CN116164881B - 一种气压测量仪的校准系统及校准方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及压力表校准的领域，提供了一种气压测量仪的校准系统及校准方法，一种气压测量仪的校准系统，包括U型管、液面调节件以及调节真空泵；U型管的管腔内填充有液体介质；U型管至少设置有两根，各个U型管相互串联形成气压测量部，气压测量部的一端连接有液面调节件，另一端连接有气压调节件；液面调节件包括抽真空阀和充气微调阀；抽真空阀和充气微调阀相互连接；气压调节件包括测试真空阀、充气阀和测试阀门；测试真空阀与气压测量部的端部连接，充气阀与测试真空阀连接；充气阀连接于测试阀门；测试阀门用于与待校准气压测量仪连接。基于此，通过U型管串联形成的气压测量部，搭配液体介质，实现宽量程气压测量仪校准的效果。

Description

一种气压测量仪的校准系统及校准方法

技术领域

本申请涉及压力表校准的领域，尤其是涉及一种气压测量仪的校准系统及校准方法。

背景技术

在各种化学气相沉积过程中，工作气压是重要参数，工作气压从100Pa到50KPa或更高，例如，热丝CVD金刚石过程中工作气压是1000-10000Pa，微波CVD培育钻石的工作气压13KPa-250KPa。气压大小一般是通过气压测量仪的气压传感器和设备的PLC进行测量和显示。测量原理一般是气压传感器中的薄膜元件感受到不同的压力时会有不同的轻微变形，这个变形又导致了薄膜的电阻或薄膜所形成的电容的变化。电阻变化和电容变化会导致传感器输出的4-20mA信号随之变化，这个信号经信号线传递到PLC或显示仪表，再经数据处理在显示屏上显示出气压的数值。

从气压传感器的薄膜元件到显示屏，有很多因素都会导致误差的增大，例如薄膜等电子元件性能老化、外界电压变化、环境温度变化、电磁信号干扰等等都会导致上面各因素之间的对应关系偏离了初始的规律，从而导致测量结果的不准确。

因此，为了生产参数的稳定，需定期对气压测量仪进行校准。而目前校准方式是将气压测量仪的气压传感器探头从设备上拆下来，使用气压校准器单独校准探头，气压校准器通常为带有薄膜元件的气压计。但这种校准方式所带来的问题是，薄膜元件的变形幅度有限，导致气压校准器只能在薄膜元件有限的变形幅度区间内校准气压测量仪，若气压测量仪的量程超过薄膜元件的变形幅度区间，则需要更换新的气压校准器对气压测量仪进行校准作业，不便于对宽量程的气压测量仪进行校准。

发明内容

为了便于对宽量程气压测量仪的校准，本申请提供一种气压测量仪的校准系统及校准方法。

第一方面，本申请提供的一种气压测量仪的校准系统采用如下的技术方案：

一种气压测量仪的校准系统，包括U型管、液面调节件、调节真空泵以及校准真空泵；所述U型管的管腔内填充有液体介质；所述U型管至少设置有两根，各个所述U型管相互之间通过所述液面调节件串联形成气压测量部，所述气压测量部的一端连接有所述液面调节件，另一端连接有气压调节件；所述液面调节件包括抽真空阀和充气微调阀；所述抽真空阀和所述充气微调阀相互连接，所述抽真空阀和所述充气微调阀分别连接于相邻两根所述U型管的管口处；所述调节真空泵通过所述抽真空阀与所述U型管连通；所述充气微调阀供外界气体通入所述U型管；所述气压调节件包括测试真空阀、充气阀和测试阀门；所述调节真空泵通过所述测试真空阀与所述气压测量部的端部连接；所述充气阀与所述测试真空阀连接，所述充气阀供外界气体通入所述U型管；所述充气阀连接于所述测试阀门；所述测试阀门用于与待校准气压测量仪连接。

