气体泄漏检测系统的研究与设计

论文摘要

气体泄漏检测在汽车、航天、医疗器械、民用设备等方面应用比较广泛。气体泄漏检测的方法有许多,根据不同的工作原理,可以分为:气泡泄漏检测法,气压式泄漏检测法,卤素泄漏检测法,氦质谱泄漏检测法,渗透和化学示踪物泄漏检测法和声波泄漏检测法等。工业中常用的是气压式泄漏检测法,气压式泄漏检测法就是将被测工件充气后,通过测量被测件内气体状态的变化来检测工件的泄漏情况。气压式泄漏检测法通常又可分为直压式检测法和差压式检测法。直压式检测具有经济、简单、方便、实用等优点,但是检测精度不高,容易受到外界因素的影响。主要应用于精度要求不高的检测场合,应用比较广泛。差压式检测的检测原理与直压式基本相似,相对于直压式检测成本要高,结构更复杂,但是检测精度高,受外界因素影响相对较小。本文出于经济、实用、简洁等方面考虑,对直压式泄漏检测方法进行研究与设计。主要以51单片机为控制核心,对数据进行采集与处理,同时对阀门进行控制,克服人为因素的影响,设计键盘输入、数码显示输出等功能。系统的结构设计包括硬件设计与软件设计。硬件设计主要有单片机外围的接口电路设计、传感器电路设计、A/D转换器的电路设计、电源电路设计以及按键输入与数码管显示电路设计等;软件设计主要包括主程序设计、按键中断处理程序设计、显示程序设计、A/D转换器数据采集与处理程序设计和E2PROM的读写操作程序设计等。同时,本文对直压式气体泄漏检测的主要影响因素进行了具体的分析与研究。对如何缩短泄漏检测时间,实现快速泄漏检测方法进行理论上的分析与研究,提出具体解决方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景与意义
• 1.2 国内外发展状况
• 1.3 研究现状与发展方向
• 1.4 本课题研究的主要内容与文本结构
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 论文文本结构
• 本章小结
• 第二章 气体泄漏检测概述
• 2.1 泄漏检测的基本概念
• 2.1.1 泄漏和密封的概念
• 2.1.2 泄漏的部位
• 2.1.3 漏率及其单位
• 2.1.4 影响漏率大小的因素
• 2.2 气体泄漏检测的方法及分类
• 2.2.1 气泡检测法
• 2.2.2 气压式泄漏检测法
• 2.2.3 流量式气体泄漏检测法
• 2.2.4 卤素泄漏检测法
• 2.2.5 氦质谱泄漏检测法
• 2.3 几种泄漏检测方法的比较
• 2.4 影响泄漏检测精度的主要因素
• 2.4.1 检测容积的影响
• 2.4.2 检测压力的影响
• 2.4.3 温度的影响
• 2.4.4 平衡时间的影响
• 2.4.5 零件封堵方式对测量的影响
• 本章小结
• 第三章 直压式气体泄漏检测仪系统的总体设计
• 3.1 系统整体功能介绍
• 3.1.1 系统理论基础
• 3.1.2 直压式气体泄漏检测与差压式气体泄漏检测的比较
• 3.1.3 直压式气体泄漏检测方法概述
• 3.1.4 直压式气体泄漏检测过程
• 3.2 本文研究的直压式泄漏检测仪的主要工作
• 3.2.1 当前存在的主要问题分析
• 3.2.2 本文设计与研究内容
• 3.3 系统总体的结构设计
• 3.3.1 直压式气体泄漏检测仪的测试原理
• 3.3.2 直压式气体泄漏检测仪的工作模型
• 3.4 关键技术的选择
• 3.4.1 检测控制模块
• 3.4.2 人机界面的选择
• 本章小结
• 第四章 系统硬件设计
• 4.1 单片机的选择与设计
• 4.1.1 单片机性能与功能概述
• 4.1.2 单片机引脚使用说明
• 4.2 压力信号的采集与处理的电路设计
• 4.2.1 压力传感器选择
• 4.2.2 A/D 转换器的选择
• 4.3 温度信号采集与处理的电路设计
• 4.4 按键与显示接口电路设计
• 4.4.1 按键电路设计
• 4.4.2 显示接口电路设计
• 4.5 电源电路设计
• 2PROM 接口电路设计'>4.6 E²PROM 接口电路设计
• 4.7 电磁阀继电器驱动电路设计
• 本章小结
• 第五章 系统的软件设计
• 5.1 主程序设计
• 5.2 中断处理程序设计
• 5.3 按键设计
• 5.4 显示设计
• 5.5 检测过程设计
• 5.6 其它软件设计的实现
• 5.6.1 零点漂移的克服
• 5.6.2 滤波算法
• 5.6.3 定时器的使用
• 5.6.4 看门狗复位
• 本章小结
• 第六章 直压式快速测漏的研究与系统结论
• 6.1 检测过程的分析
• 6.2 充气时间的研究
• 6.3 平衡时间的研究
• 6.4 温度补偿法
• 6.5 系统结论
• 6.5.1 系统的精度计算
• 6.5.2 试验结果分析
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 电路原理图
• 附录B 程序
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