定容式流導法微流量校準裝置

　　在航天工程中要對衛星、火箭、飛船、地面設備等有密封要求的整體、分系統、零部件的泄漏狀況進(jìn)行檢測，以保證其密封性能。

　　空間環(huán)模設備、高能加速器、核輻射物理實(shí)驗裝置、等離子體物理實(shí)驗裝置、受控熱核反應裝置需要進(jìn)行檢漏，如漏率超過(guò)允許范圍，則無(wú)法正常工作。

　　在民用工業(yè)中，如電子工業(yè)中的半導體元件、集成電路，計算機芯片的生產(chǎn)工藝中，要對生產(chǎn)設備進(jìn)行檢漏，以保證在真空條件下完成某些工藝過(guò)程。

　　檢漏不僅要知道漏孔的位置，而且還要知道漏率的大小，采用真空漏孔標定檢漏儀，需要研制氣體微流量校準裝置^［1~9］，對真空漏孔進(jìn)行校準^[10~16]，以滿(mǎn)足對微小流量的校準需求。

　　為了解決微小流量的測量問(wèn)題，研制了定容式流導法微流量校準裝置，在定容式流量計中采用多個(gè)定容室容積，壓力測量用電容薄膜規和磁懸浮轉子規，不僅拓寬了測量范圍，而且延伸了測量下限，可用于微小流量的測量。

1、校準裝置

1.1、校準裝置的組成

　　圖1是定容式氣體微流量校準裝置，由定容式流量計、流量比較系統、真空抽氣系統、測量與控制系統四部分組成。

　　定容式流量計由定容室、截止閥、針閥、電容薄膜規、磁懸浮轉子規、抽氣機組、供氣系統等組成。流量比校系統由上球室、下球室、小孔板、四極質(zhì)譜計、磁懸浮轉子規、冷規等組成。

　　定容式流量計和流導法用于產(chǎn)生（或測量）標準流量，可采用流量流入法、流量流出法和流量比較法對氣體微流量進(jìn)行校準，如圖2所示。

1.2、流量比較系統

　　流量比較系統采用了雙球形結構，球的直徑為φ350mm，可承受250℃的高溫烘烤，極限真空度為5× 10^-8pa。在上球室與下球室之間有一個(gè)小孔板，小孔的直徑約11mm，對氮氣的流導約10L/s。上球室用于氣體流量的比較測量，也稱(chēng)為流量比較室。在上球室接有真空規、四極質(zhì)譜計、磁懸浮轉子規等，在下球室接有磁懸浮轉子規，真空系統壓力監測規等，也稱(chēng)為抽氣室。

　　流量比較法將待校流量和標準流量分別從上球室的頂部引入，通過(guò)一散流板使氣體分子散射后進(jìn)入上球室中，通過(guò)小孔進(jìn)入下球室被分子泵抽出，在上球室中產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)平衡壓力，可用真空規或四極質(zhì)譜計測量，然后計算出待校流量。

1.3、真空抽氣系統

　　真空抽氣系統由主抽分子泵，輔抽分子泵，濺射離子泵、干泵、閥門(mén)等組成，按無(wú)油超高真空抽氣系統設計。

　　在抽氣系統的設計中，為了獲得較高的真空度，采用雙級分子泵串聯(lián)抽氣，可在上球室中獲得10^-8pa極限真空度。

　　定容式流量計的真空抽氣系統采用FB110分子泵作為主抽泵，日本真空株式會(huì )社生產(chǎn)的135L/min機械泵作為前級泵，用于定容室的抽氣，可獲得小于10^-5pa的極限真空度。

　　定容室與配氣系統相連接，可在定容室中充入所要求的壓力，向外提供標準流量。

1.4 、測量與控制系統

　　根據定容式流量計和流導法的工作要求，測量與控制系統具有如下的功能。

　�。�1）按所需測量范圍選定工作后，測控過(guò)程實(shí)現了自動(dòng)測量，自動(dòng)存貯和處理測量數據，并給出測量結果。

　�。�2）采用頁(yè)標簽技術(shù)，簡(jiǎn)單明了，易用易學(xué)，交互性好，實(shí)現了所見(jiàn)即所得。

　�。�3）將工作原理圖集成到操作軟件中，有利于真空系統的操作運行。

　�。�4）測控軟件采用模塊化的程序設計方法，層次分明、注釋完整、調試維護簡(jiǎn)單，便于修改和進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)；采用圖形化的編程方式，程

序按動(dòng)畫(huà)運行，提供了動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)顯示界面和數顯界面，可滿(mǎn)足各種實(shí)驗和數據分析的需要。

　�。�5）利用32位的編譯器編譯生成"#位的可執行程序，保證了數據采集、測試和測量方案的高速執行；采用數字濾波技術(shù)，有效地避免數據采集錯誤；提供了DAQ、GPIB、PXI、RS-232/485在內的各種儀器通信總線(xiàn)標準的擴展接口，能夠滿(mǎn)足軟、硬件升級的需要。