通过采用上述技术方案，使用该气压测量仪的校准系统对气压测量仪进行校准的时候，可以是将测试阀门与气压测量仪直接连接，也可以将测试阀门连接于安装有气压测量仪的设备腔体上，无需将待校准的气压测量仪由设备腔体上拆除，而是可以直接将该气压测量仪的校准系统通过测试阀门与设备腔体连接，校准过程中，可使待校准的气压测量仪的所有零部件均参与校准作业当中，将气压测量仪校准过程中对影响气压测量仪校准的因素考虑在内，实现对气压测量仪在线测量校准，对气压测量仪综合校准的效果，改善气压测量仪在校准后测量结果仍出现误差的问题。

该气压测量仪的校准系统是基于气压测量仪的相同测量条件进行气压检测，并且，该气压测量仪的校准系统中对于宽量程测量要求下，通过至少两根U型管和液面调节件的组合，将气压测量仪的量程分摊到每根U型管的液位变化上，根据气压测量仪的量程，适应性增加U型管的数量，便可使该气压测量仪的校准系统适应宽量程的气压测量仪的校准作业，实现宽量程气压测量仪的校准，并且该气压测量仪的校准系统无元件老化问题，测量精度高。

可选的，还包括多个缓冲罐；所述液面调节件和所述气压调节件均对应有所述缓冲罐；所述抽真空阀与所述U型管的连通处连接有所述缓冲罐，所述测试真空阀与所述气压测量部的连通处也连接有所述缓冲罐。

通过采用上述技术方案，缓冲罐设置于抽真空阀和U型管的连通处，一方面，在向U型管注入外界气体或抽真空时，U型管内液体介质的液面高度可以缓慢变化，液位易准确把控，另一方面，降低U型管内的液体介质在注入外界空气时，液体介质反冲至调节真空泵内的风险，提高该校准系统的稳定性。

可选的，还包括基座，至少两根所述U型管安装于所述基座上；所述基座上安装有测量件，所述测量件用于测量所述U型管的液面高度。

通过采用上述技术方案，一方面基座为U型管提供安装位置，另一方面利用测量件，便于观察U型管内的液面高度差，无需额外的测量工具辅助测量，高效便捷。

可选的，所述测量件为尺子，所述测量件沿重力方向延伸设置，所述测量件用于同时测量所述U型管两端的液面高度。

通过采用上述技术方案，同一把尺子能同时测量U型管两端的液面高度，使U型管的两端的液面具有同样的零点位置，改善两把尺子分别测量U型管两端液面高度，需要对两把尺子零点进行校准的问题，降低该校准系统的复杂度，提高该气压测量仪的校准系统的校准效率。

可选的，所述基座上设置有水平调节件，所述水平调节件用于调节所述基座的水平，以使所述测量件的测量方向处于重力方向上。

通过采用上述技术方案，在将校准系统移动至待校准设备的附近时，通过水平调节件调节基座的水平，使测量件的测量方向处于重力方向上，降低测量件的测量方向倾斜而导致读数出现误差的风险。

可选的，所述液面调节件还包括调节阀；所述调节阀的一端连接于所述调节真空泵，另一端连接有主管路，所述抽真空阀连接于所述主管路。

通过采用上述技术方案，在调节真空泵开启前，先关闭调节阀，打开所有抽真空阀，而后开启调节真空泵，再开启调节阀，使各U型管能进行同步抽真空时，还能降低U型管内的液面突然骤变的风险。

可选的，还包括过渡室，所述过渡室上安装有过渡管；所述测试阀门安装于所述过渡管上；所述气压测量部的端部与所述过渡室连接。

通过采用上述技术方案，过渡室的引入，在校准真空泵开启后，降低U型管内的液体介质倒灌至待测腔室内的风险，提高该校准系统的工作稳定性。

可选的，每根所述U型管内所述液体介质的密度不同。

通过采用上述技术方案，根据压强公式得知，压强与液体密度、液面高度差有关，在检测空间有限，同时又需要测量精度高的校准结果，可利用不同密度的液体介质，搭配至少两根U型管，实现在有限空间内对不同量程范围的气压测量仪进行精准校准的效果。

第二方面，本申请提供的一种气压测量仪的校准方法，运用上述的一种气压测量仪的校准系统，采用如下的技术方案：

一种气压测量仪的校准方法，包括以下步骤：

将待校准的气压测量仪与所述测试阀门连接，并根据待校准气压测量仪的工作气压确定P_待校；

关闭各所述充气微调阀和所述充气阀,开启各所述抽真空阀和所述测试真空阀，开启所述测试阀门；

开启所述调节真空泵，调节通过所述抽真空阀的气体流量；

待所述U型管内的真空度达到指定数值后，关闭所述测试真空阀；

开启所述充气阀，对所述气压测量部的端部和气压测量仪充气；

观察气压测量仪的数值和所述U型管内的液面高度；当第一根所述U型管内的液面高度到达指定高度范围区间时，关闭第二根所述U型管的所述抽真空阀,并打开第一根所述U型管的所述充气微调阀，调节所述U型管内所述液体介质的液面不超出指定高度范围区间；其中，第一根所述U型管为与所述测试真空阀连接的所述U型管，多根所述U型管依此步骤，依次类推进行液面高度调节；

待所述气压测量仪本体的数值达到P_待校后，关闭所述充气阀和所述充气微调阀；

使用测量工具，测量每根所述U型管的最高液位H_高和最低液位H_低，得出所述气压测 量部形成的压力计所测量的压强P_u=∑ _ig（H_i高-H_i低），其中 _i为第i根U型管液体密度，g为当 地重力加速度，（H_i高-H_i低）为第i根U型管液面高度差；

比较P_u和P_待校，若P_u和P_待校不同，根据P_u得出的数值，校准气压测量仪，使气压测量仪的数值等于P_u，完成气压测量仪校准。

通过采用上述技术方案，利用调节真空泵，搭配抽真空阀和测试端阀门，再通过充气阀和液面调节件，使气压测量仪达到待校准值，而后关闭充气阀，使用测量工具测得U型管液面高度，利用压强公式，得出气压测量部形成的压力计所测量的压强，并以此为标准，校准气压测量仪。通过压强公式的反推，并应用至校准系统当中，利用该校准方法，降低因电子元件老化及电磁干扰影响校准结果的风险，校准精度高，量程宽，校准过程简明可信，方便快捷。

可选的，待所述U型管内的真空度达到1Pa后，关闭所述测试真空阀。

通过采用上述技术方案，规定U型管内的真空度在1Pa，降低U型管内的气压差导致计算结果出现偏差的风险。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过至少两根U型管和液面调节件的组合，将气压测量仪的量程分摊到每根U型管的液位变化上，根据气压测量仪的量程，适应性增加U型管的数量，便可使该气压测量仪的校准系统适应宽量程的气压测量仪的校准作业，实现宽量程气压测量仪的校准，并且该气压测量仪的校准系统无元件老化问题，测量精度高；

2.通过多个缓冲罐，一方面，在向U型管注入外界气体或抽真空时，U型管内液体介质的液面高度可以缓慢变化，液位易准确把控，另一方面，降低U型管内的液体介质在注入外界空气时，液体介质反冲至调节真空泵内的风险，提高该校准系统的稳定性；

3.通过对每根U型管填充不同密度的液体介质，搭配至少两根U型管，实现在有限空间内对不同量程范围的气压测量仪进行校准的效果，同时获得测量精度高的校准结果。

附图说明

图1是实施例1的整体结构示意图。

图2是实施例2的整体结构示意图。

图3是用于展示本申请实施例的调节真空泵和抽真空阀开启，抽取每根U型管内气体，使每根U型管内的液面处于同一水平高度的状态示意图。

图4是用于展示本申请实施例的测试真空阀关闭，充气阀和测试阀门打开，外界气体进入气压测量部和过渡室，使气压测量仪达到待校准值的状态示意图。

图5是用于展示本申请实施例的充气微调阀打开，外界气体进入至U型管内的状态示意图。

附图标记说明：1、U型管；11、储液管；12、联通底座；2、基座；21、测量件；22、水平调节件；23、水平观察机构；231、连接片；232、吊绳；233、重锤；3、液面调节件；31、连接三通；311、第一管口；312、第二管口；313、第三管口；32、抽真空阀；33、充气微调阀；34、调节阀；35、主管路；4、缓冲罐；5、调节真空泵；51、真空计电阻规；6、过渡室；61、过渡管；7、气压调节件；71、测试三通；72、测试真空阀；73、充气阀；74、测试阀门；8、待测腔室；9、校准真空泵；10、气压测量仪。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种气压测量仪的校准系统，旨在实现对宽量程气压测量仪校准的效果。

