（中國(guó)特種飛行器研究所，湖北 荊門(mén) 448035）

壓力開(kāi)關(guān)低氣壓試驗(yàn)方法研究

陳長(zhǎng)輝，龐成龍，李金

（中國(guó)特種飛行器研究所，湖北 荊門(mén) 448035）

目的 提高壓力開(kāi)關(guān)進(jìn)行低氣壓試驗(yàn)時(shí)的合格率。方法 針對(duì)系留氣球上使用的壓力開(kāi)關(guān)的低氣壓試驗(yàn)方法進(jìn)行研究，分析傳統(tǒng)低氣壓試驗(yàn)方法的缺點(diǎn)，提出一種新型低氣壓試驗(yàn)方法。針對(duì)兩種試驗(yàn)方法，開(kāi)展對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果 按傳統(tǒng)低氣壓試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)壓力開(kāi)關(guān)的合格率為40%，新型低氣壓試驗(yàn)方法可以將壓力開(kāi)關(guān)的試驗(yàn)合格率大幅提高。結(jié)論 新型低氣壓試驗(yàn)方法可以提高壓力開(kāi)關(guān)的試驗(yàn)合格率，新型低氣壓試驗(yàn)方法可以更客觀地反映壓力開(kāi)關(guān)的實(shí)際工況。

系留氣球；壓力開(kāi)關(guān)；低氣壓試驗(yàn)

壓力開(kāi)關(guān)用于測(cè)量氣體的壓差，并將壓差信號(hào)轉(zhuǎn)化為開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)控制電路的通斷[1—2]。在系留氣球上[3—4]，壓力開(kāi)關(guān)控制球上壓力調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（鼓風(fēng)機(jī)或排氣閥）工作，以維持球體的壓力在規(guī)定范圍內(nèi)[5—6]。

壓力開(kāi)關(guān)按傳統(tǒng)試驗(yàn)方法進(jìn)行低氣壓環(huán)境試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)件的合格率低。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，原因是傳統(tǒng)低氣壓試驗(yàn)方法存在缺陷，導(dǎo)致試驗(yàn)件通過(guò)率低。

針對(duì)傳統(tǒng)低氣壓試驗(yàn)方法的缺點(diǎn)，提出了一種新型低氣壓試驗(yàn)方法。通過(guò)兩種試驗(yàn)方法的對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，結(jié)果表明，新型低氣壓試驗(yàn)方法可以提高壓力開(kāi)關(guān)的試驗(yàn)合格率。

1 壓力開(kāi)關(guān)在系留氣球上的使用

在系留氣球上，壓力開(kāi)關(guān)的低壓端與外界大氣相通，壓力開(kāi)關(guān)的高壓端與球體內(nèi)氣體相通。壓力開(kāi)關(guān)通過(guò)采集球體內(nèi)氣體與外界大氣的壓差[7]來(lái)控制球上壓力調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（鼓風(fēng)機(jī)或排氣閥）工作。如圖1所示，當(dāng)壓力開(kāi)關(guān)采集的壓差大于閾值[8]時(shí)，則壓力開(kāi)關(guān)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)（排氣閥[9]）工作。

圖1 壓力開(kāi)關(guān)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理

2 傳統(tǒng)低氣壓試驗(yàn)方法的缺陷

傳統(tǒng)的壓力開(kāi)關(guān)低氣壓工作試驗(yàn)方法如下[10—13]：按圖2所示連接設(shè)備；降低試驗(yàn)箱內(nèi)空氣壓力，使之達(dá)到規(guī)定值；從0開(kāi)始，逐漸增加手搖泵的輸出壓力，給壓力開(kāi)關(guān)加載壓力，并用萬(wàn)用表檢測(cè)壓力開(kāi)關(guān)內(nèi)部電路的通斷；當(dāng)檢測(cè)到壓力開(kāi)關(guān)的內(nèi)部電路由斷路變?yōu)橥窌r(shí)，停止手搖泵加壓，并記錄此時(shí)壓力顯示表上的壓力值（P1）。

圖2 傳統(tǒng)壓力開(kāi)關(guān)低氣壓試驗(yàn)原理

傳統(tǒng)試驗(yàn)方法的缺陷為：試驗(yàn)場(chǎng)所內(nèi)壓力開(kāi)關(guān)高壓腔及低壓腔內(nèi)氣體的工作工況與球體上壓力開(kāi)關(guān)不一致。如圖2所示，在試驗(yàn)場(chǎng)所內(nèi)，壓力開(kāi)關(guān)高壓腔及低壓腔內(nèi)氣體的工作工況為：壓力開(kāi)關(guān)處于低氣壓試驗(yàn)箱內(nèi)，壓力開(kāi)關(guān)的低壓腔與試驗(yàn)場(chǎng)所的大氣相通，壓力開(kāi)關(guān)的高壓腔與手搖泵內(nèi)氣體相通。在球體上，壓力開(kāi)關(guān)的高壓腔及低壓腔內(nèi)氣體的工作工況為：壓力開(kāi)關(guān)處于低壓大氣環(huán)境中，壓力開(kāi)關(guān)的低壓腔與低壓大氣相通，壓力開(kāi)關(guān)的高壓腔與球體內(nèi)氣體相通。

