CN111220326B - 一种用一支真空漏孔校准真空计的校准装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用一支真空漏孔校准真空计的校准装置及方法，该装置由真空漏孔、截止阀、压力计、被校真空计、抽气系统、稳压室、校准室、供气系统组成，当已知漏率的真空漏孔流出的气体进入校准室中，通过一段时间的累积，使得校准室内的产生气体的标准压力，通过比较标准压力与被校真空计的读数，实现对被校真空计的校准。该装置与方法，与常规的静态膨胀法相比，操作简单，效率高，通过一支漏孔就可实现不同气体对真空计量程宽的精确校准。

Description

一种用一支真空漏孔校准真空计的校准装置及方法
技术领域
本发明涉及真空校准技术领域，具体涉及一种用一支真空漏孔校准真空计的校准装置及方法。
背景技术
静态膨胀法真空校准方法作为常用的静态校准真空计的方法，校准过程一般采用将气体从取样室的小容积膨胀到校准室的大容积过程方式对标准压力进行衰减，实现真空计的校准。为了将校准下限延伸至10-4Pa，采用了一级膨胀、二级膨胀及三级膨胀的方式。静态膨胀法校准装置结构复杂，校准操作繁琐，校准过程需要反复操作及抽真空，操作繁琐，校准周期长，且校准装置价格昂贵。为了提高校准效率，易于操作，同时降低校准装置的费用、拓展校准范围，可利用一种基于一支真空漏孔校准真空计的校准装置及方法，实现真空计的宽量程精确校准。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用一支真空漏孔校准真空计的校准装置及方法，能够实现真空计的宽量程精确校准。
本发明的用一支真空漏孔校准真空计的校准装置，包括供气系统、稳压室、真空漏孔、校准室和抽气系统；
其中，供气系统与稳压室连接，稳压室通过真空漏孔与校准室连接，被校真空计连接在校准室上；抽气系统用于对稳压室和校准室抽真空。
较优的，所述供气系统包括多个气瓶，提供不同种类不同压力的气体。
较优的，稳压室的体积大于10L。
较优的，校准室的气体压力本底小于被校真空计下限的2％。
较优的，校准室的体积大于1L。
本发明还提供了一种用一支真空漏孔校准真空计的校准方法，采用上述校准装置进行校准，包括如下步骤：
步骤1，开启抽气系统，对稳压室、真空漏孔和校准室抽真空；
步骤2，关闭抽气系统，关闭稳压室与真空漏孔之间的阀门A；打开供气系统，将一定压力的气体引入稳压室；当稳压室中的气体达到一定压力后，关闭供气系统，平衡稳压室中气体压力；
步骤3，打开阀门A，稳压室内的气体经真空漏孔流入校准室；
步骤4，每间隔一段时间，记录被校真空计的读数及测量时刻；
根据真空漏孔的漏率计算得到测量时刻稳压室的理论压力值，即标准压力；通过对比同一测量时刻下被校真空计的读数与标准压力，实现对被校真空计的校准。
较优的，测量时刻ti时，稳压室的标准压力psi为：
Figure BDA0002339896500000021
其中，Q为真空漏孔的漏率，t0为初始测量时刻；V为校准室的有效容积；则标准压力psi对应的被校真空计的校准系数Ci为：
Figure BDA0002339896500000022
其中pi和p0分别为被校真空计在测量时刻ti和初始测量时刻t0的读数。
有益效果：
本发明利用真空漏孔的已知漏率，获知校准室经一段时间的累积后的压力，并以该计算压力作为标准压力，采用静态累积的方法，得到随着时间由低压力到高压力的标准压力，通过对比被校真空计的读数与标准压力实现对被校真空计的精确校准。本发明与常规的静态膨胀法相比，操作简单，效率高，通过一支漏孔就可实现被校真空计的校准。此外，可以通过更换供气系统的气体种类及压力，实现不同量程真空计的精确校准。
附图说明
图1为本发明校准装置结构示意图。
其中，1,3,5-高压气瓶；2,4,6,9,11,14,15,16-截止阀；7-压力计；8-稳压室；10-真空漏孔；12-校准室；13-被校真空计；17-分子泵；18-机械泵。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种用一支真空漏孔校准真空计的校准装置，如图1所示，包括供气系统，稳压室8，真空漏孔10，校准室12和抽气系统。
其中，供气系统由高压气瓶1、3、5及阀门2、4、6及管道组成，高压气瓶1、3、5分别通过阀门2、4、6与稳压室8连接，高压气瓶可提供不同的三种单一气体；
稳压室8通过阀门9与真空漏孔10的进气端连接，通过阀门14与抽气系统连接；压力计7与稳压室8连接，用于测量稳压室8内气体的压力；
真空漏孔10气体的出口端通过阀门11与校准室12连接，被校真空计13连接在校准室12上；校准室12通过阀门15与抽气系统连接；
抽气系统采用分子泵17与机械泵18串联连接，分子泵16通过阀门16与阀门14、阀门15连接，通过阀门16、14、15的开关组合，分别对稳压室8及校准室12抽气。
上述所有管道、截止阀、稳压室、校准室及其密封结构等采用的材料均为不锈钢。
为了保证准确性，校准室12的有效容积进行精确测量后使用。
为了提供不同种类不同压力的气体，采用了供气系统与稳压室8组合的方式。
为了保证稳压室气体的压力变化小于5％，稳压室的体积要大于10L。
为了就避免本底的影响，校准室的气体压力的本底小于校准下限的2％。
为了获得较好的本底、稳定的校准压力，校准室要大于1L。
为了实现精确校准真空计，真空漏孔是由已知的不同量级漏率的一套漏孔组成的，已知真空漏孔漏率是指对应不同气体种类下漏率值，真空漏孔是可更换的。
上述用一支真空漏孔校准真空计的校准装置可以实现真空计的宽量程高精度校准，校准方法包括如下步骤：
