真空比對標準裝置性能研究及計量軟件設計
為研究真空比對標準裝置的性能，減少真空計量過(guò)程的不確定度。通過(guò)實(shí)驗對真空比對標準裝置的極限真空度、漏率、動(dòng)態(tài)穩定度和體積膨脹比進(jìn)行了研究，分析了該裝置的不確定度影響因素。針對標準裝置僅能手動(dòng)操作、真空規計量過(guò)程復雜、人工數據處理繁瑣的情況，基于Labview 8.2開(kāi)發(fā)平臺，依據真空比對校準裝置的基本工作原理和真空規檢定/校準規程規范，開(kāi)發(fā)了真空規檢定/校準程序，覆蓋了各種真空規的檢定/校準，給出一種多個(gè)被檢器并行計量的模塊化結構，實(shí)現數據的自動(dòng)處理，原始記錄和證書(shū)的批量生成。
近30年來(lái)國內外在真空計量方面做了大量工作，真空比對裝置作為工作標準得到廣泛應用。真空比對標準裝置用于真空度測量?jì)x器的檢定/校準，將態(tài)比對法、靜態(tài)比對法和靜態(tài)膨脹法三種方法復合在一套裝置上，以滿(mǎn)足拓寬量程的要求從而對真空規進(jìn)行檢定/校準。動(dòng)態(tài)比對法是用面密封微調閥將一恒定的氣體流量注入校準室中，當注入的氣體和抽走的氣體達到穩定的動(dòng)平衡時(shí)，用二等標準電離真空計或磁懸浮轉子真空計、被校真空計同時(shí)測量校準室中的壓力，然后將所測得結果直接比對。靜態(tài)比對法是當系統的本底滿(mǎn)足要求后，關(guān)閉閘板閥，用微調閥將所需壓力注入到校準室中，待校準室中的壓力平衡后，用電容規和被校真空計同時(shí)測量校準室中的壓力，然后將所測得結果直接比對。靜態(tài)膨脹法是基于玻意爾-馬略特定律，克努曾于1910年最早提出膨脹法壓力校準系統的研究。真空計量的自動(dòng)化是目前真空計量發(fā)展的方向，Labview是一種程序開(kāi)發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器(NI)公司研制開(kāi)發(fā)的，類(lèi)似于C和BASIC開(kāi)發(fā)環(huán)境。近年來(lái)，由于Labview的便捷性在真空計量領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應用。
1、真空比對標準裝置
該裝置原理圖如圖1所示，校準室采用不銹鋼材質(zhì)的球形容器，球形容器內最容易建立起均勻的分子流場(chǎng)，為了保證參考標準規和被校規面對相同的真空條件，校準室按對稱(chēng)結構設計，氣體注入點(diǎn)和抽氣口位于校準室的兩個(gè)極點(diǎn)。校準室上標準CF35法蘭接口用于接參考標準規和被校規等，它們位于與入口和出口連成的軸線(xiàn)相垂直的同一赤道平面內。
圖1 真空比對標準裝置原理圖
3、結論
實(shí)驗結果表明在300℃的溫度下，連續運行15h后開(kāi)始逐漸降溫，經(jīng)過(guò)4h的降溫到38℃時(shí)，測得極限真空度為4.3×10-6Pa。在常溫常壓下，裝置從開(kāi)機到經(jīng)過(guò)1h后，容器真空度為4.82×10-5 Pa。采用噴吹法檢漏，各CF法蘭接口處漏率均為10-11 Pa·m3/s量級，薄膜規接口處的漏率為2.0×10-10 Pa·m3/s。各實(shí)驗點(diǎn)的動(dòng)態(tài)穩定均小于1%；膨脹室體積為0.5ml時(shí)，平均體積膨脹比為4.717×10-5；膨脹室體積為5ml時(shí)，平均體積膨脹比為3.111×10-4。
該裝置的檢定/校準程序，具有很強的實(shí)用性和通用性，特別是針對真空計量中一次檢定多個(gè)被檢儀表情況。在基本信息的錄入中可以避免很多人工重復的勞動(dòng)；在數據處理過(guò)程中通過(guò)程序實(shí)現數據自動(dòng)運算，自動(dòng)判定給出結論，并按照一定的模式存儲，從而有效的提高了勞動(dòng)效率。依托程序框架和其中較通用的模塊，可以較方便擴展到真空等計量專(zhuān)業(yè)的自動(dòng)化檢定/校準中。
