渗氦型真空漏孔漏率的温度修正(2)

2.2、线性近似修正法

　　如果对温度修正的精度要求不高, 也可以采用经验线性公式。

　　式中α为温度系数, %/℃或%/K; Q1 为在校准温度T1 下校准漏孔漏率, Pa·m³/s; Q2 为在校准温度T2 下校准漏孔漏率, Pa·m³/s。

　　设Qcal=Q1, 可得经验修正公式

　　式( 13) 为漏孔漏率温度线性修正公式, 它对温度修正的偏差较大, 主要在漏率精度要求不高的工业中使用。

3、实验结果与分析

　　为验证2 种修正方法和修正公式的可靠性以及获得修正结果与校准值的偏差, 在16～40 ℃( 289～313 K)温度范围内, 对一支薄膜渗氦型标准漏孔进行校准。漏孔编号和标称漏率值分别为LANFA- 2, 2.3×10^{- 8} Pa·m³/s( 23 ℃) 。实验装置采用兰州物理研究所定容式分流法气体微流量校准装置, 其校准范围为: 5×10^-11～5×10^-2 Pa·m³/s, 合成标准不确定度0.56%～1.60%。校准数据如表1 所列。

表1 LANFA- 2 校准数据

　　从校准结果可以看出, 随着温度的升高, 漏率也逐渐变大, 从16 ℃升高到40 ℃, 漏率增加了两倍, 温度是影响漏率的一个重要因素。如果能严格控制真空漏孔温度, 就可以增大或减小漏孔漏率, 从而满足漏率的检漏要求。

3.1、指数修正法数据分析

　　根据以上数据, 以1/T为横坐标、ln( Q/T) 为纵坐标,作出ln( Q/T) 与1/T之间的曲线, 见图2。

　　图2 中点线为数据曲线。由计算机作出了数据曲线的线性拟合曲线, 其线性拟合曲线公式为y=- 2 535.5x-15.165。

　　由此可以得出: m=C2=- E/R=- 2 535.5, b=ln( C1 ) =ln( K0 RnA/Vd) =- 15.165。当Tcal =296 K、Q=1.46×10^{- 8} Pa·m³/s, 可得LANFA-2 漏率的指数修正公式

　　由此可得LANFA- 2 对应温度的指数修正值QT。图3 为校准温度在16～40 ℃( 289～313 K) 范围内LANFA- 2 校准值与指数修正值之间的比对关系。

　　由图3 可知, 在16～40 ℃内, LANFA- 2 漏率校准值Q 与指数修正值QT 曲线吻合很好, 最大偏差为1.6%, 这表明指数修正法进行温度修正是非常可靠的。因此, 可以在较宽的温度范围内用QT 修正公式精确计算不同温度下的漏率, 保证检漏的精度, 提高检漏质量。

3.2、线性修正法数据分析

　　根据实验数据, 作出了LANFA- 2 真空漏孔漏率值在16～40℃( 289～313K) 范围内随温度变化的曲线, 如图4 所示。 

　　图4 中线性拟合曲线公式为y=5.286×10^{- 10}x+2.629×10^{- 9}。从数据曲线的线性拟合曲线中有: 当温度每升高1 ℃或1 K, 漏率增加5.286×10^{- 10} Pa·m^{- 3}/s。以Tcal=23 ℃( 296 K) 为参考温度, Q=1.46×10^{- 8} Pa·m³/s 时, 温度每升高1 ℃或1 K, 漏率增加5.286×10^{- 10} /1.46×10^{- 8}, 即温度系数为3.63%。漏率线性修正公式为

　　根据式( 15) , 可以求得漏率的线性修正值。图5 为LANFA- 2 校准值与对应线性修正值Qm 之间的比对关系图。从图5 可知, 在16～40 ℃内, LANFA- 2 漏率校准值Q 与线性修正值Qm 偏差较大, 其最大偏差为7%。因此,使用修正公式时, 必须要考虑修正偏差的影响。该方法只能在一定温度范围内对漏率进行简单的修正; 如果在工业中, 要求的精度不高, 误差在10%内, 也可使用。

4、结论

　　通过理论和实验结果分析, 可以得出: 对于渗氦型真空漏孔, 可以采用指数修正法和线性修正法2 种方法进行漏率温度修正。在16～40 ℃范围内, 漏率指数修正结果与校准值的偏差比线性修正结果小, 仅为1.6%, 指数修正的精度比线性修正高, 更接近校准值, 推荐优先使用指数修正公式; 如果允许的修正误差为10%, 也可在较大温度范围内使用线性修正公式进行简单的温度修正。