專(zhuān)利名稱(chēng)：一種方向規(guī)的校準(zhǔn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種方向規(guī)的校準(zhǔn)裝置，屬于計(jì)量科學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于宇宙空間的氣體分子密度非常稀薄，從航天器上飛出的氣體分子無(wú)碰 撞地沉沒(méi)于無(wú)限宇空中再不返回，所以宇宙空間的氣體分子具有很強(qiáng)的方向性。 但是地面研制的真空規(guī)的傳感器， 一般都采用電離機(jī)構(gòu)，電離區(qū)內(nèi)不同點(diǎn)的電 離幾率和收集效率不一樣，因而存在局部靈敏度不同的情況，傳感器對(duì)相同分 子入射率的定向流和平衡態(tài)分子流的檢測(cè)靈敏度不一樣，而傳感器的校準(zhǔn)又是 在平衡態(tài)下校準(zhǔn)的，同時(shí)壓強(qiáng)公式尸="W和入射率公式v = 只有在平衡態(tài)下 才有明確的物理意義。為了獲得宇宙空間定向分子流的信息，必須建立相應(yīng)的 校準(zhǔn)裝置，模擬定向分子流，建立定向分子流與方向規(guī)測(cè)量值間的關(guān)系，滿(mǎn)足 對(duì)空間真空的測(cè)量需求。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有平衡態(tài)下校準(zhǔn)技術(shù)的不足，而提供能夠 在平衡態(tài)和非平衡態(tài)兩種條件下工作的一種方向規(guī)的校準(zhǔn)裝置。 本實(shí)用新型的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
本實(shí)用新型的一種方向規(guī)的校準(zhǔn)裝置，包括進(jìn)氣系統(tǒng)、校準(zhǔn)室、方向規(guī)控 制系統(tǒng)及抽氣系統(tǒng)；
進(jìn)氣系統(tǒng)由高壓氣瓶、減壓閥、穩(wěn)壓室、機(jī)械泵、微調(diào)閥及上游室依次串 聯(lián)組成，穩(wěn)壓室連有真空規(guī)，上游室連有用于測(cè)量上游室氣體壓力的磁懸浮轉(zhuǎn) 子規(guī)和電容薄膜規(guī)。
校準(zhǔn)室采用球形容器結(jié)構(gòu)，校準(zhǔn)室頂端開(kāi)有充氣法蘭，底端分開(kāi)有抽氣法 蘭，校準(zhǔn)室赤道面開(kāi)有用于安裝參考真空規(guī)、監(jiān)測(cè)規(guī)、方向規(guī)支架的標(biāo)準(zhǔn)CF 法蘭接口；為了便于方向規(guī)安裝，校準(zhǔn)室上還開(kāi)有兩個(gè)操作法蘭和一個(gè)超高法 蘭觀(guān)察窗；
3方向規(guī)控制系統(tǒng)由參考真空規(guī)、監(jiān)測(cè)規(guī)、方向規(guī)、步進(jìn)電機(jī)、磁力傳動(dòng)器、 方向規(guī)固定架、標(biāo)有刻度的支架組成；
抽氣系統(tǒng)由機(jī)械泵、小分子泵、金屬角閥、大抽速分子泵依次串聯(lián)組成； 在兩分子泵之間裝置金屬角閥，為了在停止工作時(shí)使將校準(zhǔn)室與抽氣系統(tǒng)隔開(kāi);
校準(zhǔn)室頂端通過(guò)充氣法蘭與進(jìn)氣系統(tǒng)的上游室連接，且連接處設(shè)有小孔或 針閥，校準(zhǔn)室底端通過(guò)抽氣法蘭與抽氣系統(tǒng)的大抽速分子泵相連，且連接處設(shè) 有限流孔板；真空規(guī)、監(jiān)測(cè)規(guī)、方向規(guī)支架通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)CF法蘭接口固定在校準(zhǔn) 室上，標(biāo)有刻度的支架在校準(zhǔn)室內(nèi)部與方向規(guī)支架上垂直固定，方向規(guī)固定在 標(biāo)有刻度的支架上，磁流體密封傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、步進(jìn)電機(jī)通過(guò)方向規(guī)支架固定在校 準(zhǔn)室外，其中步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，轉(zhuǎn)動(dòng)磁流體密封傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 可使方向規(guī)在球內(nèi)運(yùn)動(dòng)。
