一种飞机用氧气面罩泄漏量测试装置及方法
阅读说明：本技术 一种飞机用氧气面罩泄漏量测试装置及方法 (Device and method for testing leakage amount of oxygen mask for airplane ) 是由 董众豹 李栋梁 马迪 刘彤 郭佳能 闫亚辉 于 2021-06-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种飞机用氧气面罩泄漏量测试装置及方法,该装置包括：检测舱、氧气面罩、正戊烷发生器、排气扇、正戊烷浓度传感器B、正戊烷浓度传感器A、正戊烷过滤器、流量计、控制单元及面罩密封工装；检测舱内容纳有受试者；受试者的面部佩戴有氧气面罩；氧气面罩的内表面与受试者的面部之间形成呼吸空腔；面罩密封工装安装在氧气面罩上,面罩密封工装通过管路与检测舱的外部相通,所述管路上安装有正戊烷浓度传感器A、正戊烷过滤器、流量计；正戊烷发生器放置在检测舱内；正戊烷浓度传感器B通过管路与检测舱的内腔相通；排气扇安装在检测舱上；本发明能够对氧气面罩的泄漏量进行定量测量。(The invention discloses a device and a method for testing the leakage amount of an oxygen mask for an airplane, wherein the device comprises the following components: the device comprises a detection cabin, an oxygen mask, a n-pentane generator, an exhaust fan, a n-pentane concentration sensor B, a n-pentane concentration sensor A, a n-pentane filter, a flowmeter, a control unit and a mask sealing tool; the test chamber contains a test subject; the subject's face is fitted with an oxygen mask; a breathing cavity is formed between the inner surface of the oxygen mask and the face of the subject; the mask sealing tool is arranged on the oxygen mask and communicated with the outside of the detection cabin through a pipeline, and the pipeline is provided with an n-pentane concentration sensor A, an n-pentane filter and a flowmeter; the n-pentane generator is arranged in the detection cabin; the n-pentane concentration sensor B is communicated with the inner cavity of the detection cabin through a pipeline; the exhaust fan is arranged on the detection cabin; the invention can quantitatively measure the leakage amount of the oxygen mask.)
技术领域
本发明属于航空技术领域，具体涉及一种飞机用氧气面罩泄漏量测试装置及方法。
背景技术
飞机氧气面罩布置在飞机座舱内，当发生紧急情况时，可为座舱内乘客及机组人员提供应急供氧，是一种必备的应急救生装置。飞机在高空飞行时，一旦发生紧急情况使加压的座舱遭到破坏，座舱内的压力就会急剧下降，导致座舱内乘客体内的氧分压急剧下降，发生缺氧甚至危及生命安全。为维持乘客安全的氧分压，需通过氧气面罩为乘客应急供氧。氧气面罩的泄漏量的大小直接影响氧气面罩供氧性能，美国标准AS8025《乘客氧气面罩》规定，氧气面罩的泄漏量不大于100cc/min；泄漏量过大会导致面罩内氧气快速泄露，可能会导致乘客缺氧，因此，测试氧气面罩的泄漏量尤为重要。
