CN112781787B - 一种基于指数衰减法的真空计校准装置及方法 - Google Patents
一种基于指数衰减法的真空计校准装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112781787B CN112781787B CN202011451187.9A CN202011451187A CN112781787B CN 112781787 B CN112781787 B CN 112781787B CN 202011451187 A CN202011451187 A CN 202011451187A CN 112781787 B CN112781787 B CN 112781787B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vacuum
- chamber
- vacuum valve
- calibration
- gauge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L25/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency
Abstract
本发明公开了一种基于指数衰减法的真空计校准装置及方法，解决了现有高真空、超高真空范围基于气体微流量动态平衡原理的校准方法高度依赖高精度气体微流量计的难题，降低了真空校准装置结构复杂程度、成本，有效缩短了校准时间，提高了真空计校准的效率，为现场环境真空计的校准提供了一种新方法。
Description
技术领域
本发明属于真空计校准技术领域，具体涉及一种基于指数衰减法的真空计校准装置及方法。
背景技术
文献“动态流导法真空校准装置，《真空》第42卷第3期、2005年5月、第30页～34页”，介绍了可用于高真空及超高真空范围的绝对校准真空计的方法及装置。该文献指出，采用高精度恒压式气体微流量计产生已知气体微流量，将气体微流量注入到真空校准室中，通过已知流导的小孔抽气，在校准室内可建立能够精确计算的动态平衡的压力，从而实现对接入真空校准室的被校真空计的校准。
采用该方法及装置的优点在于采用高精度恒压式气体微流量计可有效减小校准用标准气体微流量的测量不确定度，进而减小高真空范围真空计校准的不确定度。不足之处是高精度恒压式气体微流量计结构复杂、成本高、对环境条件要求苛刻，因此动态流导法真空校准装置只能在环境严格控制的实验室中使用，无法满足现场及在线真空计的校准；此外，该方法及装置在对真空计进行校准时，单个校准压力点所需时间通常约为10分钟，当真空计按要求进行校准时，3个量级校准要求每个量级覆盖3个均匀分布的压力点对应9个校准点的校准持续时间1.5小时以上，效率较低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于指数衰减法的真空计校准装置及方法，能够有效缩短真空计校准的时间。
本发明提供的一种基于指数衰减法的真空计校准装置，包括可调节真空阀一、可调节真空阀二、前级室、真空阀I、真空阀II、真空阀III、真空阀IV、参考室、校准室、监测真空计、气瓶、标准真空计、真空泵组及可变流导元件；
所述前级室通过所述真空阀II、可调节真空阀一与所述气瓶相连；所述前级室与所述标准真空计连接；所述前级室通过所述真空阀I与所述参考室连接；所述真空泵组通过所述真空阀III、真空阀IV与所述参考室连接；所述真空泵组通过所述真空阀IV及所述可变流导元件与所述校准室连接；所述参考室通过可调节真空阀二与所述校准室连接；所述校准室通过法兰在赤道面与待校准真空计及所述监测真空计连接。
本发明提供的一种基于指数衰减法的真空计校准方法，包括以下步骤：
步骤1、将待校准真空计与所述校准室连接；
步骤2、打开所述真空泵组及真空阀I、真空阀II、真空阀III、真空阀IV，对所述前级室、参考室、校准室进行抽气，打开所述标准真空计，当所述参考室及校准室内压力达到设定值时，打开待校准真空计及所述监测真空计；
步骤3、采用设定温度连续烘烤、抽气设定时间；待所述标准真空计稳定确定时长；
步骤4、关闭所述真空阀I、真空阀II及真空阀III，稳定后，对所述标准真空计进行调零；
步骤5、打开所述真空阀II、可调节真空阀一，由所述气瓶向前级室充入校准气体，记录所述标准真空计的示值；
步骤6、打开所述真空阀I，将所述前级室中气体膨胀至所述参考室中，等待确定时长；
步骤7、根据步骤5得到的所述标准真空计的示值，按公式计算所述参考室内的压力p1：
其中，p1为所述参考室内的压力值，单位为Pa；p0为前级室压力值，单位为Pa；V0为前级室容积，单位为m3；V1为参考室容积，单位为m3；R为V1与V0的容积比，无量纲；
步骤8、记录所述监测真空计的示值；调节所述可调节真空阀二至所需流导对应开度；调节所述可变流导元件至所需流导对应开度；稳定设定时长后，开始以确定的时间间隔记录所述待校准真空计的示值；
步骤9、采用公式计算所述校准室中标准压力：
其中，p2为校准室内标准压力值，单位为Pa；C5为可调节真空阀不同开度对应流导值，单位为m3/s；C15为可变流导元件不同开度对应流导值，单位为m3/s。
进一步地，所述步骤2中当所述参考室及校准室内压力达到设定值，所述设定值为9.5×10－3Pa。
进一步地，所述参考室及所述校准室的极限真空度为2.83×10－8Pa。
进一步地，所述步骤3中采用设定温度连续烘烤、抽气设定时间，所述设定温度为150℃，所述设定时间为48小时。
进一步地，所述待所述标准真空计稳定确定时长中，所述确定时长为25小时。
有益效果：
本发明解决了现有高真空、超高真空范围基于气体微流量动态平衡原理的校准方法高度依赖高精度气体微流量计的难题，降低了真空校准装置结构复杂程度、成本，有效缩短了校准时间，提高了真空计校准的效率，为现场环境真空计的校准提供了一种新方法。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于指数衰减法的真空计校准装置的结构图。
