[发明专利]一种定容快速充放气气腔压力的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体压力的测定方法，具体涉及一种固定容器在快速充放气过程中利用气体质量流量传感器和压力传感器间接、实时测量容器内部压力的方法。

背景技术

定容快速充放气过程（充、放气时间总长为数十到数百毫秒）在许多领域中得到了广泛应用，例如航空航天仪表的精密润滑，表面贴装中的定量点胶，化生、医药及医护行业试剂配制以及定量配药给药等。其特点是：（1）通过窄脉冲高压气体驱动密封在注射器中的液体材料从针头挤出而进行布施，而后通过气动回路中的方向控制阀使容器入口快速与大气连通，容器快速放气，准备进入下一个脉冲作用周期，即充、放气过程均通过容器入口实现，而通过方向控制阀的切换来控制充、放气动作；（2）每个周期挤出的液体量相对于注射器容积而言非常微小，因而在单一挤出周期中注射器内气体体积可视为不变，即为定容充放气。

在精密布施场合，需要精确控制挤出的液体量，为实现这一目标，必须准确地测量容器内气体压力。目前，对于精确测量定容快速充放气过程中容器内部压力的方法尚未见报到，大多都是采用测量容器入口处压力并以之代替容器内部作用压力。然而，在快速充放气过程中，由于气体作用时间很短，容器内部压力并没达到稳态，因而容器内部压力与入口压力之间有明显区别，上述简化引入了较大的误差，难以实现材料的定量挤出。大量实验表明，定容快速充气过程，容器内部压力与入口压力相近，但在放气过程，内部压力远大于入口压力。另一方面，由于受注射器结构及密封性要求的限制，现有传感器不能直接到达注射器内部直接进行压力测量，因而需要开发有效的容器内部瞬态压力间接测量方法。

发明内容

为解决定容快速充放气过程中容器内部压力测量不准确问题，本发明提出了一种利用气体质量流量传感器和压力传感器精确测量容器内部压力的方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种定容快速充放气气腔压力的测量方法，包括以下步骤：

步骤1）传感器安装：在紧邻容器入口处的管道上安装气体压力传感器和质量流量传感器；

步骤2）数据采集及计算：通过气体压力传感器和质量流量传感器得到容器入口气体压力和质量流量，后按下式（1）和（2）通过计算分别得到充气及放气时定容容器气腔的压力：

a、快速充气过程容器内部压力计算方法：

在容器快速充气过程中，容器气腔压力计算公式为

Pr=ZRTVO`0tQindt---(1)]]>

其中，P_r为所求固定容器内部压力；Z为气体的压缩因子，为常值1.4；R为理想气体常数，R＝8.31J/（mol·K）；T为气体温度（K）；V为容器体积（m³），Q_in为容器内气体质量流量（m³/s），若忽略气体泄漏，则可认为容器内气体质量流量等于容器入口气体质量流量，而后者可通过在容器入口安装气体质量流量传感器来测量，亦即获得了Q_in；

b、快速放气过程容器内部压力计算方法：

在容器放气过程中，容器气腔压力计算公式为