基于LabVIEW 的吸氣劑吸氣性能定容測試系統
圖形化編程語(yǔ)言L(fǎng)abVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)，用于一種吸氣劑吸氣性能定容測試系統。根據理想氣體狀態(tài)方程，在氣體體積與摩爾量一定時(shí)，氣體壓強隨氣體溫度的變化而變化，從而影響吸氣劑性能的測試。由此，設計了一種溫度測量電路，提出了基于理想氣體狀態(tài)方程的溫度補償算法，實(shí)現了壓強的溫度補償。以吸氣劑吸氣性能定容測試系統為平臺，測試結果表明，該系穩定可靠、簡(jiǎn)單實(shí)用、擁有友好的人機交互界面，具有溫度補償功能；該溫度補償方法正確可行，效果良好，很好的去除了溫度對壓強的影響，從而吸氣劑性能測試更加準確可靠。
LabVIEW 是基于數據流編程概念的圖形化軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，是最容易的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境之一。近些年來(lái)，LabVIEW 在測試領(lǐng)域應用越來(lái)越廣泛，已經(jīng)成為測試領(lǐng)域應用最廣泛與最有前途的軟件開(kāi)發(fā)平臺之一，廣泛應用于航空、航天、通信、汽車(chē)、電子半導體與生物醫學(xué)等眾多領(lǐng)域。LabVIEW 開(kāi)發(fā)功能高效、通用；可重用性高、界面友好；支持多種儀器與數采硬件驅動(dòng)。LabVIEW的串口通信功能模塊夠方便、可靠地實(shí)現串口通信。
吸氣劑是能有效地吸著(zhù)某些（種）氣體或蒸氣，主要用來(lái)清除電真空器件排氣后存在的或器件工作時(shí)產(chǎn)生的殘余氣體的專(zhuān)用材料或裝置的通稱(chēng)。吸氣劑廣泛應用于電真空器件，如各種電子管、離子管、電子束管、電光源以及中子管、各種粒子加速器、色譜儀、氣體激光器。吸氣劑性能主要由吸氣量和吸氣速率表征，吸氣量表征了吸氣劑的吸氣能力。吸氣劑的性能直接影響電真空器件的性能和使用壽命。因此，吸氣劑性能的優(yōu)劣和選擇顯得尤為重要。在實(shí)際生產(chǎn)中，吸氣劑的選擇和更換直接影響生產(chǎn)成本和工藝。因此，吸氣劑的選擇和更換必須科學(xué)嚴謹，需要一種測試吸氣劑性能的工具，此工具要實(shí)用方便，易操作，最好能做到圖文并茂，讓人一目了然。吸氣劑性能測試方法包括定容法和定壓法，定容法，又稱(chēng)靜態(tài)法，簡(jiǎn)單的測量裝置如圖1 所示。定容法的吸氣量求算比較簡(jiǎn)單，就是氣體壓強變化值和氣體容積的乘積，從而本文選擇定容法測試吸氣劑性能。
圖1 靜態(tài)法測試原理
在實(shí)際應用中，我們主要關(guān)心吸氣劑的吸氣量。在定容法中，吸氣量等于真空系統壓強變化量與該系統容積的乘積。因此，吸氣劑性能的測試歸結為實(shí)時(shí)測試真空系統的壓強值。對于壓強測量，復合真空計與程控真空計的發(fā)展，大大拓寬了壓強測量范圍，前者能達到10-3~10-4 Pa 量級，而后者能達到10-9~10-10 Pa 量級，廣泛應用在超真空系統中，進(jìn)行壓強探測顯示。由于它們主要是用來(lái)探測系統的真空度，因此它們只顯示即時(shí)的壓強。但是，對于記錄與觀(guān)測系統整個(gè)工作過(guò)程的壓強變化，它們不與計算機進(jìn)行通信連接，不可能做到這點(diǎn)。
基于上述問(wèn)題，為了滿(mǎn)足吸氣劑性能測試工具的需要，本文設計了一種基于LabVIEW 的吸氣劑吸氣性能定容測試系統。該系統充分發(fā)揮了LabVIEW 圖形化和串口通信功能模塊，具有友好的人機交互界面，同時(shí)在線(xiàn)顯示和記錄壓強—時(shí)間曲線(xiàn)和溫度—時(shí)間曲線(xiàn)，克服了只顯示即時(shí)壓強的缺點(diǎn)。
由理想氣體狀態(tài)方程可知，在氣體體積與摩爾量不變的情況下，氣體壓強隨氣體溫度變化而變化。另外，吸氣劑性能測試實(shí)驗一般需要兩到三天的時(shí)間，在這期間，溫度的變化不可避免的影響定容測試吸氣量。
考慮到這點(diǎn)，本文設計了一種溫度測量電路，提出了基于理想氣體狀態(tài)方程的溫度補償算法，從而基本消除了溫度對壓強的影響，保證了吸氣劑吸氣量測試的準確可靠，能提高吸氣劑性能測試準確性和可靠性。本文還以吸氣劑吸氣性能定容測試系統為實(shí)驗平臺，進(jìn)行了兩個(gè)實(shí)驗，對該系統與其溫度補償的效果進(jìn)行測試驗證。
5、結論
實(shí)驗結果表明，本文設計的溫度補償正確可行，很好地去除了溫度對壓強的影響，使吸氣劑吸氣量的測試更加準確可靠，對吸氣劑的研究有一定的作用。
本文設計的吸氣劑吸氣性能定容測試系統能穩定的運行，達到了測試工具所需要的特征，具有友好的用戶(hù)界面，操作方便、實(shí)用，提供大量有用信息。
另外，由于Pt1000 是貼在真空系統氣體管道上的，不能直接測量系統內氣體溫度，造成溫度測量有一定的延時(shí)，外界溫度通過(guò)管道傳遞到氣體有一定的時(shí)間，給溫度補償帶來(lái)不便，因此在真空系統中，除了壓強傳感器，還需要加上溫度傳感器，如此，測量更加準確可靠。
