ZJK-β 型真空计的设计及其性能研究(2)

2、性能研究

2.1、试验装置

　　为了对ZJK- β 型真空计的性能进行研究，建立了专门的试验装置。试验装置结构图见图3，包括真空室、气源、标准规、β 电离规、ZJK- β真空计和抽气系统。其中真空室为圆筒形结构，在真空室的对称位置上安装了标准规和ZJK- β 型真空计。标准规选用高精度电容薄膜规，压力测量范围1×10^{- 3}～1×10⁵ Pa，校准测量不确定度为0.1%。抽气系统由分子泵和机械泵组成，其极限压力可达到1×10^{- 5} Pa。分子泵和真空室之间安装了一个高真空挡板阀，用于静态比对试验使用。气源采用高纯氮气，通过微调针阀向真空室引入气体，使真空室的压力维持在设定值。

1.电容薄膜规　2.气源　3.微调针阀　4.真空室　5.ZJK- β 型真空计　6.高真空挡板阀　7.分子泵　8.角阀　9.机械泵

图3 性能试验装置图

　　试验时，待真空室压力小于1×10^{- 3} Pa 后，关闭高真空挡板阀，用微调针阀向真空室进气，用电容规测量真空室压力，将其值作为标准压力值，同时记录ZJK- β 型真空计的压力显示值。电容规和被测ZJK- β 型真空计在测量前应必须进行预热稳定，稳定时间大于24 h。

2.2、仪器性能指标测试

2.2.1、压力测量范围性能测试

　　在1×10^{- 1} Pa 到1×10⁵Pa 范围内测量各点标准压力值（电容规读数）和对应的ZJK- β 型真空计读数，计算出误差值。

　　试验表明，ZJK- β 型真空计在1×10^-1~1×10⁵ Pa 范围内具有较好的线性。由于电离规的非线性限制，在10^{- 1} Pa 量程和大于3000 Pa 区域误差为20%，其余区域的误差均小于10%。

2.2.2、仪器测量一致性试验

　　在相同参数条件下，利用5 台ZJK- β 型真空计配套同一只β 电离规，进行比对试验。试验曲线见图4。

图4 一致性试验曲线

　　试验表明，5 台ZJK- β 型真空计具有较好的测量一致性。在不同的量程区间，仪器的一致性偏差不同。在0.1~10 Pa，偏差小于10%，其他几个测量区间偏差小于5%。

2.2.3、其他功能

　　ZJK- β 型真空计具有自动灵敏度校准、高压力线性修正功能。在仪器面板上设有灵敏度校准、高压力线性修正调节按钮，操作者可将通过校准试验得出的校准系数输入仪器。仪器在测量过程中，自动将采集的信号进行修正处理后显示压力值。当操作者重新键入新的参数，仪器便以新的参数进行修正调节。另外，ZJK- β 型真空计USB 接口和计算机连接，可以具有多功能数据处理功能，如压力实时显示、压力动态趋势显示、数据打印及存储等。

3、结束语

　　ZJK- β 型真空计采用单片机控制和数据处理，仪器自动化程度高、测量精度高。在压力测量范围内，测量精度达到20%。仪器具有较好的一致性和高稳定性。该仪器研制成功后，先后参加了多个型号火箭共底的安全监测。在火箭低温燃料加注过程中，实现了对火箭共底压力进行实时监测，检测数据可靠，为火箭发射提供了安全保障。ZJK- β 型真空计在易燃易爆、有毒、有害气氛的压力测量方面有广泛的应用前景，特别适用于危险气氛环境的压力测量，如液氢、液氧、液化天然气等低温容器的夹层压力监测以及在其他含危险气体成份的真空容器的压力测量方面都可以进行推广应用。

参考文献

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