其中，1-可调节真空阀一、5-可调节真空阀二、2-前级室、3-真空阀I、10-真空阀II、12-真空阀III、14-真空阀IV、4-参考室、6-校准室、7-被校真空计、8-监测真空计、9-气瓶、11-标准真空计、13-抽气机组、15-可变流导元件。
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。
本发明提供的一种基于指数衰减法的真空计校准装置，其结构如图1所示，包括：可调节真空阀一1，可调节真空阀二5，前级室2，真空阀I3，真空阀II10，真空阀III12，真空阀IV14，参考室4，校准室6，监测真空计8，气瓶9，标准真空计11，真空泵组13及可变流导元件15。前级室2通过管道、真空阀II10、可调节真空阀一1与气瓶9相连；前级室2通过管道与标准真空计11连接；前级室2通过管道、真空阀3连接至参考室4；真空泵组13通过管道和真空阀II12、真空阀IV14与参考室4连接；真空泵组13通过真空阀IV14及可变流导元件15与校准室6连接，真空泵组13能够对参考室4及校准室6进行抽气操作；参考室4通过可调节真空阀二5连接至校准室6；校准室6通过法兰在赤道面与被校真空计7及监测真空计8连接。
采用本发明提供的一种基于指数衰减法的真空计校准装置，本发明提供了一种基于指数衰减法的真空计校准方法，具体包括以下步骤：
步骤1、将被校真空计7LEYBOLD IE414连接至校准室6；
步骤2、打开真空泵组13LEYBOLD SC15D+LEYBOLD MAG600、真空阀I3、可调节真空阀二5、真空阀III12、真空阀IV14VARIAN CF35、SWSGELOK 8VCR，对前级室2、参考室4、校准室6进行抽气，打开前级室2上连接的标准真空计11INFICON CDG045DSci，参考室4、校准室6内压力达到9.5×10－3Pa，打开被校真空计7及监测真空计8LEYBOLD IE514；
步骤3、150℃连续烘烤，抽气48小时，前级室2、参考室4、校准室6极限真空度为2.83×10－8Pa；
步骤4、标准真空计11稳定25小时；
步骤5、关闭真空阀I3、可调节真空阀二5、真空阀III12，稳定后，对标准真空计11进行调零；
步骤6、打开真空阀II10、可调节真空阀一1，由气瓶向前级室2充入校准气体，标准真空计11的示值为95.34Pa；
步骤7、打开真空阀I3，将前级室2中气体膨胀至参考室4中，等待1分钟；
步骤8、待1分钟，根据步骤6得到的标准真空计11的示值按公式计算参考室6内压力p1，R已提前测量，为已知量，R＝120.25，计算可得p1＝0.786Pa；
其中，p1为参考室压力值，单位为Pa；p0为前级室压力值，单位为Pa；V0为前级室容积，单位为m3；V1为参考室容积，单位为m3；R为V1与V0的容积比，无量纲；
步骤9、记录监测真空计8的示值，为9.98×10－9Pa；调节可调节真空阀二5至所需流导9.02×10－5m3/s对应开度；调节可变流导元件15至所需流导5.094×10－2m3/s对应开度；稳定1分钟后，开始已30s以上的时间间隔记录被校真空计7示值；
步骤10、校准室中标准压力依据公式计算，
其中，p2为校准室内标准压力值，单位为Pa；C5为可调节真空阀不同开度对应流导值，单位为m3/s；C15为可变流导元件不同开度对应流导值，单位为m3/s。
记录被校真空计示值pind及对应时间点标准压力p2，如表1所示；
表1被校真空计校准结果
| 序号 | 时间t/s | <![CDATA[参考室容积V<sub>1</sub>/m<sup>3</sup>]]> | <![CDATA[校准室内标准压力p<sub>2</sub>/Pa]]> | <![CDATA[被校真空计示值p<sub>ind</sub>/Pa]]> |
| 1 | 65 | 4.850E-03 | 4.157E-04 | 4.08E-04 |
| 2 | 95 | 4.850E-03 | 2.379E-04 | 2.20E-04 |
| 3 | 125 | 4.850E-03 | 1.362E-04 | 1.33E-04 |
| 4 | 155 | 4.850E-03 | 7.795E-05 | 7.62E-05 |
| 5 | 185 | 4.850E-03 | 4.462E-05 | 4.32E-05 |
| 6 | 248 | 4.850E-03 | 1.382E-05 | 1.18E-05 |
| 7 | 285 | 4.850E-03 | 6.947E-06 | 6.69E-06 |
| 8 | 315 | 4.850E-03 | 3.976E-06 | 3.77E-06 |
| 9 | 375 | 4.850E-03 | 1.303E-06 | 1.08E-06 |
| 10 | 406 | 4.850E-03 | 7.320E-07 | 7.09E-07 |
| 11 | 437 | 4.850E-03 | 4.112E-07 | 4.02E-07 |
| 12 | 458 | 4.850E-03 | 2.783E-07 | 2.46E-07 |
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)
1.一种基于指数衰减法的真空计校准装置，其特征在于，包括可调节真空阀一(1)、可调节真空阀二(5)、前级室(2)、真空阀I(3)、真空阀II(10)、真空阀III(12)、真空阀IV(14)、参考室(4)、校准室(6)、监测真空计(8)、气瓶(9)、标准真空计(11)、真空泵组(13)及可变流导元件(15)；
