真空環(huán)境下電容薄膜規測量偏差的原因分析

　　在某大型航天器的調試試驗中，需使用電容薄膜規(以下簡(jiǎn)稱(chēng)薄膜規)進(jìn)行密封艙內真空度測量，結果發(fā)現薄膜規測量數據出現了較大的偏差。本文即對這一問(wèn)題進(jìn)行原因分析，提出在真空環(huán)境下，薄膜本底偏移量是產(chǎn)生偏差的最重要原因，并有針對性地采取解決措施。

　　電容薄膜真空計作為全壓強計，具有測量結果與氣體成分無(wú)關(guān)、測量精度高、反應速度快、測量范圍寬、抗干擾性能強、重復性好等特點(diǎn)，是一種非常理想的真空計。目前，常用的薄膜規屬于“絕壓式”，即薄膜的一端為密封的參考真空，另一端接入被測真空系統。

　　對于常規的真空測量來(lái)說(shuō)，真空規都是布置在大氣環(huán)境下的，它通過(guò)一個(gè)密封通道與被測的真空容器連通，達到測量容器真空度的目的。但對于一些特殊需求，需要將真空規布置在被測真空容器內部，進(jìn)行某一局部位置或區域的真空度測量，這種做法會(huì )對不同真空規帶來(lái)不同的影響，進(jìn)而影響到測量結果。本文所分析的問(wèn)題就是將薄膜規置于真空環(huán)境下(試驗設備稱(chēng)密封艙)所產(chǎn)生的。

1、系統建立

　　試驗中采用的測量系統原理圖如圖1 所示。每種型號的薄膜規各用2 支，組成兩組，一組主份一組備份，同一組的兩支薄膜規安裝位置非常接近，兩組距離較遠。薄膜規的測量信號先通過(guò)密封艙穿艙密封插頭，再通過(guò)真空容器穿墻密封插頭引出到容器外，與配套真空計ACM1000 連接。ACM1000 真空計輸出的模擬量信號通過(guò)控制系統的PLC 進(jìn)入測控計算機中。

圖1 測量系統原理圖

　　根據試驗要求，本套密封艙真空度測量系統的測量范圍為10⁵ Pa~10 Pa。通過(guò)分析國內外的大部分真空測量產(chǎn)品，最后決定采用阿爾卡特公司生產(chǎn)的ASD1001 及ASD1003 兩種薄膜規進(jìn)行測量，這兩種規性能穩定且量程互補，滿(mǎn)足試驗要求。其性能技術(shù)指標見(jiàn)表1。

表1 所選真空規的詳細技術(shù)指標

　　選用兩種真空規共同使用主要是基于如下的考慮：

　　(1)ASD1001 規的測量下限雖然名義上可以達到10 Pa，但是根據以往我們使用的經(jīng)驗，薄膜規的測量讀數在接近10 Pa 極限時(shí)存在較大的誤差。

　　(2) ASD1003 規的量程范圍10^-1 Pa~10³ Pa，比較窄，但10 Pa 恰好為其量程的中間部分，在該真空度段其測量的準確度較高。

　　(3) 兩種規使用方法如下： 在真空度10⁵Pa~10³ Pa 范圍內，利用ASD1001 規測量，在真空度10³ Pa~10 Pa 范圍內，利用ASD1003 規來(lái)測量。

5、結論

　　本文嘗試著(zhù)對薄膜規在真空環(huán)境下使用時(shí)出現測量偏差的原因進(jìn)行了分析，并提出了解決方法，雖然已驗證了該方法的有效性，但要想將該方法廣泛應用于同類(lèi)型真空規滿(mǎn)足某種特殊需求還存在一些局限性，如：使用密閉容器后，測量組件體積遠大于真空規，安裝位置受限;由于測量組件處于真空環(huán)境中互換性很差，增加備份會(huì )增加成本，單機測量如出現故障就會(huì )造成單點(diǎn)失效，只能停機處理。因此，本文涉及的常規產(chǎn)品性能擴展只是其中的一個(gè)方向，繼續開(kāi)展特殊環(huán)境、特殊需求的真空度測量工作是很有必要的。

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