一种动态气密测试装置及方法与流程

本发明属于航空气密测试，具体为一种涡轮类器件动态气密测试装置及方法。

背景技术：

1、在航空涡轮气密测试过程中，动态测试数据需要依靠高精度、高性能的流量计来实现，目前，受国外技术封锁或成本过高等客观原因，现有的、能够获得的流量计在精度(测量误差)、性能(输出信号稳定性)方面无法满足测试需求，特别是在涡轮进气量和排气量非常大的工况下，叠加进气量的实时波动值，流量计的测量值就显得更不准确，无法准确反映漏气量，从而无法判断气密性。

2、基于上述原因，为了能够降低对高精度、高性能流量计的依赖，同时在相对较低成本下实现高精度流量测量，进而实现航空涡轮气密性能的准确测试，需要另辟蹊径。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种动态气密测试装置及方法，可以实现高精度动态测试航空涡轮类器件的气密性能，不仅能够有效降低动态测试难度(选择精度和性能相对较低的流量计)，还能有效提高工作效率，尤为重要的是可以快速精确地测试被测涡轮的动态气密性，从而降低测试成本。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种动态气密测试装置，包括，

4、串联在被测涡轮进气口一侧的第一入口流量计和第二入口流量计，其中，第一入口流量计入口接入测试装置进气口，第一入口流量计出口接入第二入口流量计入口，第二入口流量计出口接入被测涡轮进气口；

5、串联在被测涡轮排气口一侧的第一出口流量计和第二出口流量计，其中，被测涡轮排气口接入第一出口流量计入口，第一出口流量计出口接入第二出口流量计入口，第二出口流量计出口接入测试装置排气口；

6、入口流量加法器，所述入口流量加法器接收第一入口流量计及第二入口流量计的动态流量信号；

7、出口流量加法器，所述出口流量加法器接收第一出口流量计和第二出口流量计的动态流量信号；

8、流量减法器，所述流量减法器接收来自入口流量加法器和出口流量加法器的输出信号；

9、动态数据采集器，所述动态数据采集器接收来自流量减法器的输出信号。

10、作为另一种方案，动态气密测试装置还包括入口流量除法器和出口流量除法器，其中：

11、所述入口流量除法器接收来自入口流量加法器的输出信号；

12、所述出口流量除法器接收来自出口流量加法器的输出信号；

13、所述流量减法器接收来自入口流量除法器和出口流量除法器的输出信号；

14、所述动态数据采集器接收来自流量减法器的输出信号。

15、进一步，所述入口流量加法器、出口流量加法器、入口流量除法器、出口流量除法器、流量减法器采用包含运算放大器的运放模拟电路。

16、进一步，所述动态数据采集器采用动态ad采集器件，动态ad采集器件吞吐率不小于200ksps，ad采样芯片不低于16位adc。

17、进一步，所述动态数据采集器包括ad采样芯片，fpga解调模块、显示模块、外扩ram及通讯模块，其中，

18、所述ad采样芯片采集流量减法器输出的模拟信号；

19、所述fpga解调模块实现ad采样的模数转换，并驱动显示模块和通讯模块，将ad采样的采样值缓存在外扩ram中；

20、所述显示模块实时显示ad采样的采样值；

21、所述外扩ram缓存ad采样的采样值；

22、所述通讯模块实时将外扩ram中的缓存数据发送至上位机进行实时动态记录。

23、作为一种方案，所述入口流量加法器和出口流量加法器均包括运算放大器u1～u3、电阻r1～r4，其中：

24、运算放大器u1的负输入端连接输出端后连接电阻r1一端，电阻r2一端连接电阻r1另一端、电阻r3一端、运算放大器u3的负输入端，运算放大器u3正输入端连接电阻r4一端，电阻r4另一端接地；