傳統(tǒng)試驗(yàn)方法的缺陷會(huì)造成壓力開(kāi)關(guān)的內(nèi)腔受到極大的壓差。在球體上，壓力開(kāi)關(guān)高壓腔內(nèi)氣體與外界大氣的壓差為450 Pa。按傳統(tǒng)試驗(yàn)方法，壓力開(kāi)關(guān)的高壓腔內(nèi)氣體與試驗(yàn)箱內(nèi)氣體的壓差為：

式中：PCYC為傳統(tǒng)試驗(yàn)方法下高壓腔內(nèi)氣體與試驗(yàn)箱內(nèi)氣體的壓差，Pa；PSYB為手搖泵內(nèi)氣體的壓力，Pa；PSYX為試驗(yàn)箱內(nèi)空氣壓力，65.7 kPa。

3 新型低氣壓試驗(yàn)方法

新型的壓力開(kāi)關(guān)低氣壓工作試驗(yàn)方法如下：按圖3所示連接設(shè)備；試驗(yàn)前，打開(kāi)截止閥[14]，使手搖泵的高壓腔內(nèi)氣體與低氣壓試驗(yàn)箱內(nèi)氣體相通；降低試驗(yàn)箱內(nèi)空氣壓力，降壓過(guò)程中，保持截止閥處于開(kāi)啟狀態(tài)；當(dāng)試驗(yàn)箱內(nèi)空氣壓力降至規(guī)定值時(shí)，關(guān)閉截止閥；從0開(kāi)始，逐漸增加手搖泵的輸出壓力，給壓力開(kāi)關(guān)加載壓力，并用萬(wàn)用表檢測(cè)壓力開(kāi)關(guān)的內(nèi)部電路的通斷；當(dāng)檢測(cè)到壓力開(kāi)關(guān)的內(nèi)部電路由斷路變?yōu)橥窌r(shí)，停止手搖泵加壓，并記錄此時(shí)數(shù)顯壓差計(jì)上的壓力值（P1）。

圖3 新型壓力開(kāi)關(guān)低氣壓試驗(yàn)原理

新型試驗(yàn)方法中通過(guò)靜壓盒將低氣壓試驗(yàn)箱中的低氣壓空氣引入壓力開(kāi)關(guān)的低壓腔，通過(guò)靜壓盒及開(kāi)啟的截止閥將低氣壓試驗(yàn)箱中的低氣壓空氣引入手搖泵及壓力開(kāi)關(guān)的高壓腔。

當(dāng)關(guān)閉截止閥，逐漸增加手搖泵的輸出壓力，給壓力開(kāi)關(guān)加載壓力時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)的高壓腔及低壓腔內(nèi)氣體的工作工況與球體上壓力開(kāi)關(guān)的高壓腔及低壓腔內(nèi)氣體的工作工況一致，避免了傳統(tǒng)試驗(yàn)方法的缺陷。

4 試驗(yàn)

以LF32-05型壓力開(kāi)關(guān)為例，按傳統(tǒng)試驗(yàn)方法與新型試驗(yàn)方法進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。LF32-05型壓力開(kāi)關(guān)的外形如圖4所示。

圖4 LF32-05型壓力開(kāi)關(guān)

取10個(gè)LF32-05型壓力開(kāi)關(guān)按傳統(tǒng)試驗(yàn)方法進(jìn)行低氣壓工作試驗(yàn)。各個(gè)開(kāi)關(guān)的試驗(yàn)前動(dòng)作點(diǎn)值（P1C）及低氣壓下動(dòng)作點(diǎn)值（P1D）數(shù)據(jù)見(jiàn)表 1。從表1可知，按傳統(tǒng)試驗(yàn)方法，壓力開(kāi)關(guān)低氣壓下動(dòng)作點(diǎn)值與試驗(yàn)前動(dòng)作點(diǎn)值之間有較大差值。根據(jù)壓力開(kāi)關(guān)低氣壓試驗(yàn)的合格判據(jù)（（P1D-P1C）≤±5 Pa），壓力開(kāi)關(guān)的試驗(yàn)合格率為40%。

表1 按傳統(tǒng)試驗(yàn)方法測(cè)量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

取10個(gè)LF32-05型壓力開(kāi)關(guān)按新型試驗(yàn)方法進(jìn)行低氣壓工作試驗(yàn)，試驗(yàn)件安裝如圖5所示。各個(gè)開(kāi)關(guān)的試驗(yàn)前動(dòng)作點(diǎn)值（P1C）及低氣壓下動(dòng)作點(diǎn)值（P1D）數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。從表2可知，壓力開(kāi)關(guān)按新型試驗(yàn)方法，低氣壓下動(dòng)作點(diǎn)值與試驗(yàn)前動(dòng)作點(diǎn)值之間基本一致。根據(jù)壓力開(kāi)關(guān)低氣壓試驗(yàn)的合格判據(jù)，壓力開(kāi)關(guān)的試驗(yàn)合格率為90%。

