【技术实现步骤摘要】
本申请涉及气密性检测领域，特别是涉及定量监测密闭空间气密性的方法和装置。
技术介绍
1、一些具有防水、防尘要求的设备，不但需要在出厂前进行气密性检测，有些还需要在使用过程中进行有关气密性的全程监测和评估，以便及早发现气密性失效的情况，采取措施、确保使用安全。另外，气密性检测也应用在建筑领域，具有一定的气密性是房屋节能环保的基本要求；随着人们生活水平的日益提升,对房屋进行气密性检测、以及在使用过程中进行气密性的全程监测和评估是技术发展的必然趋势。
2、现有的对设备进行气密性检测的技术，一般只能给出分类结果，例如检测通过或检测失败，而无法给出一个表征气密性程度的数值。这使得无法对同一设备进行气密性程度的历史比较，也无法对同规格的设备进行气密性程度的横向比较，更无法对不同规格的设备进行气密性程度的横向比较。
3、另外，一种称为鼓风机门的设备，可以对房屋进行气密性的定量测量。但在检测时必须把一个专门的装置安装到房屋的门框上，向房屋内鼓风或从房屋内抽风，达到一定的正压或负压，然后测量空气流量，再根据体积最终计算出换气次数。这一技术方案需要增加额外的成本，并且影响房屋的正常使用。显然，这类设备并不适合在房屋的使用过程中进行气密性程度的全过程监测和评估。
技术实现思路
1、本专利技术提供了利用大气压力变化定量监测密闭空间气密性的方法和装置，可以通过测量一个或两个压力数据、然后经过计算得到密闭空间的气密性定量值，解决上述技术问题。
2、第一方面，本申请公开了利用
3、为了确定气密性定量值s与pi(t)和pd(t)的关系，本申请专利技术人对密闭空间的气体泄漏机制进行了研究。密闭空间可以抽象为一个被刚性壳体包裹的空间。在理想情况下，当该空间具备完全的气密性时，壳体是完全密封的，没有任何缝隙和孔洞，空间外部与内部没有任何气体交换。而在现实中，壳体或多或少地会存在一些缝隙和孔洞，通过这些缝隙和孔洞会发生气体交换；当空间外部与内部存在空气压力差时，密闭空间内部的空气压力会跟随压力差的方向发生变化，直到压力差为0。我们可以将这些缝隙和孔洞等效为一个孔隙，很容易理解，孔隙越小，气体交换越慢，气密性越高；孔隙越大，气体交换越快，气密性越低；另外，同样大小的孔隙，出现在一个体积较大空间的壳体上与出现在一个体积较小空间的壳体上相比较，前者气密性较高，后者气密性较低。为了科学地衡量气密性程度，某些行业领域会采用完全由孔隙进行的气体交换所造成的每小时换气次数作为衡量气密性程度的定量值。每小时换气次数也可以解释为整个空间的气体换气一次的时间的倒数。
4、由流体力学的有关公式得到通过孔隙进入密闭空间的流量q与密闭空间外部相对内部的压力差pd的关系为：
5、q＝k*a*pdm；
6、k：与孔隙的形状和尺寸有关的系数；
7、a：孔隙的等效通流面积；
8、m：由孔隙的形状，即孔径与孔长的相对大小，决定的指数。0.5≤m≤1。对于薄壁小孔m＝0.5，对于细长孔m＝1，短孔介于二者之间；当小孔的通道长度与孔径之比小于等于0.5时，称为薄壁小孔；当小孔的通道长度与孔径之比大于4时，称为细长孔；当小孔的通道长度与孔径之比大于0.5小于等于4时，称为短孔。
9、上述公式可以简化为公式1：
10、q＝k1*pd(t)m；
11、另由克拉伯龙方程得到：
12、pi*v＝r*t*q；
13、t：热力学温度；
14、r：气体常数；
15、q：密闭空间内的气体量；
16、pi：密闭空间内的空气压力；
17、假定密闭空间的内部温度和体积不变，上述公式可以简化为：
18、q＝k2*pi；
19、两边对时间求导得到公式2：
20、
21、假定密闭空间内部的气压变化完全是通过孔隙的气体交换造成的，由公式1和公式2得到公式3：
22、
23、压差为pd时的空气流量计算全部空气换气一遍的所用时间t：
24、
25、气密性定量值s定义为换气次数，为t的倒数，得到公式4：
26、
27、；即：
28、k1＝k2*pd(t)1-m*s
29、；带入公式3得到：
30、
31、；得到公式5：
32、
33、由上述研究和公式推导可以得到以下事实：在密闭空间的体积和温度不变且密闭空间内部的气压变化完全由通过孔隙的气体交换造成的条件下，密闭空间的换气次数仅与密闭空间内的空气压力的时间变化率和密闭空间外部相对内部的空气压力差pd(t)的比值有关。
34、将密闭空间的换气次数作为表征密闭空间的气密性定量值s，则意味着仅须测量两个压力值与时间相关的变化pi(t)和pd(t)，就可以计算得到气密性定量值s，s与pi(t)的时间变化率成正比，s与pd(t)成反比。实际上，也可以测量pi(t)和pd(t)的函数，例如气压变化引起的应变电阻的阻值变化，同样可以计算得到气密性定量值s。