本實(shí)用新型的工作過(guò)程
A、 方向規(guī)在平衡態(tài)下的校準(zhǔn)的操作
(1) 打開(kāi)操作窗口，在抽氣口加上限流孔板，并將操作窗口密封好，同時(shí)將 方向規(guī)安裝在校準(zhǔn)室赤道法蘭上。
(2) 校準(zhǔn)前，啟動(dòng)真空抽氣機(jī)組，使校準(zhǔn)室內(nèi)達(dá)到10—》a的極限真空度；打 開(kāi)進(jìn)氣閥門(mén)向校準(zhǔn)室內(nèi)充氣，調(diào)節(jié)氣體流量，使參考規(guī)讀數(shù)穩(wěn)定在某一數(shù)值；
(3) 記下參考規(guī)和方向規(guī)的讀數(shù)。
(4) 調(diào)節(jié)上游室所接進(jìn)氣針閥，調(diào)節(jié)氣體流量，使參考規(guī)讀數(shù)穩(wěn)定在某一 數(shù)值，在重復(fù)步驟(4)，這樣可以得出不同壓力點(diǎn)對(duì)方向規(guī)的校準(zhǔn)。
B、 方向規(guī)在非平衡態(tài)下校準(zhǔn)的操作
(1) 打開(kāi)操作窗口，在抽氣口去掉限流孔板，，同時(shí)將方向規(guī)安裝在球心固 定支架上，并將操作窗口密封好。
(2) 校準(zhǔn)前，啟動(dòng)真空抽氣機(jī)組，使校準(zhǔn)室內(nèi)達(dá)到10—^a的極限真空度；打 開(kāi)進(jìn)氣閥門(mén)向校準(zhǔn)室內(nèi)充氣，調(diào)節(jié)氣體流量，使參考規(guī)讀數(shù)穩(wěn)定在某一數(shù)值；
(3) 通過(guò)方向規(guī)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)方向規(guī)入口法線(xiàn)與定向分子流的軸線(xiàn)一致，
(4) 記下上游室參考規(guī)和方向規(guī)的讀數(shù)。
(5) 調(diào)節(jié)上游室所接進(jìn)氣針閥，調(diào)節(jié)氣體流量，使參考規(guī)讀數(shù)穩(wěn)定在某一 數(shù)值，在重復(fù)步驟(4)，這樣可以得出不同壓力點(diǎn)對(duì)方向規(guī)的校準(zhǔn)。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是
(1) 校準(zhǔn)裝置能夠在平衡態(tài)和非平衡態(tài)兩種條件下，對(duì)方向規(guī)進(jìn)行校準(zhǔn)；
(2) 采用水冷可烘烤的磁流體密封傳動(dòng)器，該傳動(dòng)器具有密封性能好、幾 乎無(wú)泄漏等特點(diǎn)，解決了 10—"Pa的真空密封問(wèn)題；
(3) 采用小孔進(jìn)氣和大抽速的分子泵直接與校準(zhǔn)室連接，可在校準(zhǔn)室獲得 定向分子流；
(4) 采用磁懸浮轉(zhuǎn)子規(guī)對(duì)小孔流導(dǎo)比直接測(cè)量，使其能夠在平衡態(tài)加直接校準(zhǔn)。
(5) 校準(zhǔn)裝置綜合直接測(cè)量法、壓力衰減法、定向分子流法實(shí)現(xiàn)對(duì)方向規(guī) 的校準(zhǔn)；
(6) 采用帶有刻度的方向規(guī)固定支架，可以方便的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)方向規(guī)距球心 的距離；
(7) 通過(guò)串聯(lián)分子泵，可以使校準(zhǔn)室獲得更高的真空度；
(8) 通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)控制，提高了方向規(guī)與定向分子流夾角的控制
精度。

圖1為方向規(guī)校準(zhǔn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，
其中l(wèi)一機(jī)械泵、2—小分子泵、3 —金屬角閥、4一大抽速分子泵、5-限 流孔板、6 —參考規(guī)、7 —監(jiān)測(cè)規(guī)、8-刻度尺、9一校準(zhǔn)室、IO —方向規(guī)、11-電 容薄膜規(guī)、12-上游室、13-方向規(guī)支架、14-磁力傳動(dòng)器、15-步進(jìn)電機(jī)、16-聚 四氟乙烯引線(xiàn)、17小孔-針閥、18-微調(diào)閥、19-磁懸浮轉(zhuǎn)子規(guī)、20-穩(wěn)壓室、21-真空規(guī)、22-減壓閥、23-高壓氣瓶、24-機(jī)械泵；
圖2為校準(zhǔn)室平面圖，
