恒壓法校準正壓漏孔的測量不確定度評定

　　為評定恒壓法校準正壓漏孔的測量不確定度，建立恒壓法正壓漏孔校準結果測量不確定度評定的數學(xué)模型，分析不確定度各影響分量及其靈敏系數，由恒壓法校準正壓漏孔的A類(lèi)標準不確定度評定及B類(lèi)標準不確定度評定，計算出恒壓法校準正壓漏孔的相對擴展不確定度，并通過(guò)實(shí)驗給出恒壓法校準正壓漏孔的測量不確定度評定示例。

引言

　　隨著(zhù)科學(xué)的不斷進(jìn)步，正壓漏孔已經(jīng)越來(lái)越廣泛的應用于航天、航空、制冷、汽車(chē)等行業(yè)和領(lǐng)域，各行業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展與高可靠性的要求對正壓漏孔校準準確度的要求不斷提高。

　　目前，國內外均開(kāi)展了正壓漏孔校準技術(shù)研究工作，如國外的德國物理技術(shù)研究院(PTB)、瑞士BALZERS公司、美國材料與測試學(xué)會(huì )(ASTM)和歐洲標準化委員會(huì )(ECS)，以及國內的中國計量院、上海計量測試技術(shù)研究所、航天科技集團一院、清華大學(xué)、蘭州空間技術(shù)物理研究所等單位，在正壓漏孔校準裝置研制及校準方法研究方面開(kāi)展了大量研究，并對正壓漏孔校準測量不確定度進(jìn)行了評定。

　　測量不確定度是正壓漏孔校準結果的組成部分，采用恒壓法校準正壓漏孔，與國內外其他研究機構相比，在延伸正壓漏孔下限的同時(shí)，降低了正壓漏孔校準的測量不確定度。按照JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》的要求，評定恒壓法校準正壓漏孔的測量不確定度。

1、恒壓法正壓漏孔校準原理及裝置

　　恒壓法校準正壓漏孔的原理是：在一定溫度下，將正壓漏孔流出的校準氣體引入到變容室中，通過(guò)活塞移動(dòng)改變變容室的容積，使變容室內氣體壓力保持恒定，測量變容室壓力、變容室容積變化量及測量時(shí)間，計算出正壓漏孔漏率。

　　恒壓法正壓漏孔校準裝置原理圖如圖1所示，通過(guò)恒溫等措施，采用恒壓法校準正壓漏孔，抽氣系統將校準裝置壓力抽至100 Pa以下，向變容室與參考室中充入所需壓力的氣體，絕對式電容薄膜真空計測量初始壓力，差壓式電容薄膜真空計測量變容室中的壓力變化。

圖1 正壓漏孔校準裝置原理圖

　　1、11. 絕對式電容薄膜真空計;2、3、6、8、9、10、12、13、17、19、23、24、25、31. 閥門(mén);4、5、7. 氣瓶;14. 分子泵;15. 針閥;16、20. 標準容積(0.1L，1L);18. 定容室1;21. 電磁閥;22. 正壓標準漏孔;26. 機械泵;27. 電機及平動(dòng)機構;28. 變容室及活塞;29. 定容室2;30. 差壓式電容薄膜真空計。

　　該裝置可以實(shí)現定容法和恒壓法兩種校準方法，恒壓法的校準范圍為5×10^-8～5×10^-6 Pa·m³/s，相對擴展不確定度不大于10%，取k=2。

2、小結

　　通過(guò)采用恒壓法校準5×10^-8～5×10^-6 Pa·m³/s內三支不同量級的正壓漏孔，對校準結果進(jìn)行了不確定度評定，發(fā)現由于采用恒壓法校準正壓漏孔時(shí)，B類(lèi)不確定度評定結果較小，正壓漏孔漏率的A類(lèi)標準不確定度評定為恒壓法校準正壓漏孔測量不確定度的主要來(lái)源，特別是校準裝置本底的測量不確定度基本上可以忽略，因此采用一些措施減小正壓漏孔校準的A類(lèi)測量不確定度是降低恒壓法校準正壓漏孔的測量不確定度，提高正壓漏孔校準準確度的最主要方式。