專利名稱：一種工作用真空計校準裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種工作用真空計校準裝置及方法，特別是實現(xiàn)真空度在I X IO-4Pa I X IO-1Pa范圍內(nèi)工作用真空計準確校準的裝置及方法，屬于測量領域。
背景技術：
工作用真空計廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)各個領域，其測量范圍大多在lX10_4Pa IXlO5Pa0工作用真空計的校準是真空計量領域的一個重要研究方向。文獻“許紅，張書令，唐景遠。工作用熱傳導真空計的現(xiàn)場計量校準.第六屆華東三省一市真空學術交流會，2009”介紹了目前工作用真空計校準時所采用的便攜式真空校準系統(tǒng)。該系統(tǒng)配備了一臺機械泵和一臺分子泵，包含lTorr、10Torr、100Torr、IOOOTorr四個量程的2臺薄膜真空計、真空容器、真空管道和閥門等，薄膜真空計精度分別為讀數(shù)的±0. 25%和±0. 15%，極限真空可到I(T3Pa。`這種系統(tǒng)的不足之處是裝置的極限真空度只能到10，&，無法實現(xiàn)1父10、& I X IO-1Pa范圍內(nèi)工作用真空計的準確校準；配備的標準真空計精度低，使校準不確定度增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工作用真空計校準裝置及方法，所述裝置利用了體積為IL的標準容器和壓力衰減比為1/1000的小孔，使標準容器中的壓力經(jīng)過小孔減小后再引入到校準室中，用高精度電容薄膜型真空計作為標準真空計，延伸了工作用真空計的校準下限，降低了測量不確定度，提高了校準精度，解決了真空度在IX 10_4Pa IX KT1Pa范圍內(nèi)工作用真空計的校準。本發(fā)明的目的由以下技術方案實現(xiàn)一種工作用真空計校準裝置，所述裝置包括供氣系統(tǒng)、微調(diào)閥、標準真空計、標準容器、小孔、波紋管截止閥、校準室、工作用真空計、機械泵、隔斷閥、分子泵、全金屬插板閥；供氣系統(tǒng)、微調(diào)閥、標準容器、小孔、波紋管截止閥、校準室、工作用真空計依次相連，標準真空計與標準容器相連，機械泵與標準容器相連，分子泵通過全金屬插板閥與校準室相連，隔斷閥一端與機械泵相連，另一端與分子泵相連；其中，供氣系統(tǒng)為氣瓶或氣袋；微調(diào)閥為超高真空全金屬微調(diào)閥；標準真空計為滿量程為ITorr、測量準確度為滿量程的O. 05%的電容薄膜型真空計；標準容器的體積為1L，小孔的壓力衰減系數(shù)為1/1000。本發(fā)明所述的一種工作用真空計校準裝置的校準方法，所述方法步驟如下①打開標準真空計，使標準真空計穩(wěn)定24小時；②保持微調(diào)閥、隔斷閥、全金屬插板閥為關閉狀態(tài)，波紋管截止閥為打開狀態(tài)，啟動機械泵，對標準容器、小孔、校準室及其管路進行抽氣，使真空度小于IPa ；
③打開隔斷閥和全金屬插板閥，啟動分子泵，使分子泵正常工作，使校準室達到KT6Pa的極限真空度，保持校準室的狀態(tài)等待后續(xù)操作；④打開微調(diào)閥，將供氣系統(tǒng)中的氣體通過標準容器、小孔引入到校準室中，當標準容器達到動態(tài)平衡，標準真空計讀數(shù)穩(wěn)定且達到所需的校準壓力時，關閉微調(diào)閥；待校準室中氣體壓力達到動態(tài)平衡后，分別記錄標準真空計的壓力讀數(shù)P1和工作用真空計所顯示的壓力讀數(shù)P2;根據(jù)式(I)計算得到校準室的標準壓力，P = TXp1(I)式中，P為校準室的標準壓力；r為小孔的壓力衰減系數(shù)；根據(jù)式(II)計算校準因子，式中，C為校準因子；其中，步驟④中所述校準壓力根據(jù)工作用真空計的測量范圍確定；優(yōu)選重復步驟④，每次選取不同的校準壓力，進行多次測量，再將每一次測量計算得到的校準因子取平均值。