其中l(wèi)-抽氣系統(tǒng)，2、 5-操作法蘭，3-觀(guān)察窗口， 4-進(jìn)氣口。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
本實(shí)用新型的一種方向規(guī)的校準(zhǔn)裝置，包括進(jìn)氣系統(tǒng)、校準(zhǔn)室、方向規(guī)控
5制系統(tǒng)及抽氣系統(tǒng)，如圖l所示；
進(jìn)氣系統(tǒng)由高壓氣瓶23、減壓閥22、穩(wěn)壓室20、機(jī)械泵24、微調(diào)閥18 及上游室12依次串聯(lián)組成，穩(wěn)壓室20連有真空規(guī)21，上游室12連有用于測(cè) 量上游室氣體壓力的磁懸浮轉(zhuǎn)子規(guī)19和電容薄膜規(guī)11。
校準(zhǔn)室9采用球形容器結(jié)構(gòu)，直徑為0.5m，選用真空熔煉的特殊SUS316L 不銹鋼制作，內(nèi)表面進(jìn)行電拋光處理，然后進(jìn)行嚴(yán)格的真空清洗工藝處理，其 極限真空度為10—7Pa。校準(zhǔn)室9頂端開(kāi)有充氣法蘭，底端分開(kāi)有抽氣法蘭，校 準(zhǔn)室赤道面開(kāi)有用于安裝參考真空規(guī)6、監(jiān)測(cè)規(guī)7、方向規(guī)支架13的標(biāo)準(zhǔn)CF 法蘭接口；如圖2所示，為了便于方向規(guī)安裝，校準(zhǔn)室9上還開(kāi)有兩個(gè)(()160的 操作法蘭和一個(gè)())160的超高法蘭觀(guān)察窗；
方向規(guī)控制系統(tǒng)由參考真空規(guī)6、監(jiān)測(cè)規(guī)7、方向規(guī)IO、步進(jìn)電機(jī)15、磁 力傳動(dòng)器14、方向規(guī)固定架13、標(biāo)有刻度的支架8組成。
抽氣系統(tǒng)由機(jī)械泵l、小分子泵2、金屬角閥3、大抽速分子泵4依次串聯(lián) 組成；機(jī)械泵1的抽速為4L/s，小分子泵2的抽速為46L/s，大抽速分子泵4 的抽速為2000L/s，在兩分子泵之間裝置金屬角閥3，為了在停止工作時(shí)使將校 準(zhǔn)室與抽氣系統(tǒng)隔開(kāi)；
校準(zhǔn)室9頂端通過(guò)充氣法蘭與進(jìn)氣系統(tǒng)的上游室12連接，且連接處設(shè)有小 孔或針閥17，孔徑為0.002m，對(duì)氮?dú)獾姆肿恿鲗?dǎo)為3.710xl0—4。校準(zhǔn)室9底端 通過(guò)抽氣法蘭與抽氣系統(tǒng)的大抽速分子泵4相連，且連接處設(shè)有限流孔板5， 孔徑為0.033m，對(duì)氮?dú)獾姆肿恿鲗?dǎo)為9.957xl(^mVs;真空規(guī)6、監(jiān)測(cè)規(guī)7、方 向規(guī)支架13通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)CF法蘭接口固定在校準(zhǔn)室9上，標(biāo)有刻度的支架8在校 準(zhǔn)室9內(nèi)部與方向規(guī)支架13上垂直固定，方向規(guī)10固定在標(biāo)有刻度的支架8 上，磁流體密封傳動(dòng)機(jī)構(gòu)14、步進(jìn)電機(jī)15通過(guò)方向規(guī)支架13固定在校準(zhǔn)室9 外，步進(jìn)電機(jī)15的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，轉(zhuǎn)動(dòng)磁流體密封傳動(dòng)機(jī)構(gòu)14可 使方向規(guī)在球內(nèi)運(yùn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速為0.1轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為0 360°，轉(zhuǎn)動(dòng)精度小 于1。。