35、本技术方案的有益效果十分明显：可以得到气密性的定量值，而且这一气密性定量值仅与两个压力值与时间相关的变化pi(t)和pd(t)有关，而与密闭空间的其它参数无关，这为同类型以及不同类型的待测密闭空间进行气密性程度的横向比较提供了可能性。通过对pi(t)和pd(t)进行不断的监测，还可以得到密闭空间气密性定量值的历史变化，有利于预测和评估因密封器件老化导致的气密性逐步失效的趋势。
36、为了方便微处理器的运算，在步骤b)中可以根据pi(t)和pd(t)的离散的采样值计算s，算法可以参考数值微分的计算方法。
37、本申请提供了一个在步骤b)中可以根据pi(t)和pd(t)的离散的采样值计算s的公式：其中，pi1、pi2…pin是在某一时间段内对pi(t)进行多次采样得到的数组，pd1、pd2…pdn是在某一时间段内对pd(t)进行多次采样得到的数组，δt为采样间隔时间，n为总的采样次数。
38、上述根据pi(t)和pd(t)的离散的采样值计算s的公式的推导如下：
39、取pi(t)时间变化率的极限值：
40、
【技术保护点】
1.利用大气压力变化定量监测密闭空间气密性的方法，其特征在于，将所述密闭空间置于自然变化的大气中，无须连接任何充气或抽气装置，并且包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，根据PI(t)和PD(t)的离散的采样值计算S，公式为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，选择PD(t)全部为正值或全部为负值的某一时间段内的PI1、PI2...PIn和PD1、PD2...PDn计算S，得到所述密闭空间处于负压或正压下的所述气密性定量值。
4.利用大气压力变化定量监测密闭空间气密性的方法，其特征在于，将所述密闭空间置于自然变化的大气中，无须连接任何充气或抽气装置，并且包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，根据PI(t)的离散的采样值计算S，公式为：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，选择PI(t)的起点值和终点值分别为极小值和极大值或极大值和极小值的某一时间段内的PI1、PI2...PIn计算S。
7.利用大气压力
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，根据PD(t)的离散的采样值计算S，公式为：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，选择PD(t)全部为正值或全部为负值的某一时间段内的PD1、PD1...PDn计算S。
10.利用大气压力变化定量监测密闭空间气密性的装置，其特征在于，应用权利要求1至9任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.利用大气压力变化定量监测密闭空间气密性的方法，其特征在于，将所述密闭空间置于自然变化的大气中，无须连接任何充气或抽气装置，并且包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，根据pi(t)和pd(t)的离散的采样值计算s，公式为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，选择pd(t)全部为正值或全部为负值的某一时间段内的pi1、pi2...pin和pd1、pd2...pdn计算s，得到所述密闭空间处于负压或正压下的所述气密性定量值。
4.利用大气压力变化定量监测密闭空间气密性的方法，其特征在于，将所述密闭空间置于自然变化的大气中，无须连接任何充气或抽气装置，并且包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，根据pi(t)的离散...
【专利技术属性】
技术研发人员：王飚，
申请(专利权)人：北京舍得叔叔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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