密闭容器气密性检测方法的仿真研究及应用

摘要

具有密闭容积的产品的气体密封性(简称气密性)检测随着汽车、摩托车、燃气具、食品、医药等行业的发展已越来越重要，为确保产品的质量，每件产品在出厂前都需要进行气密性检测。因此，研制出一套测试准确、自动化程度高而价格低的气密性测试系统，对企业提高生产效率、减轻工作强度、提高产品质量、降低企业成本有着重大的现实意义。 本文首先介绍了气密性差压测试系统的工作原理，并建立了相应的数学模型；在模型的基础上进行了Simulink仿真，通过仿真清楚地了解到测试过程中密闭容器内的压力和温度的变化情况以及测试参数的差异对差压大小的影响；最后通过公式的推导得出了泄漏量的计算公式。 由于气密性测试系统是多传感器采集系统，在采集过程中不可避免的存在着线性、非线性的误差，而这些误差将直接导致测试结果的准确性。为了提高采集数据、测试结果的准确性，采用数据融合方法对数据进行相应处理，尽可能的减小干扰因素对测试结果的影响，并建立了测试系统的再次数据融合的模型。 为了验证数据融合方法在测试系统中运用的有效性，开发出一套气密性测试系统。系统硬件由气路与电路组成，气路设计的主要目的是设计一种基于差压结构的测试回路，从而从气路结构上更好的消除一些影响测量结果的干扰因素；电路以单片机为控制中枢，主要由键盘模块、数据采集模块、功率驱动模块和LCD显示模块、网络模块等组成。在数据采集模块中，为了减小传感器自身带来的误差，采用了Honeywell公司的具有温度漂移小、灵敏度高、重复性好的差压传感器；为了提高测试系统的测试精度，采用了具有∑-△转换技术的24位低噪声、高可靠性的A/D转换器。系统软件以MPLAB-IDE作为调试环境，采用C语言编程技术，模块化设计。通过系统调试，开发的气密性测试系统具有操作简单、测试精度高、价格便宜、具有交互式图形界面等特点。 在调试好的测试系统基础上，采用神经网络数据融合方法把测量的数据再次进行数据融合，得出新的测试结果。通过前后两次数据的比较，验证了数据融合方法对于提高系统测试准确度具有一定的实用价值和推广意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题背景简介

1.1.1问题的提出

1.1.2研究的意义

1.2气密性检测国内外研究现状

1.2.1气密性检测发展现状

1.2.2气密性检测方法简介

1.3课题研究的目的及内容

1.3.1本文研究的目的

1.3.2本文研究的主要内容

1.4本章小结

2差压检测方法的模型建立及仿真分析

2.1压力测试方法原理分析

2.1.1压力测试原理分析

2.1.2压力测试过程仿真

2.1.3压力测试法的泄漏量的推导

2.2差压测试法

2.2.1差压测试模型

2.2.2差压测试仿真与分析

2.2.3差压测试法的泄漏量的计算推导

2.3本章小结

3数据融合的原理和方法

3.1数据融合的基本原理

3.2数据层级的数据融合实现方法

3.2.1分批估计数据融合法

3.2.2自适应加权融合法

3.3决策层级的数据融合实现方法

3.3.1神经网络的学习方式、规则和结构

3.3.2 BP神经网络

3.4数据融合方法的应用

3.4.1数据层级融合方法的应用

3.4.2神经网络数据融合模型

3.5本章小结

4气密性检测系统的硬件设计

4.1测试系统中气路设计

4.1.1测试系统中气动系统的设计

4.1.2检测过程及测试时间的选取

4.2测试系统中硬件电路设计

4.2.1硬件系统总体设计

4.2.2控制处理单元电路设计

4.2.3数据采集电路的设计

4.2.4输出显示电路设计

4.2.5其他电路设计

4.3硬件电路抗干扰及PCB设计

4.4本章小结

5气密性检测系统软件设计

5.1操作流程与软件功能流程设计

5.2按键输入的软件实现

5.3显示菜单的软件实现

5.4数据采集及处理算法的实现

5.5其他程序的实现

5.6本章小结

6气密性检测系统调试及测试结果

6.1软件调试环境及系统的调试

6.2测试结果

6.3神经网络数据融合方法应用

6.4本章小结

7结论与展望

致 谢

参考文献

附 录