所述前级室(2)通过所述真空阀II(10)、可调节真空阀一(1)与所述气瓶(9)相连；所述前级室(2)与所述标准真空计(11)连接；所述前级室(2)通过所述真空阀I(3)与所述参考室(4)连接；所述真空泵组(13)通过所述真空阀III(12)、真空阀IV(14)与所述参考室(4)连接；所述真空泵组(13)通过所述真空阀IV(14)及所述可变流导元件(15)与所述校准室(6)连接；所述参考室(4)通过可调节真空阀二(5)与所述校准室(6)连接；所述校准室(6)通过法兰在赤道面与待校准真空计及所述监测真空计(8)连接。
2.一种采用权利要求1所述的真空计校准装置的基于指数衰减法的真空计校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将待校准真空计与所述校准室(6)连接；
步骤2、打开所述真空泵组(13)及真空阀I(3)、真空阀II(10)、真空阀III(12)、真空阀IV(14)，对所述前级室(2)、参考室(4)、校准室(6)进行抽气，打开所述标准真空计(11)，当所述参考室(4)及校准室(6)内压力达到设定值时，打开待校准真空计及所述监测真空计(8)；
步骤3、采用设定温度连续烘烤、抽气设定时间；待所述标准真空计(11)稳定确定时长；
步骤4、关闭所述真空阀I(3)、真空阀II(10)及真空阀III(12)，稳定后，对所述标准真空计(11)进行调零；
步骤5、打开所述真空阀II(10)、可调节真空阀一(1)，由所述气瓶(9) 向前级室(2)充入校准气体，记录所述标准真空计(11)的示值；
步骤6、打开所述真空阀I(3)，将所述前级室(2)中气体膨胀至所述参考室(4)中，等待确定时长；
步骤7、根据步骤5得到的所述标准真空计(11)的示值，按公式(1)计算所述参考室(4)内的压力p1：
其中，p1为所述参考室(4 )内的压力值，单位为Pa；p0为前级室压力值，单位为Pa；V0为前级室容积，单位为m3；V1为参考室容积，单位为m3；R为V1与V0的容积比，无量纲；
步骤8、记录所述监测真空计(8)的示值；调节所述可调节真空阀二(5)至所需流导对应开度；调节所述可变流导元件(15)至所需流导对应开度；稳定设定时长后，开始以确定的时间间隔记录所述待校准真空计的示值；
步骤9、采用公式(2)计算所述校准室(6)中标准压力：
其中，p2为校准室内标准压力值，单位为Pa；C5为可调节真空阀不同开度对应流导值，单位为m3/s；C15为可变流导元件不同开度对应流导值，单位为m3/s。
3.根据权利要求2所述的真空计校准方法，其特征在于，所述步骤2中当所述参考室(4)及校准室(6)内压力达到设定值，所述设定值为9.5×10－3Pa。
4.根据权利要求2所述的真空计校准方法，其特征在于，所述参考室(4)及所述校准室(6)的极限真空度为2.83×10－8Pa。
5.根据权利要求2所述的真空计校准方法，其特征在于，所述步骤3中采用设定温度连续烘烤、抽气设定时间，所述设定温度为150℃，所述设定时间为48小时。
6.根据权利要求2所述的真空计校准方法，其特征在于，所述待所述标准真空计(11)稳定确定时长中，所述确定时长为25小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011451187.9A CN112781787B (zh) | 2020-12-11 | 2020-12-11 | 一种基于指数衰减法的真空计校准装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011451187.9A CN112781787B (zh) | 2020-12-11 | 2020-12-11 | 一种基于指数衰减法的真空计校准装置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112781787A CN112781787A (zh) | 2021-05-11 |
| CN112781787B true CN112781787B (zh) | 2023-04-07 |
Family
ID=75750874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011451187.9A Active CN112781787B (zh) | 2020-12-11 | 2020-12-11 | 一种基于指数衰减法的真空计校准装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112781787B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114115108B (zh) * | 2021-11-26 | 2023-11-21 | 西北有色金属研究院 | 电子束熔炼炉双输入控制系统与单输出真空计的连接方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100395531C (zh) * | 2006-06-15 | 2008-06-18 | 中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所 | 一种分流式超高和极高真空规校准装置及方法 |
| CN101458143B (zh) * | 2008-12-22 | 2010-06-16 | 中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所 | 一种利用定向分子流校准方向规的方法 |
| JP5669411B2 (ja) * | 2009-04-09 | 2015-02-12 | キヤノンアネルバ株式会社 | 冷陰極電離真空計及びそれを備えた真空処理装置並びに放電開始補助電極 |