有益效果(I)本發(fā)明所述裝置及方法能夠使校準室的極限真空度達到5X 10_6Pa，利用了體積為IL的標準容器和壓力衰減比為1/1000的小孔，有效的延伸工作用真空計的校準下限，能夠實現(xiàn)對壓力范圍為I X 10_4Pa I X KT1Pa的工作用真空計的準確校準。(2)本發(fā)明所述裝置及方法使用測量準確度為滿量程的O. 05%的電容薄膜型真空計提供校準時的標準壓力讀數(shù)，降低了測量不確定度，提高了校準精度。


圖I為本發(fā)明所述的一種工作用真空計校準裝置的示意圖；其中，I—供氣系統(tǒng)、2—微調(diào)閥、3—標準真空計、4一標準容器、5—小孔、6—波紋管截止閥、7—校準室、8—工作用真空計、9 一機械泵、10—隔斷閥、11 一分子泵、12—全金屬插板閥。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例來詳述本發(fā)明，但不限于此。實施例I如圖I所示，一種工作用真空計8校準裝置，所述裝置包括供氣系統(tǒng)I、微調(diào)閥2、標準真空計3、標準容器4、小孔5、波紋管截止閥6、校準室7、工作用真空計8、機械泵9、隔斷閥10、分子泵11、全金屬插板閥12 ；供氣系統(tǒng)I、微調(diào)閥2、標準容器4、小孔5、波紋管截止閥6、校準室7、工作用真空計8依次相連，標準真空計3與標準容器4相連，機械泵9與標準容器4相連，分子泵11通過全金屬插板閥12與校準室7相連，隔斷閥10 —端與機械泵9相連，另一端與分子泵11相連；其中，供氣系統(tǒng)I為氣瓶或氣袋；微調(diào)閥2為超高真空全金屬微調(diào)閥2 ;標準真空計3為滿量程為ITorr、測量準確度為滿量程的O. 05%的電容薄膜型真空計；標準容器4的體積為1L，小孔5的壓力衰減系數(shù)為1/1000。本發(fā)明所述的一種工作用真空計8校準裝置的校準方法，所述方法步驟如下①打開標準真空計3，使標準真空計3穩(wěn)定24小時；②保持微調(diào)閥2、隔斷閥10、全金屬插板閥12為關閉狀態(tài)，波紋管截止閥6為打開狀態(tài)，啟動機械泵9，對標準容器4、小孔5、校準室7及其管路進行抽氣，使真空度小于IPa ；③打開隔斷閥10和全金屬插板閥12，啟動分子泵11，使分子泵11正常工作，使校準室7達到5 X KT6Pa的極限真空度，保持校準室7的狀態(tài)等待后續(xù)操作；④打開微調(diào)閥2，將供氣系統(tǒng)I中的氣體通過標準容器4、小孔5引入到校準室7中，當標準容器4達到動態(tài)平衡，標準真空計3讀數(shù)穩(wěn)定且達到KT1Pa數(shù)量級的校準壓力時，關閉微調(diào)閥2 ;待校準室7中氣體壓力達到動態(tài)平衡后，此時標準真空計3的壓力讀數(shù)P1為3. 25X KT1Pa,工作用真空計8所顯示的壓力讀數(shù)P2為3. 6X KT4Pa ;根據(jù)式(I)計算得到校準室7的標準壓力，P = TXp1(I)式中，P為校準室7的標準壓力，單位Pa ；r為小孔5的壓力衰減系數(shù)，無量綱；將口^3·25X10_1Pa,r=l/1000 代入式(I)，計算得到標準壓力 p=3· 25X IO^4Pa0根據(jù)式(II)計算校準因子，
權利要求
