壓力開關低氣壓試驗方法研究

（中國特種飛行器研究所，湖北 荊門 448035）

壓力開關低氣壓試驗方法研究

陳長輝，龐成龍，李金

（中國特種飛行器研究所，湖北 荊門 448035）

目的 提高壓力開關進行低氣壓試驗時的合格率。方法 針對系留氣球上使用的壓力開關的低氣壓試驗方法進行研究，分析傳統低氣壓試驗方法的缺點，提出一種新型低氣壓試驗方法。針對兩種試驗方法，開展對比試驗。結果 按傳統低氣壓試驗方法進行試驗時壓力開關的合格率為40%，新型低氣壓試驗方法可以將壓力開關的試驗合格率大幅提高。結論 新型低氣壓試驗方法可以提高壓力開關的試驗合格率，新型低氣壓試驗方法可以更客觀地反映壓力開關的實際工況。

系留氣球；壓力開關；低氣壓試驗

壓力開關用于測量氣體的壓差，并將壓差信號轉化為開關信號來控制電路的通斷[1—2]。在系留氣球上[3—4]，壓力開關控制球上壓力調節執行機構（鼓風機或排氣閥）工作，以維持球體的壓力在規定范圍內[5—6]。

壓力開關按傳統試驗方法進行低氣壓環境試驗時，試驗件的合格率低。通過研究發現，原因是傳統低氣壓試驗方法存在缺陷，導致試驗件通過率低。

針對傳統低氣壓試驗方法的缺點，提出了一種新型低氣壓試驗方法。通過兩種試驗方法的對比試驗數據分析，結果表明，新型低氣壓試驗方法可以提高壓力開關的試驗合格率。

1 壓力開關在系留氣球上的使用

在系留氣球上，壓力開關的低壓端與外界大氣相通，壓力開關的高壓端與球體內氣體相通。壓力開關通過采集球體內氣體與外界大氣的壓差[7]來控制球上壓力調節執行機構（鼓風機或排氣閥）工作。如圖1所示，當壓力開關采集的壓差大于閾值[8]時，則壓力開關控制執行機構（排氣閥[9]）工作。

圖1 壓力開關控制執行機構工作原理

2 傳統低氣壓試驗方法的缺陷

傳統的壓力開關低氣壓工作試驗方法如下[10—13]：按圖2所示連接設備；降低試驗箱內空氣壓力，使之達到規定值；從0開始，逐漸增加手搖泵的輸出壓力，給壓力開關加載壓力，并用萬用表檢測壓力開關內部電路的通斷；當檢測到壓力開關的內部電路由斷路變為通路時，停止手搖泵加壓，并記錄此時壓力顯示表上的壓力值（P1）。

圖2 傳統壓力開關低氣壓試驗原理

傳統試驗方法的缺陷為：試驗場所內壓力開關高壓腔及低壓腔內氣體的工作工況與球體上壓力開關不一致。如圖2所示，在試驗場所內，壓力開關高壓腔及低壓腔內氣體的工作工況為：壓力開關處于低氣壓試驗箱內，壓力開關的低壓腔與試驗場所的大氣相通，壓力開關的高壓腔與手搖泵內氣體相通。在球體上，壓力開關的高壓腔及低壓腔內氣體的工作工況為：壓力開關處于低壓大氣環境中，壓力開關的低壓腔與低壓大氣相通，壓力開關的高壓腔與球體內氣體相通。

傳統試驗方法的缺陷會造成壓力開關的內腔受到極大的壓差。在球體上，壓力開關高壓腔內氣體與外界大氣的壓差為450 Pa。按傳統試驗方法，壓力開關的高壓腔內氣體與試驗箱內氣體的壓差為：

式中：PCYC為傳統試驗方法下高壓腔內氣體與試驗箱內氣體的壓差，Pa；PSYB為手搖泵內氣體的壓力，Pa；PSYX為試驗箱內空氣壓力，65.7 kPa。

3 新型低氣壓試驗方法

新型的壓力開關低氣壓工作試驗方法如下：按圖3所示連接設備；試驗前，打開截止閥[14]，使手搖泵的高壓腔內氣體與低氣壓試驗箱內氣體相通；降低試驗箱內空氣壓力，降壓過程中，保持截止閥處于開啟狀態；當試驗箱內空氣壓力降至規定值時，關閉截止閥；從0開始，逐漸增加手搖泵的輸出壓力，給壓力開關加載壓力，并用萬用表檢測壓力開關的內部電路的通斷；當檢測到壓力開關的內部電路由斷路變為通路時，停止手搖泵加壓，并記錄此時數顯壓差計上的壓力值（P1）。

圖3 新型壓力開關低氣壓試驗原理

新型試驗方法中通過靜壓盒將低氣壓試驗箱中的低氣壓空氣引入壓力開關的低壓腔，通過靜壓盒及開啟的截止閥將低氣壓試驗箱中的低氣壓空氣引入手搖泵及壓力開關的高壓腔。

當關閉截止閥，逐漸增加手搖泵的輸出壓力，給壓力開關加載壓力時，壓力開關的高壓腔及低壓腔內氣體的工作工況與球體上壓力開關的高壓腔及低壓腔內氣體的工作工況一致，避免了傳統試驗方法的缺陷。

4 試驗

以LF32-05型壓力開關為例，按傳統試驗方法與新型試驗方法進行對比試驗。LF32-05型壓力開關的外形如圖4所示。

圖4 LF32-05型壓力開關

取10個LF32-05型壓力開關按傳統試驗方法進行低氣壓工作試驗。各個開關的試驗前動作點值（P1C）及低氣壓下動作點值（P1D）數據見表 1。從表1可知，按傳統試驗方法，壓力開關低氣壓下動作點值與試驗前動作點值之間有較大差值。根據壓力開關低氣壓試驗的合格判據（（P1D-P1C）≤±5 Pa），壓力開關的試驗合格率為40%。

表1 按傳統試驗方法測量的試驗數據

取10個LF32-05型壓力開關按新型試驗方法進行低氣壓工作試驗，試驗件安裝如圖5所示。各個開關的試驗前動作點值（P1C）及低氣壓下動作點值（P1D）數據見表2。從表2可知，壓力開關按新型試驗方法，低氣壓下動作點值與試驗前動作點值之間基本一致。根據壓力開關低氣壓試驗的合格判據，壓力開關的試驗合格率為90%。

圖5 試驗件安裝

表2 按新型試驗方法測量的試驗數據

5 結論

文中在分析傳統壓力開關低氣壓試驗方法缺陷的基礎上，研究了新型壓力開關低氣壓試驗方法。通過兩種試驗方法的對比試驗數據分析，結果表明，新型低氣壓試驗方法可以提高壓力開關的試驗合格率，新型低氣壓試驗方法可以更客觀地反映壓力開關的實際工況。文中給出的新型試驗方法可以推廣到差壓傳感器低氣壓試驗[15]。

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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

陳長輝（1985—），男，江西撫州人，工程師，主要研究方向為浮空飛行器壓力控制技術研究。