權(quán)利要求1.一種方向規(guī)的校準(zhǔn)裝置，其特征在于包括進(jìn)氣系統(tǒng)、校準(zhǔn)室、方向規(guī)控制系統(tǒng)及抽氣系統(tǒng)；其中，進(jìn)氣系統(tǒng)由高壓氣瓶(23)、減壓閥(22)、穩(wěn)壓室(20)、機(jī)械泵(24)、微調(diào)閥(18)及上游室(12)依次串聯(lián)組成，穩(wěn)壓室(20)連有真空規(guī)(21)，上游室(12)連有用于測(cè)量上游室氣體壓力的磁懸浮轉(zhuǎn)子規(guī)(19)和電容薄膜規(guī)(11)；校準(zhǔn)室(9)采用球形容器結(jié)構(gòu)，校準(zhǔn)室(9)頂端開(kāi)有充氣法蘭，底端分開(kāi)有抽氣法蘭，校準(zhǔn)室赤道面開(kāi)有用于安裝參考真空規(guī)(6)、監(jiān)測(cè)規(guī)(7)、方向規(guī)支架(13)的標(biāo)準(zhǔn)CF法蘭接口，以及兩個(gè)操作法蘭和一個(gè)超高法蘭觀(guān)察窗；方向規(guī)控制系統(tǒng)由參考真空規(guī)(6)、監(jiān)測(cè)規(guī)(7)、方向規(guī)(10)、步進(jìn)電機(jī)(15)、磁力傳動(dòng)器(14)、方向規(guī)固定架(13)、標(biāo)有刻度的支架(8)組成；抽氣系統(tǒng)由機(jī)械泵(1)、小分子泵(2)、金屬角閥(3)、大抽速分子泵(4)依次串聯(lián)組成；校準(zhǔn)室(9)頂端通過(guò)充氣法蘭與進(jìn)氣系統(tǒng)的上游室(12)連接，且連接處設(shè)有小孔或針閥(17)，校準(zhǔn)室(9)底端通過(guò)抽氣法蘭與抽氣系統(tǒng)的大抽速分子泵(4)相連，且連接處設(shè)有限流孔板(5)；真空規(guī)(6)、監(jiān)測(cè)規(guī)(7)、方向規(guī)支架(13)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)CF法蘭接口固定在校準(zhǔn)室(9)上，標(biāo)有刻度的支架(8)在校準(zhǔn)室(9)內(nèi)部與方向規(guī)支架(13)上垂直固定，方向規(guī)(10)固定在標(biāo)有刻度的支架(8)上，磁流體密封傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(14)、步進(jìn)電機(jī)(15)通過(guò)方向規(guī)支架(13)固定在校準(zhǔn)室(9)外。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種方向規(guī)的校準(zhǔn)裝置，其特征在于步進(jìn)電機(jī)(15) 的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，轉(zhuǎn)動(dòng)磁流體密封傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(14)使方向規(guī)在球內(nèi)運(yùn) 動(dòng)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種方向規(guī)的校準(zhǔn)裝置，屬于計(jì)量科學(xué)領(lǐng)域。本實(shí)用新型的一種方向的規(guī)校準(zhǔn)裝置包括包括進(jìn)氣系統(tǒng)、校準(zhǔn)室、方向規(guī)控制系統(tǒng)及抽氣系統(tǒng)。校準(zhǔn)室頂端通過(guò)充氣法蘭與進(jìn)氣系統(tǒng)的上游室連接，校準(zhǔn)室底端通過(guò)抽氣法蘭與抽氣系統(tǒng)的大抽速分子泵相連，真空規(guī)、監(jiān)測(cè)規(guī)、方向規(guī)支架通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)CF法蘭接口固定在校準(zhǔn)室上，標(biāo)有刻度的支架在校準(zhǔn)室內(nèi)部與方向規(guī)支架上垂直固定，方向規(guī)固定在標(biāo)有刻度的支架上，磁流體密封傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、步進(jìn)電機(jī)通過(guò)方向規(guī)支架固定在校準(zhǔn)室外。本實(shí)用新型的裝置校準(zhǔn)裝置能夠在平衡態(tài)和非平衡態(tài)兩種條件下，對(duì)方向規(guī)進(jìn)行校準(zhǔn)，解決了10^-7Pa的真空密封問(wèn)題，校準(zhǔn)室真空度高，方向規(guī)與定向分子流夾角的控制精準(zhǔn)。
文檔編號(hào)G01L27/00GK201331412SQ200820182908
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者焱 馮, 盧耀文, 海 孫, 張滌新, 成永軍, 李得天, 盛學(xué)民, 馬寅光 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一〇研究所