步骤1、依次打开机械泵18、阀门14、15、16及分子泵17，打开阀门9、阀门11对稳压室8、真空漏孔10及校准室12进行抽气。
步骤2、关闭截止阀14、15、16及9。
步骤3、缓慢打开阀门2，将高压气瓶1中的气体引入稳压室8中，待稳压室8中的气体达到一定压力后，关闭阀门2，平衡稳压室8中气体压力；
步骤4、打开阀门9，让气体通过真空漏孔10流入到校准室12中，流入一段时间后，记录真空计13的初始压力p0及记录时间t0；间隔一段时间后，记录真空计13的压力p1及记录时间t1；再间隔一段时间后，记录真空计13的压力p2及记录时间t2；……如此记录，直至记录真空计13的压力pn及记录时间tn。
则t1时刻校准室内的标准压力ps1按公式(1)计算：
Figure BDA0002339896500000041
Figure BDA0002339896500000042
式中：
ps1—标准压力，Pa；
Q—真空漏孔的已知漏率，Pa m3/s；
V—校准室的有效容积，m3；
C1—ps1标准压力对应的被校真空计的校准系数。
则：
Figure BDA0002339896500000051
Figure BDA0002339896500000052
……
Figure BDA0002339896500000053
Figure BDA0002339896500000054
由此，获得了不同标准压力下对应被校真空计的校准系数，实现了对被校真空计的校准。
当已知漏率的真空漏孔流出的气体进入校准室中，通过一段时间的累积，使得校准室内的产生气体的标准压力，通过比较标准压力与被校真空计的读数，实现对被校真空计的校准。该装置与方法，与常规的静态膨胀法相比，操作简单，效率高，通过一支漏孔就可实现不同气体对真空计量程宽的精确校准。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用一支真空漏孔校准真空计的校准装置的校准方法，其特征在于，包括如下步骤：
所述校准装置包括供气系统、稳压室(8)、真空漏孔(10)、校准室(12)和抽气系统；
其中，供气系统与稳压室(8)连接，稳压室(8)通过真空漏孔(10)与校准室(12)连接，被校真空计(13)连接在校准室(12)上；抽气系统用于对稳压室(8)和校准室(12)抽真空；
步骤1，开启抽气系统，对稳压室、真空漏孔和校准室抽真空；
步骤2，关闭抽气系统，关闭稳压室与真空漏孔之间的阀门A；打开供气系统，将一定压力的气体引入稳压室；当稳压室中的气体达到一定压力后，关闭供气系统，平衡稳压室中气体压力；
步骤3，打开阀门A，稳压室内的气体经真空漏孔流入校准室；
步骤4，每间隔一段时间，记录被校真空计的读数及测量时刻；
根据真空漏孔的漏率计算得到测量时刻稳压室的理论压力值，即标准压力；通过对比同一测量时刻下被校真空计的读数与标准压力，实现对被校真空计的校准。
2.如权利要求1所述的校准方法，其特征在于，测量时刻ti时，稳压室的标准压力psi为：
Figure FDA0003168495140000011
其中，Q为真空漏孔的漏率，t0为初始测量时刻；V为校准室的有效容积；则标准压力psi对应的被校真空计的校准系数Ci为：
Figure FDA0003168495140000012
其中pi和p0分别为被校真空计在测量时刻ti和初始测量时刻t0的读数。
3.如权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述供气系统包括多个气瓶，提供不同种类不同压力的气体。
4.如权利要求1所述的校准方法，其特征在于，稳压室的体积大于10L。
5.如权利要求1所述的校准方法，其特征在于，校准室的气体压力本底小于被校真空计下限的2％。
6.如权利要求1所述的校准方法，其特征在于，校准室的体积大于1L。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112461446B (zh) * 2020-11-23 2022-04-19 阿米检测技术有限公司 一种真空计快速动态真空校准方法
CN114674489B (zh) * 2022-03-25 2023-05-12 中国工程物理研究院材料研究所 一种多功能高真空测量比对校准装置及其校准方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090025823A (ko) * 2007-09-07 2009-03-11 한국표준과학연구원 이동없이 가능한 진공게이지의 교정/시험 장치 및 그 방법
CN201697751U (zh) * 2010-05-10 2011-01-05 北京天普太阳能工业有限公司 一种真空计校准装置
CN102494741B (zh) * 2011-12-04 2013-04-24 中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所 一种静态进样正压漏孔校准装置及方法
CN102944357B (zh) * 2012-11-12 2014-06-25 中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所 一种工作用真空计校准装置及方法
CN103207049A (zh) * 2013-05-06 2013-07-17 南京化工职业技术学院 压力真空仪表校验仪
CN105136389B (zh) * 2015-07-21 2017-12-12 兰州空间技术物理研究所 10‑9Pa量级的真空分压力校准装置及校准系数获取方法

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