25、运算放大器u2的负输入端连接输出端后连接电阻r3另一端；电阻r2另一端连接运算放大器u3的输出端；

26、入口流量加法器中运算放大器u1的正输入端连接第一入口流量计，运算放大器u2的正输入端连接第二入口流量计；

27、出口流量加法器中运算放大器u1的正输入端连接第一出口流量计，运算放大器u2的正输入端连接第二出口流量计。

28、作为一种方案，所述入口流量除法器、出口流量除法器均包括电容c、电阻r5～r7、运算放大器u4，其中：

29、电阻r6一端连接电容c一端、电阻r5一端、运算放大器u4的负输入端，电阻r7一端连接运算放大器u4的正输入端，电阻r7另一端接地，运算放大器u4输出端连接电阻r5另一端、电容c另一端；

30、入口流量除法器中电阻r6另一端连接入口流量加法器中运算放大器u3的输出端；

31、出口流量除法器中电阻r6另一端连接出口流量加法器中运算放大器u3的输出端。

32、作为一种方案，所述流量减法器包括电阻r8～r11、运算放大器u5，其中：

33、电阻r8一端连接出口流量除法器9中运算放大器u4的输出端，电阻r9一端连接入口流量除法器8中运算放大器u4的输出端，电阻r8另一端连接电阻r10一端、运算放大器u5的负输入端，电阻r9另一端连接电阻r11一端、运算放大器u5的正输入端，电阻r10另一端连接运算放大器u5的输出端，电阻r11另一端接地。

34、作为一种选择，所述通讯模块中采用的通讯协议包括485、422、232、can、429、1553b。

35、采用上述不含除法器的动态气密测试装置的动态气密测试方法包括如下步骤：

36、步骤1：将被测涡轮开启，并保持稳定运行；

37、步骤2：将第一入口流量计、第二入口流量计的动态测试值通过入口流量加法器进行相加处理，同时，将第一出口流量计、第二出口流量计的动态测试值通过出口流量加法器进行相加处理；

38、步骤3：将入口流量加法器输出信号与出口流量加法器输出信号在流量减法器中做减法处理；

39、步骤4：将流量减法器的输出信号接入动态数据采集器中，从动态数据采集器中获得动态瞬间出口、入口流量数据差值，依据该流量数据差值来反映被测涡轮的气密特性。

40、采用上述包含除法器的动态气密测试装置的动态气密测试方法包括如下步骤：

41、步骤1：将被测涡轮开启，并保持稳定运行；

42、步骤2：将第一入口流量计、第二入口流量计的动态测试值通过入口流量加法器进行相加处理，同时，将第一出口流量计、第二出口流量计的动态测试值通过出口流量加法器进行相加处理；

43、步骤3：将入口流量加法器6输出信号在入口流量除法器中取平均值(即除以2)；将出口流量加法器7输出信号在出口流量除法器中取平均值(即除以2)；

44、步骤4：将入口流量除法器输出信号与出口流量除法器输出信号在流量减法器中做减法处理；

45、步骤5：将流量减法器的输出信号接入动态数据采集器中，从动态数据采集器中获得动态瞬间出口、入口流量数据差值，依据该流量数据差值来反映被测涡轮的气密特性。

46、与现有技术相比，本发明的动态气密测试装置及方法具有以下特点：

47、1.本发明在被测涡轮的入口侧设置两个串联的流量计，同时在被测涡轮的出口侧同样串联了两个流量计，可以采用精度和性能相对较低的流量计(或者说采用能够购买到的精度和性能最高的流量计，不再完全受限于流量计的精度和性能，例如，理想的流量计精度为0.5级以上，但采用本发明后可以选择精度为1.0级的流量计)，避开只能使用高精度高性能流量计的唯一方案，从而降低测试成本，降低测试难度，即使涡轮进气量和排气量非常大，其测试结果也能准确反映涡轮的漏气量(判断气密性)；

48、2.本发明通过设置高速运放的加法器、除法器及减法器可以快速反映流量计的动态测试结果，抹平或缩小因流量计和进排气量波动造成的传感器跳跃信号；

49、3.本发明设置的动态数据采集器采用了高速、高精度动态ad采集器件，可以快速采集入口流量及出口流量差值，可以实时反映被测涡轮气密特性。