1.一種工作用真空計(8)校準裝置，其特征在于所述裝置包括供氣系統(tǒng)(I)、微調(diào)閥(2)、標準真空計(3)、標準容器(4)、小孔(5)、波紋管截止閥(6)、校準室(7)、工作用真空計(8)、機械泵(9)、隔斷閥(10)、分子泵(11)、全金屬插板閥(12); 供氣系統(tǒng)(I)、微調(diào)閥(2)、標準容器(4)、小孔(5)、波紋管截止閥(6)、校準室(7)、工作用真空計(8)依次相連，標準真空計(3)與標準容器(4)相連，機械泵(9)與標準容器(4)相連，分子泵(11)通過全金屬插板閥(12)與校準室(7)相連，隔斷閥(10)—端與機械泵(9)相連，另一端與分子泵(11)相連。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種工作用真空計(8)校準裝置，其特征在于所述供氣系統(tǒng)(I)為氣瓶或氣袋；微調(diào)閥(2)為超高真空全金屬微調(diào)閥(2);標準真空計(3)為滿量程為ITorr、測量準確度為滿量程的O. 05%的電容薄膜型真空計；標準容器(4)的體積為1L，小孔(5)的壓力衰減系數(shù)為1/1000。
3.一種采用權利要求I所述的工作用真空計(8)校準裝置的校準方法，其特征在于所述方法步驟如下 ①打開標準真空計(3)，使標準真空計(3)穩(wěn)定24小時； ②保持微調(diào)閥(2)、隔斷閥(10)、全金屬插板閥(12)為關閉狀態(tài)，波紋管截止閥(6)為打開狀態(tài)，啟動機械泵(9)，對標準容器(4)、小孔(5)、校準室(7)及其管路進行抽氣，使真空度小于IPa ； ③打開隔斷閥(10)和全金屬插板閥(12)，啟動分子泵(11)，使分子泵(11)正常工作，使校準室(7)達到KT6Pa的極限真空度，保持校準室(7)的狀態(tài)等待后續(xù)操作； ④打開微調(diào)閥(2)，將供氣系統(tǒng)(I)中的氣體通過標準容器(4)、小孔(5)引入到校準室(7)中，當標準容器(4)達到動態(tài)平衡，標準真空計(3)讀數(shù)穩(wěn)定且達到所需的校準壓力時，關閉微調(diào)閥(2);待校準室(7)中氣體壓力達到動態(tài)平衡后，分別記錄標準真空計(3)的壓力讀數(shù)P1和工作用真空計(8)所顯示的壓力讀數(shù)p2 ;根據(jù)式(I)計算得到校準室(7)的標準壓力， P = rXpi(I) 式中，P為校準室(7)的標準壓力；r為小孔(5)的壓力衰減系數(shù)； 根據(jù)式(II)計算校準因子，- ( ) 式中，c為校準因子； 其中，步驟④中所述校準壓力根據(jù)工作用真空計(8)的測量范圍確定。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種采用工作用真空計(8)校準裝置的校準方法，其特征在于重復步驟④，每次選取不同的校準壓力，進行多次測量，再將每一次測量計算得到的校準因子取平均值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種工作用真空計校準裝置及方法，屬于測量領域。所述裝置包括供氣系統(tǒng)、微調(diào)閥、標準真空計、標準容器、小孔、波紋管截止閥、校準室、工作用真空計、機械泵、隔斷閥、分子泵、全金屬插板閥。所述裝置延伸了工作用真空計的校準下限，降低了測量不確定度，提高了校準精度，解決了真空度在1×10-4Pa～1×10-1Pa范圍內(nèi)工作用真空計的校準。
文檔編號G01L27/00GK102944357SQ20121045100
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月12日 優(yōu)先權日2012年11月12日
發(fā)明者孫雯君, 馮焱, 成永軍, 趙瀾, 盛學民 申請人:中國航天科技集團公司第五研究院第五一〇研究所