实施例1

参照图1，一种气压测量仪的校准系统包括U型管1、基座2、液面调节件3、缓冲罐4、调节真空泵5和过渡室6，其中U型管1至少设置有两根，且均竖直固定于基座2上，U型管1的管腔内填充有液体介质。各个U型管1相互之间通过液面调节件3串联形成气压测量部，并将气压测量部的一端定义为调节端，另一端定义为测试端，气压测量部的调节端连接有液面调节件3，测试端连接有气压调节件7。液面调节件3用于调节U型管1内液体介质的液面高度，气压调节件7用于调节气压测量部测试端的气压。

缓冲罐4的数量为液面调节件3数量和气压调节件7数量的总和，调节真空泵5管道连接于液面调节件3和气压调节件7。调节真空泵5通过液面调节件3连通于U型管1、通过气压调节件7连通于气压测量部的测试端。调节真空泵5与液面调节件3的连通处连接有缓冲罐4，相应地，气压调节件7与气压测量部测试端的连通处也连接有缓冲罐4。过渡室6用于将气压调节件7和待校准气压测量仪10连通。

当需要校准气压测量仪10时，利用调节真空泵5，搭配液面调节件3和气压调节件7，抽取气压测量部和过渡室6内的气体，使U型管1内的液面高度处于同一水平面上，U型管1上方为真空状态（真空度小于等于1Pa）。而后通过气压调节件7调节气压测量部和过渡室6的气压，使待校准的气压测量仪10达到校准值，此时气压测量部内的液面出现高度差，利用压强公式，计算出标准值，调节气压测量仪10，使气压测量仪10达到标准值，完成气压测量仪10的校准作业。

具体地，U型管1包括两根储液管11和联通底座12，其中储液管11可以采用透明塑料制成，也可以采用玻璃制成，本申请并不以此为限。联通底座12上开设有第一连通口和第二连通口，第一连通口和第二连通口相互连通，第一连通口和第二连通口分别供两根储液管11插接固定。液面调节件3连接于储液管11远离连通底座的一端。需要说明的是，两根储液管11之间的间距为0-25mm，根据实际观测方便和便于测量U型管1两端液面高度的情况而定。

U型管1内的液体介质可以是去离子水，可以是真空泵油，可以是水银，还可以是其他比重的液体，在本实施例中，至少两根U型管1内的液体介质的密度相同。

举例来说，在液体介质密度相同的条件下，液体介质为0.9g/cm3真空泵油时，6根2米高相互串联的U型管1所形成的气压测量部的量程是500Pa-95.1KPa，量程和液体密度成正比，其中U型管1内每1mm的液位差对应8.81Pa，如果测量15KPa的气压，一个液位高度读数误差0.5mm时，读数引起的误差为8.81Pa，相对误差是8.81Pa/15000Pa是千分之零点六。而液体介质是水银时，则单根U型管1量程为1-239KPa（水银密度为13.59g/cm³），量程和液体密度成正比，精度和液体密度成反比。根据实际测量情况，选择合适的液体介质，本申请并不以此为限。

在一实施例中，至少两根U型管1内的液体介质的密度不同，以利用不同密度的液体介质，使U型管1数量和压强测量精度达到最佳组合。

基座2的表面固定有测量件21，测量件21设置有至少两个，至少两个测量件21对应至少两根U型管1，测量件21沿U型管1的长度方向延伸设置。测量件21为尺子，且位于U型管1和基座2之间。如此，可利用同一把测量件21观察U型管1两端的液面高度。

