[发明专利]一种主动双活塞式通风率标准棒校准装置及其校准方法

权利要求书

1.一种主动双活塞式通风率标准棒校准装置，其特征在于：包括夹持标准棒的夹具、第一活塞机构、第二活塞机构、第一压差传感器、第二压差传感器，所述夹具的两端部分别设有第一进气口和出气口，其侧面设有第二进气口，第一进气口与外界相连接，第二进气口与所述第二活塞机构相连接，所述夹具的出气口与第一活塞机构相连接，所述第一压差传感器连接在夹具的出气口和第一活塞机构之间，所述第二压差传感器连接在第二活塞机构和第二进气口之间；

所述第一活塞机构包括第一步进电机、第一滚珠丝杠、第一导向槽、第一导向板、第一活塞杆、第一活塞、第一缸体以及第一电磁阀，所述第一步进电机固定在第一导向槽的端部，并通过联轴器与第一滚珠丝杠连接，所述第一滚珠丝杠通过第一螺母与第一导向板连接，所述第一活塞杆固定在第一导向板上，所述第一活塞内嵌于第一缸体中，所述第一缸体与第一导向槽前后衔接，所述第一电磁阀串接在第一缸体与夹具的出气口之间，所述第一压差传感器并联于第一缸体与夹具的出气口之间，所述第二活塞机构包括第二步进电机、第二滚珠丝杠、第二导向槽、第二导向板、第二活塞杆、第二活塞、第二缸体以及第二电磁阀，所述第二电磁阀串接在第二缸体与夹具的第二进气口之间，所述第二压差传感器并联于第二缸体与夹具的第二进气口之间；

所述标准棒为圆柱体结构，其包括进气端面、出气端面、侧端面，标准棒内部的总毛细管孔贯穿于出气端面和进气端面之间，侧端面靠近出气端面部位设有通风毛细管孔，通风毛细管孔与总毛细管孔相贯通。

2.根据权利求1所述主动双活塞式通风率标准棒校准装置，其特征在于：所述滚珠丝杠准确度等级不低于P5。

3.根据权利求1所述主动双活塞式通风率标准棒校准装置，其特征在于：所述电磁阀为两位三通式。

4.根据权利求1所述主动双活塞式通风率标准棒校准装置，其特征在于：所述第一缸体与第二缸体均为圆柱形，且内径相同，二者的容积均不小于600mL。

5.一种基于权利要求1至4任一所述校准装置的标准棒通风率校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将标准棒安装入夹具中，通风毛细管孔对应夹具的第二进气口，夹具的靠近的第一进气口处的内壁与标准棒的侧端面密封；

S2：校准，第一步进电机正向旋转带动联轴器、第一滚珠丝杠转动，第一滚珠丝杠通过第一螺母与第一导向板传动配合，第一导向板带动第一活塞杆、第一活塞向左运动，第一缸体内空气变为负压，第一电磁阀打开，大气流经标准棒、第一电磁阀进入第一缸体内，第一压差传感器用于测量标准棒的压降；调节第一步进电机的转速，使第一缸体内空气流量为恒定流量，在恒定流量的抽吸下，标准棒的通风毛细管孔有空气不断流入，第二电磁阀打开，第二缸体内变为负压，此时控制第二步进电机反向旋转带动联轴器、第二滚珠丝杠转动，第二滚珠丝杠通过第二螺母与第二导向板传动配合，第二导向板带动第二活塞杆、第二活塞向上运动，第二缸体内压力逐渐回升，第二压差传感器用于实时监测通风毛细管孔的压力；当第二压差传感器示值为零时，表明第二活塞的运行速度与通风毛细管孔空气流量相平衡；待第一活塞匀速运行后，调节第二活塞的运行速度，使第二压差传感器示值为零，运行一段时间t后，分别记录第一活塞、第二活塞的运行位移为s1、s2，第一缸体、第二缸体的半径分别为r1、r2，第一压差传感器的示值为P_D，大气压力为P；标准棒总流量如下，

标准棒通风流量如下，

假设第一缸体、第二缸体的半径相等，修正前的标准棒通风率值如下，

修正后的标准棒通风率值如下，

如不考虑标准棒引入的压降，标准棒通风率值为第二活塞运行位移s2与第一活塞运行位移s1的比值；

S3：校准完成后，如果第一活塞与第二活塞运行至极限位置附近，控制第一电磁阀与b24关闭，与大气相通，第一活塞向右运动、第二活塞向下运动可实现校准装置的复位。

6.根据权利要求5所述标准棒通风率校准方法，其特征在于：S2中所述的恒定流量为17.5mL/s。