便携式真空计校准装置

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)清华大学 作者:卢耀文

  为了解决许多应用领域对真空度的现场校准需求,研制出便携式真空计校准装置。采用直径为200mm的球形容器作为校准室,用两台不同量程的电容薄膜真空计作为参考标准。为实现宽量程校准,装置集成了静态比对法、静态膨胀法及动态流量法三种校准方法。实验结果证实该装置的校准范围可达1×105~4×10-6 Pa,合成标准不确定度为1.3%~4.7%。装置的外形尺寸为450mm×400mm×750mm,总重量小于40kg。总之,该装置具有体积小、重量轻、便携和成本低等优点。

  真空测量技术在航空航天、电子工业、高能物理、核工业等领域都得到了广泛应用。真空计的测量精度主要取决于自身性能和校准,后者是真空量值溯源的基础,也是保证测量结果正确的有效途径。目前,真空计的校准工作主要送往计量实验室完成,需要的周期比较长,真空仪器在运输过程中常出现损坏现象,对使用单位的科研生产可能产生一定影响。因此,许多应用领域提出了建立企事业内部真空计校准装置的需求,期望装置具有量程宽(105~10-6 Pa)、成本低、便携等特点。

  目前在105~10-6 Pa范围内,国内外大多数计量实验室都已建立校准装置,主要采用比对法和动态流量法。比对法通常用电容薄膜真空计(CDG)和磁悬浮转子真空计(SRG)作为参考标准,校准范围为105~10-4 Pa;动态流量法采用流量计提供标准流量,通过已知流导的小孔连续膨胀衰减压力,校准范围可达10-2~10-7 Pa。然而现有校准装置尽管满足实验室校准要求,但体积和重量都比较大,所采用的磁悬浮转子真空计、流量计等设备比较昂贵,不能满足许多应用单位提出的便携使用要求。

  为此,本文研制出一种便携式真空计校准装置,仅采用满量程为133Pa和1.33×105Pa的两台电容薄膜真空计作为参考标准,将静态比对法、静态膨胀法和动态流量法集成在一台装置上,实现了1×105~4×10-6 Pa范围对真空计的校准。

1、便携式真空计校准装置系统介绍

  校准装置主要由校准室、抽气系统、进气系统三部分组成,整体尺寸为450 mm × 400 mm × 750 mm,总重量小于40 kg,装置的外形如图1 所示。

  系统详细介绍请参见文章:

  http://www.chvacuum.com/vacuum-measure/gauge/073586.html

便携式真空计校准装置外观图

图1 校准装置外观图

2、真空计校准方法

  主要描述了静态比对法、静态膨胀法、动态流量法这三种真空计校准方法。

  这三种校准方法详细介绍:

  http://www.chvacuum.com/vacuum-measure/gauge/073587.html

3、真空计校准结果与讨论

  http://www.chvacuum.com/vacuum-measure/gauge/073588.html

4、结论

  研制的便携式真空计校准装置集成了静态比对法、静态膨胀法和动态流量法三种校准方法,仅用两台满量程为133Pa和1.33×105 Pa的CDG作为参考标准,实现了1×105~4×10-6 Pa真空度范围的校准,测量不确定度为1.3%~4.7%。校准装置在静态比对法下的校范围为1×105~4×102Pa和1×102~6×10-1 Pa,合成标准不确定度为1.3%;在静态膨胀法下的校准范围为4×102~1×102 Pa和6×10-1~5×10-3 Pa,合成标准不确定度为1.5%;在动态流量法下的校准范围为5×10-3~4×10-6 Pa,合成标准不确定度为3.7%~4.7%。所研制校准装置的外形尺寸为450mm×400mm×750mm,总重量小于40kg。总之,该装置具有体积小、重量轻、便携和成本低优点,适用于现场及实验室校准真空计。

  本工作得到中国计量科学院费渭南老师的热心指导和帮助,在此表示衷心地感谢。

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