值得注意的是，位于基座2一侧的测量件21紧贴基座2边缘固定，可以理解为，基座2具有竖直设置的安装板，多把测量件21均固定于安装板上，且多把测量件21相互平行设置，以使测量件21垂直于基座2，且位于安装板侧边缘的测量件21贴合安装板的边缘固定。在其他实施例中，测量件21替换为光栅尺。

基座2上设置有水平调节件22，水平调节件22用于调节基座2的水平，使测量件21的测量方向与重力方向一致。水平调节件22可以是螺纹连接于基座2底部的地脚，可以是螺纹连接于基座2底部的调节轮，也可以是滑移连接于基座2侧壁的调节杆等，本申请并不以此为限。

需要说明的是，基座2上设置有水平观察机构23，以用于观察基座2的水平状态。水平观察机构23包括固定于基座2上的连接片231、连接于连接片231上的吊绳232以及固定于吊绳232端部的重锤233，吊绳232上端与测量件21之间的间距为2mm。当吊绳232下端和测量件21下端的间距在12mm以上（该距离可用肉眼直观辨别），或触碰到测量件21、基座2等物体时，则需要通过水平调节件22，调节基座2的水平，或吊绳232不再触碰到测量件21等物体，并且吊绳232下端和测量件21的距离小于12mm，以降低测量件21测量液面高度的误差。在其他实施例中，水平观察机构23替换为放置在基座2上表面的水平尺。

液面调节件3包括两个连接三通31、抽真空阀32、充气微调阀33和调节阀34，连接三通31具有第一管口311、第二管口312和第三管口313，第一管口311供储液管11插接。相邻U型管1的两个连接三通31，通过第二管口312对接，实现相邻两根U型管1之间的连接。抽真空阀32通过管道连接于其中一个连接三通31的第三管口313，缓冲罐4连接于抽真空阀32和连接三通31之间的管道，而充气微调阀33连接于另一连接三通31的第三管口313。

调节阀34的一端连接于调节真空泵5，另一端连接有主管路35。主管路35连接有真空计电阻规51，调节阀34位于调节真空泵5和真空计电阻规51之间。抽真空阀32远离连接三通31的一端连接于主管路35，调节真空泵5通过主管路35和抽真空阀32连通于U型管1，充气微调阀33供外界空气进入至U型管1内，如此，利用压差实现U型管1内液面的调节。需要特别说明的是，位于气压测量部调节端的两个连接三通31中，远离气压测量部调节端的连接三通31的第一管口311处于封堵状态。

气压调节件7包括两个测试三通71、测试真空阀72、充气阀73和测试阀门74，两个测试三通71相互对接并连通，测试真空阀72通过其中一个测试三通71与气压测量部的测试端相连接，充气阀73与另外一个测试三通71相连接。可以理解为，测试三通71、测试真空阀72和充气阀73的连接方式同液面调节件3的安装方式。测试真空阀72通过调节阀34和主管路35连接于调节真空泵5。充气阀73供外界气体通入气压测量部的测试端和过渡室6。

过渡室6连接有过渡管61，测试阀门74安装于过渡管61上，测试阀门74用于通断过渡管61内的气体，过渡管61远离过渡室6的一端用于供气压测量仪10连接，气压测量部通过过渡室6和测试阀门74连通于气压测量仪10。

实施例1的实施原理为：使用该校准系统对气压测量仪10进行校准的时候，先确定待校准气压测量仪10的校准值（如待校准的气压测量仪10应用至工作环境中的工作气压在15KPa-26KPa，那气压测量仪10的校准值就是15KPa-26KPa中的某一个值，或每隔1KPa的每个值），将气压测量仪10安装于过渡管61的管口上。而后通过调节真空泵5，搭配液面调节件3和气压调节件7，使气压测量部和气压测量仪10在同一测量条件下测出两个数值，以气压测量部测得的压强数值为标准，调节气压测量仪10达到气压测量部测得的标准值，完成气压测量仪10的校准作业。

