真空比对标准装置性能研究及计量软件设计

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)北京东方计量测试研究所 作者:贾军伟

  为研究真空比对标准装置的性能,减少真空计量过程的不确定度。通过实验对真空比对标准装置的极限真空度、漏率、动态稳定度和体积膨胀比进行了研究,分析了该装置的不确定度影响因素。针对标准装置仅能手动操作、真空规计量过程复杂、人工数据处理繁琐的情况,基于Labview 8.2开发平台,依据真空比对校准装置的基本工作原理和真空规检定/校准规程规范,开发了真空规检定/校准程序,覆盖了各种真空规的检定/校准,给出一种多个被检器并行计量的模块化结构,实现数据的自动处理,原始记录和证书的批量生成。

  近30年来国内外在真空计量方面做了大量工作,真空比对装置作为工作标准得到广泛应用。真空比对标准装置用于真空度测量仪器的检定/校准,将态比对法、静态比对法和静态膨胀法三种方法复合在一套装置上,以满足拓宽量程的要求从而对真空规进行检定/校准。动态比对法是用面密封微调阀将一恒定的气体流量注入校准室中,当注入的气体和抽走的气体达到稳定的动平衡时,用二等标准电离真空计或磁悬浮转子真空计、被校真空计同时测量校准室中的压力,然后将所测得结果直接比对。静态比对法是当系统的本底满足要求后,关闭闸板阀,用微调阀将所需压力注入到校准室中,待校准室中的压力平衡后,用电容规和被校真空计同时测量校准室中的压力,然后将所测得结果直接比对。静态膨胀法是基于玻意尔-马略特定律,克努曾于1910年最早提出膨胀法压力校准系统的研究。真空计量的自动化是目前真空计量发展的方向,Labview是一种程序开发环境,由美国国家仪器(NI)公司研制开发的,类似于C和BASIC开发环境。近年来,由于Labview的便捷性在真空计量领域得到越来越广泛的应用。

1、真空比对标准装置

  该装置原理图如图1所示,校准室采用不锈钢材质的球形容器,球形容器内最容易建立起均匀的分子流场,为了保证参考标准规和被校规面对相同的真空条件,校准室按对称结构设计,气体注入点和抽气口位于校准室的两个极点。校准室上标准CF35法兰接口用于接参考标准规和被校规等,它们位于与入口和出口连成的轴线相垂直的同一赤道平面内。

真空比对标准装置原理图

图1 真空比对标准装置原理图

3、结论

  实验结果表明在300℃的温度下,连续运行15h后开始逐渐降温,经过4h的降温到38℃时,测得极限真空度为4.3×10-6Pa。在常温常压下,装置从开机到经过1h后,容器真空度为4.82×10-5 Pa。采用喷吹法检漏,各CF法兰接口处漏率均为10-11 Pa·m3/s量级,薄膜规接口处的漏率为2.0×10-10 Pa·m3/s。各实验点的动态稳定均小于1%;膨胀室体积为0.5ml时,平均体积膨胀比为4.717×10-5;膨胀室体积为5ml时,平均体积膨胀比为3.111×10-4

  该装置的检定/校准程序,具有很强的实用性和通用性,特别是针对真空计量中一次检定多个被检仪表情况。在基本信息的录入中可以避免很多人工重复的劳动;在数据处理过程中通过程序实现数据自动运算,自动判定给出结论,并按照一定的模式存储,从而有效的提高了劳动效率。依托程序框架和其中较通用的模块,可以较方便扩展到真空等计量专业的自动化检定/校准中。

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