圖5 試驗(yàn)件安裝

表2 按新型試驗(yàn)方法測(cè)量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

5 結(jié)論

文中在分析傳統(tǒng)壓力開(kāi)關(guān)低氣壓試驗(yàn)方法缺陷的基礎(chǔ)上，研究了新型壓力開(kāi)關(guān)低氣壓試驗(yàn)方法。通過(guò)兩種試驗(yàn)方法的對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，結(jié)果表明，新型低氣壓試驗(yàn)方法可以提高壓力開(kāi)關(guān)的試驗(yàn)合格率，新型低氣壓試驗(yàn)方法可以更客觀地反映壓力開(kāi)關(guān)的實(shí)際工況。文中給出的新型試驗(yàn)方法可以推廣到差壓傳感器低氣壓試驗(yàn)[15]。

[1] 梁峭, 孫?，|, 郭麗娟. 壓力開(kāi)關(guān)傳感器[J]. 微納電子技術(shù), 2007(7/8): 298—300.

[2] 劉豪. 壓力開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)及其類型[J]. 企業(yè)導(dǎo)報(bào), 2011(6): 296.

[3] 曹潔. 國(guó)外系留氣球的發(fā)展與運(yùn)用[J]. 科技資訊, 2010(9): 6—7.

[4] 袁紅艷. 系留氣球備件需求確定方法研究[J]. 裝備環(huán)境工程, 2015, 12(6): 147—151.

[5] 張常東, 紀(jì)章輝, 陳長(zhǎng)輝, 等. 系留氣球壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]. 北京: 航空工業(yè)出版社, 2011: 325—333.

[6] 劉運(yùn)學(xué), 郎智明, 鐘華, 等. 基于AVR單片機(jī)的壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制, 2011(9): 2170—2172.

[7] 何澤青, 顧逸東, 王生, 等. 系留氣球壓差與球體應(yīng)力變化關(guān)系研究[J]. 計(jì)算機(jī)仿真, 2009(2): 96—100.

[8] 劉儉岐. 介紹一種壓力開(kāi)關(guān)設(shè)定點(diǎn)誤差超差后的調(diào)整方法[J]. 計(jì)量技術(shù), 2002(9): 54—55.

[9] 靳衛(wèi)華, 李志鵬, 秦武, 等. 排氣閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與運(yùn)用研究[J]. 給水排水, 2008(7): 112—115.

[10] 張忠立, 周毅冰, 丁思絲, 等. 一種針對(duì)壓力開(kāi)關(guān)的新型高效的校準(zhǔn)方法[J]. 工業(yè)計(jì)量, 2013, 23(6): 10—13.

[11] 蔣慶, 蔡晉輝, 梁國(guó)偉. 傳感器在壓力開(kāi)關(guān)綜合測(cè)試裝置中的運(yùn)用[J]. 傳感技術(shù)學(xué)報(bào), 2006(3): 658—661.

[12] 孫海瑋, 牛軍, 劉宏偉, 等. 復(fù)合式壓力開(kāi)關(guān)傳感器[J].儀表技術(shù)與傳感器, 2005(5): 6—8.

[13] 阮祥發(fā), 蔣飛. 壓力開(kāi)關(guān)自動(dòng)調(diào)整測(cè)控系統(tǒng)的研究[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化, 2005(5): 20—22.

[14] 姜磊, 趙金洲, 王倩, 等. 超高壓平衡式空氣截止閥設(shè)計(jì)特點(diǎn)研究[J]. 船舶, 2014(3): 61—65.

[15] 胡浩, 鐘麗瓊, 周潛. 差壓傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].機(jī)床與液壓, 2013(11): 187—190.

Low Pressure Test Method of Pressure Switch

CHEN Chang-hui,PANG Cheng-long,LI Jin
(China Special Vehicle Research Institute, Jingmen 448035, China)

Objective To improve the qualified rate of pressure switch in low pressure test. Methods Low pressure test methods of pressure switches to be used to tethered balloons were researched. Defects of traditional low pressure test methods were analyzed and a new low pressure test method was proposed. Contrast test on two test methods were carried out. Results The pass rate of pressure switches was 40% when the test was carried according to the traditional method. The new low pressure test method could improve the pass rate of pressure switches significantly. Conclusion The new low pressure test method can improve the pass rate of pressure switches and reflect actual conditions of pressure switches more objectively.

tethered balloon; pressure switch; low pressure test

10.7643/ issn.1672-9242.2017.01.010

TJ86

A

1672-9242(2017)01-0038-03

2016-07-18；

2016-08-11

陳長(zhǎng)輝（1985—），男，江西撫州人，工程師，主要研究方向?yàn)楦】诊w行器壓力控制技術(shù)研究。