CN101458143A

CN101458143A - 一种利用定向分子流校准方向规的方法

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Publication number: CN101458143A
Application number: CNA2008101862880A
Authority: CN
Inventors: 卢耀文; 张涤新; 李得天; 成永军; 赵澜; 孙海; 马寅光; 盛学民
Original assignee: 510 Research Institute of 5th Academy of CASC
Current assignee: 510 Research Institute of 5th Academy of CASC
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2028-12-22
Also published as: CN101458143B

Abstract

本发明涉及一种利用定向分子流校准方向规的方法，属于真空测量技术领域。该方法通过向稳压室中充入单一成分的气体，并使气体以恒定流量流入上游室，然后通过上游室与校准室间的小孔与抽气口间形成定向分子流。测量出上游室压力P_f，获得方向规平衡室中的标准压力，求出方向规的修正因子p₀/p。重复上述过程，根据多个方向规的修正因子p₀/p，求出其平均值，由此实现对方向规的校准。采用本发明的校准方向规的方法，校准精度高，使被校准的方向规能够满足航天器上对定向流的测量、空间真空测量、地球表面大气探测以及星球真空环境等领域的需要。

Description

一种利用定向分子流校准方向规的方法

技术领域

本发明涉及利用定向分子流来校准方向规的方法，属于真空测量技术领域。

背景技术

在文献“动态流量法超高真空标准装置”《真空科学与技术》第19卷、1999年第5期，第400～402页)中，介绍了一种通过动态流量法校准高真空和超高真空规的方法。其基本原理是：在分子流条件下，向校准室中连续注入已知流量的气体，并通过固定流导小孔进行抽气，从而在校准室内建立起可精确计算的动态平衡标准压力，并以此对高真空和超高真空规进行校准。

但这种方法不能对方向规进行精确校准，主要原因为：

方向规在对定向分子流进行测量时，具有很强的方向性。由于一般的方向规都采用电离机构，传感器对相同分子入射率的定向流和平衡态分子流的检测灵敏度不一样，导致用此方法不能精确的校准方向规。

发明内容

本发明的目的是为了解决方向规的精确校准问题，提出一种利用定向分子流校准方向规的方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明提出的一种利用定向分子流校准方向规的方法，包括下列步骤：

步骤一、对校准室、稳压室、上游室和连接管道进行抽真空操作；

步骤二、向稳压室中充入单一成分的气体，并使气体以恒定流量流入上游室，然后通过上游室与校准室间的小孔，将气体引入校准室；在小孔与抽气口间形成了定向分子流。

步骤三、待上游室的气体压力稳定后，即气体压力波动小于1％后，测量上游室压力P_f，通过下式获得方向规平衡室中的标准压力P；

P = P_{s} + \frac{{r_{a}}^{2}}{{r_{a}}^{2} + {r_{e}}^{2} + L^{2}} \cdot p_{f}

其中，P_s为校准室的真空度，r_a为小孔的半径，r_e为方向规入口的半径，L为小孔距方向规入口的距离。

步骤四、读取方向规的示值压力p₀，求出方向规的修正因子p₀/p。

步骤五、改变上游室中气体的压力，重复步骤二至步骤四N次。根据N个方向规的修正因子p₀/p，求出其平均值。

至此，完成利用定向分子流对方向规的校准。

其中，在步骤一中，对稳压室和连接管道抽真空后，稳压室和连接管道的真空度要小于1Pa，上游室中气体压力要小于1×10^-2Pa，校准室中的气体压力要小于1×10^-6Pa；

步骤二中稳压室气体压力在测量过程中压力变化要小于0.1％；

步骤三中方向规入口法线与定向流轴线的夹角要小于1°；

步骤六中，N≥6。

有益效果

本发明方法通过求出不同压力下方向规的修正因子的平均值，有效的提高了对方向规校准的精度，解决了已有方法不能对方向规进行精确校准的问题。

具体实施方式

本发明的一种利用定向流校准方向规的方法，包括下列步骤：

步骤一、对校准室、稳压室、上游室和连接管道进行抽真空操作，使校准室的真空度为P_s＝6.93×10^-7Pa，上游室真空度为7.3×10^-3Pa，稳压室中真空度为5.3×10^-1Pa。

步骤三、待上游室的气体压力稳定后，即气体压力波动小于1％后，测量上游室压力P_f＝7.2034×10^-3Pa，通过下式获得方向规平衡室中的标准压力P；

P = P_{s} + \frac{{r_{a}}^{2}}{{r_{a}}^{2} + {r_{e}}^{2} + L^{2}} \cdot p_{f}

其中，r_a＝2.63×10^-3m，r_e＝5.02×10^-3m，L＝1.09×10^-1m，则P＝5.24×10^-6Pa。

步骤四、读取方向规的示值压力p₀＝5.88×10^-3Pa，求出方向规的修正因子p₀/p＝1.12×10³。

步骤五、改变上游室中气体的压力，重复步骤二至步骤四6次。根据得出的6个方向规的修正因子p₀/p，求出其平均值为1.13×10³。

至此，完成利用定向分子流对方向规的校准。

Claims

1、一种利用定向分子流校准方向规的方法，其特征在于包括下列步骤：

步骤二、向稳压室中充入单一成分的气体，并使气体以恒定流量流入上游室，然后通过上游室与校准室间的小孔，将气体引入校准室；

步骤三、待上游室的气体压力稳定后，测量上游室压力P_f，通过下式获得方向规平衡室中的标准压力P；

P = P_{s} + \frac{{r_{a}}^{2}}{{r_{a}}^{2} + {r_{e}}^{2} + L^{2}} \cdot p_{f}

其中，P_s为校准室的真空度，r_a为小孔的半径，r_e为方向规入口的半径，L为小孔距方向规入口的距离；

步骤四、读取方向规的示值压力p₀，求出方向规的修正因子p₀/p；

步骤五、改变上游室中气体的压力，重复步骤二至步骤四N次，根据N个方向规的修正因子p₀/p，求出其平均值。

2、根据权利要求1所述的一种利用定向分子流校准方向规的方法，其特征在于：在步骤一中，对稳压室和连接管道抽真空后，稳压室和连接管道的真空度要小于1Pa，上游室中气体压力要小于1×10^-2Pa，校准室中的气体压力要小于1×10^-6Pa；

3、根据权利要求1所述的一种利用定向分子流校准方向规的方法，其特征在于：步骤二中稳压室气体压力在测量过程中压力变化要小于0.1％。

4、根据权利要求1所述的一种利用定向分子流校准方向规的方法，其特征在于：步骤三中方向规入口法线与定向流轴线的夹角要小于1°。

5、根据权利要求1所述的一种利用定向分子流校准方向规的方法，其特征在于：在步骤五中，重复执行步骤二至步骤四的次数不少于6次。