目前，CN201320835056《一种防漏气氧气面罩》、CN201520390115《一种加强型氧气面罩》等专利从设计角度对氧气面罩的泄漏问题进行了研究，但未对氧气面罩的泄漏量进行测量；CN202018002135614《一种氧气面罩漏气检测装置》等专利研究了氧气面罩各零部件装配的气密性，该专利并未涉及氧气面罩与佩戴人员面部间的泄漏问题，而该泄漏是氧气面罩泄漏的关键所在，但未对氧气面罩的泄漏进行定量测量；CN102016000290940《一种氧气面罩密封性监测系统》提出了一种氧气面罩密封性检测的实时检测系统，该研究能在氧气面罩使用过程中出现泄漏时发出报警，但并不能定量的分析氧气面罩的泄漏量。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种飞机用氧气面罩泄漏量测试装置及方法，能够对氧气面罩的泄漏量进行定量测量。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种飞机用氧气面罩泄漏量测试装置，包括：检测舱、氧气面罩、正戊烷发生器、排气扇、正戊烷浓度传感器B、正戊烷浓度传感器A、正戊烷过滤器、流量计、控制单元及面罩密封工装；
所述检测舱内容纳有一名待进行测试的受试者；所述受试者的面部佩戴有氧气面罩；所述氧气面罩的内表面与所述受试者的面部之间形成呼吸空腔；
所述氧气面罩上设有与所述呼吸空腔相通的三个孔，三个孔分别为：吸气孔、呼气孔及供氧孔；
所述面罩密封工装安装在氧气面罩上，所述面罩密封工装上设有三个接口，三个接口分别为接口一、接口二及接口三；接口一的一端与氧气面罩的呼气孔连接，另一端通过呼气管路伸出于检测舱，并与检测舱的舱外空气相通；接口二的一端与氧气面罩的吸气孔连接，另一端通过吸气管路伸出于检测舱，并与检测舱的舱外空气相通；所述吸气管路上分别安装有正戊烷过滤器和流量计；所述正戊烷过滤器用于过滤检测舱的舱外空气内的正戊烷；所述流量计用于测量受试者的吸气量；所述接口三的一端与氧气面罩的供氧孔相连，另一端通过测量管路与位于检测舱的舱外的正戊烷浓度传感器A连接，用于检测所述呼吸空腔中的正戊烷浓度；
所述正戊烷发生器放置在检测舱内，用于为检测舱提供正戊烷气体；
所述正戊烷浓度传感器B通过管路与所述检测舱的内腔相通，用于检测所述检测舱内的正戊烷浓度；
所述排气扇安装在检测舱上，用于排出检测舱内的气体；
所述控制单元分别与所述正戊烷发生器、排气扇、正戊烷浓度传感器B、正戊烷浓度传感器A及流量计电性连接；所述控制单元用于控制正戊烷发生器和排气扇转速，并记录显示戊烷浓度传感器A的正戊烷浓度值、正戊烷浓度传感器B的正戊烷浓度值及流量计的吸气量值。
进一步的，还包括混合风扇，所述混合风扇安装在检测舱上，用于将检测舱内的气体混合均匀。
进一步的，所述控制单元根据所述正戊烷浓度传感器B的正戊烷浓度值控制正戊烷发生器的供气速度和排风扇的排气速度，使得正戊烷浓度传感器B检测的检测舱内的正戊烷浓度值控制在设定范围。
进一步的，所述检测舱内的正戊烷浓度值的设定范围为150-200ppm。
进一步的，所述控制单元记录并显示正戊烷浓度传感器B在每30s内的平均正戊烷浓度值、正戊烷浓度传感器A在每30s内的累计正戊烷浓度值及流量计在每30s内的累计吸气量值。
进一步的，所述流量计(10)的量程不低于50LPM。
进一步的，所述正戊烷浓度传感器A(8)的量程不低于50ppm。
进一步的，所述正戊烷浓度传感器B(7)的量程不低于500ppm。
一种飞机用氧气面罩泄漏量测试方法，基于上述测试装置，具体步骤如下：
步骤一，通过正戊烷浓度传感器A测量所述氧气面罩与受试者之间的呼吸空腔内的正戊烷浓度值，待该正戊烷浓度值稳定为0时开始下一步；
步骤二，通过控制单元打开正戊烷发生器，并根据所述正戊烷浓度传感器B的正戊烷浓度值C0控制正戊烷发生器的供气速度和排风扇的排气速度，使得正戊烷浓度传感器B检测的检测舱内的正戊烷浓度值C0稳定在设定范围后，开始进行测试，测试时长为l；
步骤三，所述受试者在检测舱内正常呼吸，通过控制单元记录并显示正戊烷浓度传感器B在每设定时长L内的平均正戊烷浓度值C0i、正戊烷浓度传感器A在每设定时长L内的累计正戊烷浓度值Ci及流量计在每设定时长L内的累计吸气量值V吸i；其中，所述i＝测试时长l/设定时长L，i＝1,2,3，…，n；
步骤四，测试完成后，控制单元自动计算出面罩泄露量Ke，计算公式如下：
进一步的，所述设定时长L为30s；所述测试时长为l至少为3min。
有益效果：
(1)本发明采用两个正戊烷浓度传感器，分别测量氧气面罩内的正戊烷浓度和检测舱内的正戊烷浓度，通过监测检测舱内的正戊烷浓度变化，排除外界环境中正戊烷浓度对氧气面罩泄漏量测试的干扰，进而可以定量分析氧气面罩的泄漏量，具有明显的可靠性与准确度。
(2)本发明的控制单元分别与所述正戊烷发生器、排气扇、正戊烷浓度传感器B、正戊烷浓度传感器A及流量计电性连接，即采用控制单元控制整套测试装置，具有自动化程度高，响应速度快，重复性好的特点。
(3)本发明的面罩密封工装设有三个接口使氧气面罩的呼气孔、吸气孔和供氧孔相互隔绝，确保了试验的准确性。
附图说明
图1为本发明的测试装置组成图；
图2为面罩密封工装结构示意图；