| CN202216802U (zh) * | 2011-09-27 | 2012-05-09 | 江苏东方航天校准检测有限公司 | 一种宽量程现场真空规校准装置 |
| CN105004480B (zh) * | 2015-07-13 | 2017-10-13 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种真空计快速动态真空校准方法 |
| CN106441702A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-22 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种双小孔质谱计校准装置及方法 |
| CN107991020B (zh) * | 2017-11-29 | 2020-11-27 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种分压力质谱计校准装置及方法 |
| CN108151961B (zh) * | 2017-12-08 | 2020-02-07 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种极高真空校准装置及方法 |
| US11221268B2 (en) * | 2018-07-23 | 2022-01-11 | The University of British Coumbia | Quantum pressure standard and methods for determining and using same |
| CN109341946B (zh) * | 2018-11-28 | 2021-09-14 | 北京东方计量测试研究所 | 一种复合型比较法真空校准系统及方法 |
| EP3690417A1 (en) * | 2019-02-01 | 2020-08-05 | Sens4 A/S | Apparatus for heat-loss vacuum measurement with improved temperature compensation and extended measurement range |
-
2020
- 2020-12-11 CN CN202011451187.9A patent/CN112781787B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112781787A (zh) | 2021-05-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN116398421B (zh) | 高真空泵抽速测试装置及其使用方法 | |
| CN109341946B (zh) | 一种复合型比较法真空校准系统及方法 | |
| CN108151961B (zh) | 一种极高真空校准装置及方法 | |
| CN102393275A (zh) | 一种宽量程现场真空规校准装置及方法 | |
| CN112781787B (zh) | 一种基于指数衰减法的真空计校准装置及方法 | |
| CN110702585B (zh) | 一种岩石压缩系数计算方法 | |
| CN109140678A (zh) | 变频空调系统空调数据及制冷剂参数的回归分析方法 | |
| JP2007121267A (ja) | Ｉｎ−Ｓｉｔｕ法による真空ゲージの絶対校正及び比較校正装置とその校正方法 | |
| CN102052940B (zh) | 一种基于静态膨胀法真空标准的极小气体流量测量装置 | |
| Tilford et al. | The National Bureau of Standards primary high‐vacuum standard | |
| CN106679897A (zh) | 一种漏孔漏率测量装置 | |
| CN202216802U (zh) | 一种宽量程现场真空规校准装置 | |
| CN111220326A (zh) | 一种用一支真空漏孔校准真空计的校准装置及方法 | |
| US20160131146A1 (en) | Pressure sensor system for calculating compressor mass flow rate using sensors at plenum and compressor entrance plane | |
| CN210036906U (zh) | 一种负压源装置及燃气表检定气路系统 | |
| CN116305934A (zh) | 一种压气机稳定边界的预测方法和装置 | |
| CN105736349B (zh) | 罗茨真空泵性能测试系统及其测试方法 | |
| KR101174270B1 (ko) | 소닉 노즐을 이용한 진공펌프의 배기속도 측정 장치 및 방법 | |
| CN207675368U (zh) | 一种溅射镀膜设备用真空计校正仪 | |
| TWI820656B (zh) | 多個製程腔室壓力的控制方法及半導體製程設備 | |
| CN115935833A (zh) | 一种获取压气机特性的方法和装置 | |
| CN112461446B (zh) | 一种真空计快速动态真空校准方法 | |
| CN215677965U (zh) | 气固热脱附分析平台 | |
| CN112683726A (zh) | 一种材料出气率测试装置及方法 | |
| CN105067070A (zh) | 一种低压力环境中测量真空容器容积比的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |