专利名称：一种飞机灭火剂浓度测试系统准确度校准方法
技术领域：
本发明属于航空工业测量领域计量技术方面，特别是涉及到一种飞机灭火剂浓度测试系统准确度校准方法。
背景技术：
灭火剂浓度测量系统主要用于飞机发动机舱和APU舱等灭火区灭火性能检查、地面模拟试验的灭火剂浓度等数据的采集和处理。灭火剂浓度测量系统对灭火剂浓度的测量，是基于非色散红外吸收气体分析的原理。非对称多原子分子气体在红外波段均有特征吸收峰，当红外光通过被测气体时，气体分子就会对红外辐射进行选择性吸收，只吸收固定的特征波长的红外辐射。当一束光强为
I。的平行红外光入射到气体介质时，由于气体介质的选择性吸收，其出射光的强度I发生衰减，吸收关系遵循朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律,即1=10exp (-KCL)上式中:1 一红外辐射被气体吸收后的光强；10-红外辐射被气体吸收前的光强；K-气体的吸收系数；C-气体的 浓度；L-红外辐射通过气室的长度。当气体的种类及特征吸收波长一定时，K也就确定了。当气室长度一定时，从上式可以看出，I的大小仅与气体浓度有关，测出I的大小就可以得到气体的浓度C。因此，依据灭火气体具有特定的红外吸收波长和Lambert — Beer红外吸收定律,选择气体对红外吸收强的吸收峰处的波长为测量波长，另外选择一个对红外光不具有吸收能力的波长作为参比波长，以提高测量精度和灵敏度。由气体对其特定的特征吸收波长处的红外吸收强度测定被测气体的浓度。本发明是以保证灭火剂浓度测试系统的测量准确性为目的的技术手段的集合，其特点在于采用与标准物质比对的方式，构建从国家基准到测量系统的有效溯源链，达到量值传递的要求，填补了现有技术空白。
发明内容
本发明的目的是:设计一种能够在现有条件下，依靠现有的技术手段，在现有的设备基础上，为飞机研制过程中，灭火试验气体浓度测量提供量值传递功能，目的是为浓度测量提供量值溯源链，确保该测量设备能够以周期性的校准形式，处于可控的测量精度范围内。本发明的技术方案:一种飞机灭火剂浓度测试系统准确度校准方法，采用标准物质法对飞机灭火剂浓度测试系统进行比对校准，即以配置的标准浓度参考气体作为标准物质，在测试系统的量程范围内以多点方式对测量准确度进行校准修正，包括以下步骤:
第一步、校准准备:根据校准需要，设置浓度范围并确定校准点的数量及校准点的浓度量值；第二步、配置标准气:以浓度为100%的纯气作为原始基准，按照第一步所预定的校准点的数量及浓度量值，配置相应数量及相应浓度量值的标准气；第三步、校准:以配置的标准气为校准点，飞机灭火剂浓度测试系统在静态工作状况下，分别对标准气进行测量，并以标准气体浓度的量值为基准，对测量的结果进行修正，使其与标准气浓度的量值一致；第四步、重复以上步骤，完成飞机灭火剂浓度测试系统周期性量值传递过程。本发明的优点是:本方法采用标准物质法实现校准过程，直接从国家计量院源基准单位获得标准量值信息，量值传递方式简单易行，溯源链完整稳定。由于分别采用了多气瓶的方式保存各校准点的标准物质，各点标准量值信息之间没有干涉因素，因此便于根据测试系统计量需求随时增减校准点的数量。本方法无效浓度成分采用高稳定性的氮气填充，在克服漏气和气瓶材质氧化的情况下，气瓶中的有效和无效浓度成分极难发生化学反应，确保了浓度成分的稳定性，提高了标准物质长期保存的可行性，降低了计量的成本。采用标准物质法的优点还在于气体浓度在密封状态下不受周围环境温度、压力的影响，使得校准过程能够在较宽的环境条件下进行。对于更高准确度要求的计量过程，本方法还可通过增加校准点的方式，提升修正功能。本方法是为应对特种行业的特殊测量而发明，填补了现有浓度计量的空白，但由于本发明实施过程是基于不受限制的通用计量方式，因此本发明除用于现有国防技术领域外，还具有向同类技术范畴扩展使用的优势。
具体实施例方式下面对本发明做进一步详细描述。一种飞机灭火剂浓度测试系统准确度校准方法，采用标准物质法对飞机灭火剂浓度测试系统进行比对校准，即以配置的标准浓度参考气体作为标准物质，在测试系统的量程范围内以多点方式对测量准确度进行校准修正，包括以下步骤:第一步、校准准备:根据校准需要，设置浓度范围并确定校准点的数量及校准点的浓度量值；第二步、配置标准气:以浓度为100%的纯气作为原始基准，按照第一步所预定的校准点的数量及浓度量值，配置相应数量及相应浓度量值的标准气；第三步、校准:以配置的标准气为校准点，飞机灭火剂浓度测试系统在静态工作状况下，分别对标准气进行测量，并以标准气体浓度的量值为基准，对测量的结果进行修正，使其与标准气浓度的量值一致；第四步、重复以上步骤，完成周期性量值传递过程。实施实例:下面以实际工作中某实例对本发明做进一步详细描述。第一步、校准准备:本实例中飞机灭火剂浓度测试系统为16通道测量方式，气体浓度测量范围为(O 20) %，测量准确度为0.5%，所以校准范围与测量区间对应，并选择0%、5%、10%、20%四个校准点。
校准准备过程同时