其中，1-检测舱，2-氧气面罩，3-受试者，4-正戊烷发生器，5-混合风扇，6-排气扇，7-正戊烷浓度传感器B，8-正戊烷浓度传感器A，9-正戊烷过滤器，10-流量计，11-控制单元，12-面罩密封工装，13-接口一，14-接口二，15-接口三。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：
本实施例提供了一种飞机用氧气面罩泄漏量测试装置，参见附图1，包括：检测舱1、氧气面罩2、正戊烷发生器4、混合风扇5、排气扇6、正戊烷浓度传感器B7、正戊烷浓度传感器A8、正戊烷过滤器9、流量计10、控制单元11及面罩密封工装12；
所述检测舱1为玻璃密室，检测舱1内容纳有一名待进行测试的受试者3；所述受试者3的面部佩戴有氧气面罩2；所述氧气面罩2的内表面与所述受试者3的面部之间形成呼吸空腔；
所述氧气面罩2上设有与所述呼吸空腔相通的三个孔，三个孔分别为：吸气孔、呼气孔及供氧孔；其中，在本实施例中，所述供氧孔上装有储气袋，进行泄漏量测试时需取下储气袋；
参见附图2，所述面罩密封工装12安装在氧气面罩2上，所述面罩密封工装12上设有三个接口，三个接口分别为接口一13、接口二14及接口三15；
所述接口一13的一端与氧气面罩2的呼气孔连接，另一端通过呼气管路伸出于检测舱1，并与检测舱1的舱外空气相通，使佩戴氧气面罩2的受试者3呼出的气体排到检测舱1的舱外；
所述接口二14的一端与氧气面罩2的吸气孔连接，另一端通过吸气管路伸出于检测舱1，并与检测舱1的舱外空气相通；所述吸气管路上分别安装有正戊烷过滤器9和流量计10；所述正戊烷过滤器9用于过滤检测舱1的舱外空气内的正戊烷，使佩戴氧气面罩2的受试者3吸入的气体为检测舱1的舱外不含正戊烷的空气；所述流量计10用于测量受试者3的吸气量，并将该吸气量值发送给控制单元11进行显示；所述流量计10的量程不低于50LPM；
所述接口三15的一端与氧气面罩2的供氧孔相连，另一端通过测量管路与位于检测舱1的舱外的正戊烷浓度传感器A8连接，用于检测所述呼吸空腔中的正戊烷浓度，并将该正戊烷浓度值发送给控制单元11进行显示；所述正戊烷浓度传感器A8的量程不低于50ppm；
所述面罩密封工装12的三个接口使氧气面罩2的呼气孔、吸气孔和供氧孔相互隔绝，确保试验的准确性；
所述正戊烷发生器4放置在检测舱1内，用于为检测舱1提供200ppm的正戊烷气体；
所述正戊烷浓度传感器B7通过管路与所述检测舱1的内腔相通，用于检测所述检测舱1内的正戊烷浓度，并将该正戊烷浓度值发送给控制单元11进行显示；所述正戊烷浓度传感器B7的量程不低于500ppm；
所述混合风扇5和排气扇6均安装在检测舱1上，所述混合风扇5用于将检测舱1内的气体混合均匀，即将检测舱1内的空气和正戊烷气体混合均匀；所述排风扇6用于排出检测舱1内的气体，以调整检测舱1内的正戊烷浓度；
所述控制单元11分别与所述正戊烷发生器4、排气扇6、正戊烷浓度传感器B7、正戊烷浓度传感器A8及流量计10电性连接；所述控制单元用于将接收到的戊烷浓度传感器A8的正戊烷浓度值、正戊烷浓度传感器B7的正戊烷浓度值及流量计10的吸气量值进行记录并显示，还用于根据所述正戊烷浓度传感器B7的正戊烷浓度值控制正戊烷发生器4的供气速度和排风扇6的排气速度，使得正戊烷浓度传感器B7检测的检测舱1内的正戊烷浓度值控制在150-200ppm；其中，所述控制单元11采用电脑，记录并显示正戊烷浓度传感器B7在每30s内的平均正戊烷浓度值、正戊烷浓度传感器A8在每30s内的累计正戊烷浓度值及流量计10在每30s内的累计吸气量值。
实施例2：
本实施例提供了一种飞机用氧气面罩泄漏量测试方法，具体步骤如下：
步骤一，取下氧气面罩2的储气袋，将面罩密封工装12安装在氧气面罩2上；
步骤二，所述受试者3进入检测舱1，正确佩戴氧气面罩2，并正常呼吸后，通过正戊烷浓度传感器A8测量所述氧气面罩2与受试者3之间的呼吸空腔内的正戊烷浓度值，待该正戊烷浓度值稳定为0时，开始下一步；
步骤三，通过控制单元11打开正戊烷发生器4，并根据所述正戊烷浓度传感器B7的正戊烷浓度值C0控制正戊烷发生器4的供气速度和排风扇6的排气速度，使得正戊烷浓度传感器B7检测的检测舱1内的正戊烷浓度值C0稳定在150-200ppm后，开始计时进行测试，受试者3至少测试3min；本实施例中，受试者3的测试时间为3min；
步骤四，所述受试者3在检测舱1内正常呼吸，通过控制单元11记录并显示正戊烷浓度传感器B7在每30s内的平均正戊烷浓度值C0i、正戊烷浓度传感器A8在每30s内的累计正戊烷浓度值Ci及流量计10在每30s内的累计吸气量值V吸i；其中，所述i为30s的个数，i＝1,2,3，…，n，且n≥6；在本实施例中，n＝3min/30s＝6；
步骤五，测试完成后，控制单元11自动计算出面罩泄露量Ke，计算公式如下：
在本实施例中，
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。