测工件的大小、形状等和校对装置的大小、形状等。接着输入(步骤S14)由压差传感器测得的压差测量值X。
接着计算移动平均值P，进行是否良好的判断(步骤S16)。在测量值X输入到仅仅是计算移动平均值所必需的个数之前，该判断不是“是”时，返回步骤S14，反复输入测量值X。在测量值X输入了仅仅是计算移动平均的所必需的个数值的时点，进入步骤S18，计算移动平均值P。这样，算出的移动平均值P的值作为检测值Xp存入计算机(步骤S20)。
接着，计算变化量，进行是否良的判断(步骤S22)。当经过预先设定的计算变化量的单位时间C1的时间时，该判断变为“是”，运用检测值Xp，依据上述式(1)和式(2)计算1次微分值D1和二次微分值D2(步骤S24)。
接着，计算加权平均值D2AVE，进行是否良好的判断(步骤S26)。在2次微分值D2计算到仅仅是计算移动加权平均所必需的个数之前，该判断不是“是”，返回步骤S14，反复进行上述过程。在2次微分值D2计算了仅仅是计算移动加权平均所必需的个数的时点，进入步骤S28，计算加权平均值D2AVE。这样一来，依据算出的加权平均值D2AVE是否为零，进行压力是否稳定的判断(步骤S30)。若加权平均值D2AVE是零，则该判断为“是”，步骤S32的判断也为“是”，进行压力泄漏量VL的计算(步骤S34)。
由此压力泄漏的测定顺序结束(步骤S36)。
在本实施例中，虽然在计算处理时采用了移动平均法和加权平均法，但不一定仅限于这些计算方法。
另外，本实施例的测定方法，还可以适用于密闭管道的一部分，使其成为独立空间等其他形式。
对于压力泄漏测定方法的其他过程的内容，也并不仅限于本实施例。
在本发明中，因为提出的压力泄漏的测定方法是求压差的单位时间平均变化量为定值的时点，从该时点开始进行产生于上述被测工件的压力泄漏测定，所以，能够准确地求出压力稳定的时点，能采用从该时点开始的压差的测量值进行压力泄漏的测定，可节省剩余的等待时间。
因此这是一种可缩短压力泄漏的测定时间、且极其实用的压力泄漏测定方法。
权利要求
1.一种测定产生于被测工件的压力泄漏的方法·将规定压力的气体导入被测工件的内部和密闭空间中；·然后切断该被测工件的内部和该密闭空间的连通；·测定此后的该被测工件的内部压力和该密闭空间压力的压差，其特征是·求出上述压差的单位时间平均变化量为定值的时点，在该时点以后采用测定的压差进行泄漏的测定。
2.权利要求1的压力泄漏测定方法，其特征是·在上述时点以后由测定的压差单位时间平均变化量，计算泄漏量。
3.权利要求1的压力泄漏测定方法，其特征是·依据在上述时点测定的压差和此后经过规定时间时的压差两压差的变化幅度，测定泄漏是否良好。
4.权利要求1的压力泄漏测定方法，其特征是·在切断了该被测工件的内部和该密闭空间的连通的时点之后，以较短的时间间隔反复测量压差，输入计算机；·根据记入计算机的压差测量值的类比，求出压差的单位时间平均变化量为定值的时点。
5.权利要求4的压力泄漏测定方法，其特征是·在切断了该被测工件的内部和该密闭空间的连通的时点之后，以较短的时间间隔反复测量压差，输入计算机；·根据记入计算机的压差的测量值，求出压差的2次微分值，依据该2次微分值为零的条件，求出压差的单位时间平均变化量为定值的时点。
全文摘要
本发明提供一种压力泄漏的测定方法，该点MP4不管有没有被测工件产生的压力泄漏，都能作为压差的单位时间平均变化量为定值的点，也就是压差的测量值所描画的曲线的二次微分值为零的点而求出。当判定已到达MP4时，则从该时点开始采用压差测量值的单位时间平均变化量可计算出被测工件的压力泄漏量。由于准确地求出压力稳定的时点，所以可以缩短测定时间。
文档编号G01N3/08GK1140837SQ96102299
公开日1997年1月22日 申请日期1996年6月13日 优先权日1995年6月14日
发明者堀川宏, 山川芳彦, 小野田贵, 井元宏行 申请人:丰田自动车株式会社, 丰通工程株式会社, 鬼头工业株式会社, 株式会社福田