第二步、配置标准气:标准气体的配置在具有浓度量值传递资格的国家标准物质中心完成，不同浓度的标准气体分别装入容积为5升的钢制气瓶。一般情况下，为了确保钢瓶内的净化效果，钢瓶为一次性使用，钢瓶内气体压力根据钢瓶耐压值确定。配置I个纯氮气作为零点基准，配置对应其余选定校准点的3个不同浓度的标准气体单元。受气体配置设备操作的影响，标准气配置完成后各校准点实际浓度值与设定值有一定的偏差，校准过程以实际配置结果浓度值为基准。该配置过程同时实现计量所必需的标准量值传递功能。第三步、校准:以配置的标准气为校准点，飞机灭火剂浓度测试系统在静态工作状况下，分别对标准气进行测量，并以标准气体浓度的量值为基准，对测量的结果进行修正，使其与标准气浓度的量值一致；以下方法为单通道校准过程描述，多通道测试系统按照单通道校准方法重复进行。
标定零点连接零点气钢瓶的出口和减压阀的入口，将减压阀的出口和待标定飞机灭火剂浓度测试系统待校准通道取样模块的入气口连接，同时在减压阀出口并接一同管径带有流量计的旁路。检查确认连接牢固无漏气后，打开待校准通道的抽气泵，将减压阀出口处的旁路流量计的开度调到最大，然后调节待校准通道所对应面板上流量计流量调节旋钮，使流量值稳定在2L/min，然后适度打开零点气钢瓶减压阀的阀门，使旁路流量计的显示值为0.5L/min。为了保证管路气流稳定，确保管路内部充满标准气体，再使抽气泵工作约2分钟，此时通过软件起动被校准取样模块进入测量过程，测试系统自动进行通道的零点浓度测量。当模块校准软件页面提示“零点校准结束，按OK键继续”，待校准通道的零点校准结束，同时记录此时浓度测量值，作为原始记录存档，关闭零点气钢瓶减压阀的阀门，使管路中充满的气体排出，最后关抽气泵，移去点标准气钢瓶。标定5%校准点连接5%浓度标准气钢瓶的出口和减压阀的入口，减压阀的出口和待校准通道取样模块的入气口，检查确认连接牢固后，打开待校准通道的抽气泵，将减压阀出口处的旁路流量计的开度调到最大，然后调节待校准通道所对应面板上流量计的流量调节旋钮，使流量值稳定在2L/min，然后适度打开零点气钢瓶减压阀的阀门，使旁路流量计的显示值为
0.5L/min时，然后调节待校准通道所对应面板上流量计的流量调节旋钮，使流量值稳定于2L/min，为了管路气流稳定，确保管路内部充满标准气体，再使抽气泵工作约2分钟，此时起动软件进入测量过程，同时输入标准气体的实际浓度值，系统自动进行通道的第二点校准。当模块校准软件页面提示第二点标定结束，按OK键继续”时，记录此时浓度测量值，作为原始记录存档，该测量通道的第二点校准结束，关闭5%浓度的标准气钢瓶阀门，使管路中充满的5%浓度的标准气排出，避免对下一点的校准过程的干扰。第四步、分别更换10%、20%标准气，对本校准通道重复第三步过程，完成本通道的校准过程。对于多通道浓度测量系统，重复第三步和第四步操作，完成其余通道的校准，当全部通道校准过程结束后，飞机灭火剂浓度测试系统的校准过程结束。
按如下公式计算校准误差:E=V1-Vs式中:Vi —为测量值；Vs —为标准值。依照以上要求进行校准数据的处理。满足要求时即定义为测量系统合格，准予按校准的测量准确度使用。飞机灭火剂浓度测试系统的校准周期可根据使用频度及测量要求设定。当校准误差超过 使用要 求时，可采用多次校准的方式，逐步逼近最佳测量状态。
权利要求
1.一种飞机灭火剂浓度测试系统准确度校准方法，采用标准物质法对飞机灭火剂浓度测试系统进行比对校准，即以配置的标准浓度参考气体作为标准物质，在测试系统的量程范围内以多点方式对测量准确度进行校准修正，其特征在于，包括以下步骤: 第一步、校准准备:根据校准需要，设置浓度范围并确定校准点的数量及校准点的浓度量值； 第二步、配置标准气:以浓度为100%的纯气作为原始基准，按照第一步所预定的校准点的数量及浓度量值，配置相应数量及相应浓度量值的标准气； 第三步、校准:以配置的标准气为校准点，飞机灭火剂浓度测试系统在静态工作状况下，分别对标准气进行测量，并以标准气体浓度的量值为基准，对测量的结果进行修正，使其与标准气浓度的量值一致； 第四步、重复以上 步骤，完成飞机灭火剂浓度测试系统周期性量值传递过程。
全文摘要
本发明属于航空工业测量领域计量技术方面，特别是涉及到一种飞机灭火剂浓度测试系统准确度校准方法，包括校准准备的步骤、配置标准气的步骤、校准的步骤等。本方法采用标准物质法实现校准过程，便于根据测试系统计量需求随时增减校准点的数量。本方法无效浓度成分采用高稳定性的氮气填充，确保了浓度成分的稳定性，提高了标准物质长期保存的可行性，降低了计量的成本。本发明校准过程能够在较宽的环境条件下进行。对于更高准确度要求的计量过程，本方法还可通过增加校准点的方式，提升修正功能。本方法是为应对特种行业的特殊测量而发明，填补了现有浓度计量的空白，本发明具有较大的应用价值。
文档编号G01N21/35GK103226098SQ20131000836
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月10日 优先权日2013年1月10日
发明者董锁利, 曾渭平 申请人:中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所