基于混合补偿与ARIMA模型的医用耗材气压检漏仪研究

摘要

气体泄漏检测是检测密封器件气密性的必要检测手段，广泛应用于汽车、航天、医疗器械、民用设备等方面。随着各行业产品气密性要求的提高，对气密性检测设备的性能提出了更高的要求。在众多气密性检测方法中，压降检测方法因无污染、检测精度高得到了广泛应用，其中差压式检测法因采用对称检测结构，检测精度较高，成为了精密泄漏检测领域的主流应用技术。各行业生产节奏不断加快，气密性检测精度要求也不断提高，进一步提高差压法检漏仪检测精度、缩短检测周期与提高检测设备的易用性具有重要的研究意义。　　为进一步提高基于差压检测法气密性检漏仪的检测精度、缩短检测周期，本文基于差压检测法做了如下研究工作：　　对造成差压检测法测量精度损失的影响因素进行了深入的理论研究，分别分析了温度、检测压力、平衡时间对检测精度的影响。基于理想气体状态方程，推算了差压检漏法的泄漏量。　　针对检漏仪检测精度的主要影响因素分别从硬件设计和软件算法上进行改进，完整设计了差压式检漏仪的硬件控制电路，编写了上位机和下位机的应用软件。对于压差变送器的非线性输出问题采用温度补偿与基准电压补偿组合的混合补偿方法，对温度补偿过程进行了详细分析。　　应用采集到的检测数据训练预测模型，采用模拟的方法替代长时间的检测过程，从而实现缩短检测时间的目的。采用PFN-WASD预测模型对ARIMA的预测误差进行修正进一步提高检测精度。　　最后对差压检漏仪进行了全面的性能测试，具体包括基准电压补偿测试、温度补偿测试、系统重复性测试、预测模型性能测试，最大允许误差和重复性指标均符合差压式气密性检漏仪国家标准技术规定。组合预测模型的预测误差较小，通过预测模型的应用能够缩短检测周期，验证了ARIMA预测模型在差压检漏仪中的有效性。同时本设备提供了便捷的网络连接性，具有友好的人机交互界面与便捷的数据导出功能，提高了设备的易用性。

目录

声明

变量注释表

1 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究的主要内容

1.3.1 拟解决的关键问题

1.4 本章小结

2 气体泄漏检测概述

2.1 气体泄漏检测方法及分类

2.2 差压气密性检测方法分析

2.3 影响检测精度的主要因素分析

2.3.1 温度的影响

2.3.2 检测压力的影响

2.3.3 平衡时间的影响

2.4 差压检漏法的泄漏量

2.4.1 检测基准

2.4.2 被测工件容积检测

2.5 本章小结

3 混合补偿算法与预测模型

3.1 混合补偿算法

3.1.1 温度补偿

3.1.2 基准电压补偿

3.2 结合前向神经网络的ARIMA预测模型

3.2.1 ARIMA预测模型

3.3 PFN-WASD修正模型

3.4 预测模型的组合

3.5 本章小结

4 差压检漏仪的硬件设计

4.1 系统整体方案的设计

4.2 信号采集电路设计

4.3 采样放大电路的设计

4.4 气路控制电路设计

4.5 人机接口与存储系统的设计

4.6 系统电源的设计

4.7 本章小结

5 差压检漏仪测试与分析

5.1 国家标准试验方法和技术规定

5.2 基准电压补偿测试

5.3 温度补偿测试

5.3.1 充气过程温度测试分析

5.3.2温度补偿试验分析

5.4 系统重复性测试

5.4.1无泄漏的重复性测试

5.4.1存在泄漏的重复性测试

5.5 预测模型性能分析

5.6本章小结

6 总结与展望

6.1 课题总结

6.2 研究展望

参考文献

附录1

作者简历

致谢

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