便攜式真空計校準裝置的校準方法介紹

2013-07-05 盧耀文 清華大學(xué)

  研制的便攜式真空計校準裝置集成了靜態(tài)比對法、靜態(tài)膨脹法和動(dòng)態(tài)流量法三種校準方法,本文就詳細介紹了便攜式真空計校準裝置的這三種校準方法。

1、靜態(tài)比對法

  靜態(tài)比對法采用電容薄膜真空計G2和G3作為參考標準,在關(guān)閉閥門(mén)V2后通過(guò)被校準真空計和參考標準同時(shí)測量校準室壓力實(shí)現校準。

2、靜態(tài)膨脹法

  靜態(tài)膨脹法基于Boyle-Mariotte理想氣體定律,將標準體積中可精確測量的較高壓力氣體膨脹到校準室中,通過(guò)計算得到膨脹后的壓力,以此壓力作為標準校準真空計。標準壓力通過(guò)式(1)計算

靜態(tài)膨脹法

  式中:p0、p為標準體積中初始壓力和膨脹后的氣體壓力;Vc1、Vc2分別為標準體積和校準室的容積;V'1/V'1+V'2為體積比。

3、動(dòng)態(tài)流量法

  在圖2中,動(dòng)態(tài)流量法是在分子流條件下采用小孔C1或C2對較高壓力的氣體連續膨脹到校準室,通過(guò)小孔C3連續抽氣,在校準室中形成動(dòng)態(tài)平衡的穩定壓力,以此壓力作為標準校準真空計。在動(dòng)態(tài)流量法中,根據氣體流量守恒定律可知

氣體流量守恒定律

  式中:p1、p2、p3分別為小孔(C1或C2)入口、校準室、分子泵抽氣口的壓力;C1,2為小孔C1或C2的流導;C3為限流抽氣小孔C3的流導。

  由于校準過(guò)程中p2《p1,且在滿(mǎn)足分子流的條件下小孔C3兩端壓力的比值總是常數(定義為返流比A,p3=Ap2),因此式(2)可簡(jiǎn)化為

  從式(3)可知,標準壓力p2由進(jìn)氣小孔入口壓力p1、進(jìn)氣小孔與抽氣小孔流導比C1,2/C3及(1-A)計算得到。

  本文加工的C1、C2、C3小孔對氮氣的分子流導分別為10-8,10-6,10-2 m3/s量級,進(jìn)氣小孔和抽氣小孔的流導比C1/C3,C2/C3為10-6,10-4量級,因此通過(guò)兩個(gè)不同流導小孔進(jìn)氣的方法拓寬了裝置的校準范圍。

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