通过至少两根U型管1、液面调节件3和气压调节件7的组合，将气压测量仪10的量程分摊到每根U型管1的液位变化上，根据气压测量仪10的量程，适应性增加U型管1的数量，便可使该气压测量仪10的校准系统适应宽量程的气压测量仪10的校准作业，实现宽量程气压测量仪10的校准，并且该气压测量仪10的校准系统无元件老化问题，测量精度高。更进一步地，通过改变U型管1内的液体介质密度和增减U型管1的数量，实现对气压测量仪10高精度，宽量程的校准。更进一步地，可以理解为，该校准系统不局限用于气压测量仪10的校准，还可以是用于对水压表、油压表进行校准。

实施例2

参照图2，本实施例与实施例1的不同之处在于，一种气压测量仪的校准系统还包括待测腔室8和校准真空泵9，其中待测腔室8所指的可以是设备腔体，即原本与气压测量仪10连接的腔室，也可以是单独设立的以供气压测量仪10连接的腔室。而校准真空泵9可以是设备自带的真空泵，也可以是独立外接的真空泵。在本实施例中，待测腔室8所指代的是原本与气压测量仪10连接的腔室，校准真空泵9为设备自带的真空泵，即需要校准气压测量仪10时，无需挪动气压测量仪10的位置，只需移动校准系统的位置，即可实现对气压测量仪10的在线测量的效果。

待测腔室8连接于过渡管61远离过渡室6的一端。校准真空泵9与待测腔室8连接，校准真空泵9与待测腔室8连接处安装有待测腔室阀门，校准真空泵9通过待测腔室阀门与待测腔室8连通。设计待测腔室8和校准真空泵9的目的在于：一方面在校准气压测量仪10的过程中，待校准的气压测量仪10的所有零部件均参与校准作业当中，将气压测量仪10校准过程中对影响气压测量仪10校准的因素考虑在内（例如，电磁环境，PLC计算等影响气压测量仪10精度的因素），实现对气压测量仪10在线测量校准，对气压测量仪10综合校准的效果，改善气压测量仪10在校准后安装于设备上，气压测量仪10测量的结果仍出现误差的问题。另一方面，校准真空泵9分担调节真空泵5的工作压力，使调节真空泵5只用于抽取气压测量部的真空，而校准真空泵9只用于抽取待测腔室8的真空。

实施例3

本实施例还公开一种气压测量仪的校准方法，运用实施例1的一种气压测量仪的校准系统。

一种气压测量仪的校准方法，包括以下步骤：

S1：在U型管1各部分连通大气的情况下，通过水平调节件22调节基座2的水平，使测量件21的测量方向处于重力方向上。

S2：将待校准的气压测量仪10与过渡管61远离过渡室6的一端连接，而后根据待校准的气压测量仪10的工作气压确定P_待校。

其中，P_待校的确定，可以理解为，例如气压测量仪10应用至工作环境中的工作气压在15KPa-26KPa，那气压测量仪10的校准值就是15KPa-26KPa中的某一个值（如26KPa），或每相隔1KPa，测量一个点位，即P_待校有多个（如15KPa、16KPa、...、26KPa）。

S3：关闭调节阀34、每个液面调节件3上的充气微调阀33以及充气阀73，并打开每个液面调节件3上的抽真空阀32以及测试真空阀72，开启测试阀门74。

同时参照图1和图3，S4：开启调节真空泵5，缓慢打开调节阀34，调节经过抽真空阀32的气体流量，对各U型管1和过渡室6抽真空。

S5：待真空计电阻规51显示1Pa后，关闭测试真空阀72。此时各U型管1内的液面高度一样。

需要说明的是，真空计电阻规51显示1Pa的意义在于，机械真空泵抽真空的极限是1Pa左右，如果真空度没有达到1Pa，而是比如10Pa或是更高，那将大大增加校准误差，而真空计电阻规51显示的1Pa，对后续校准结果的测量精度影响小，可不计入校准结果中计算。

可以理解的是，1-10Pa中，随着数值的增加，气压测量部的气压测量精度将逐渐降低，因此，使真空计电阻规51显示的数值趋近于1Pa或1Pa以下，才能确保后续气压测量仪10的校准精度。

继续参照图1和图4，S6：开启充气阀73，对气压测量部的测试端和过渡室6充气。值得注意的是，U型管1上的抽真空阀32仍处于打开状态，调节真空泵5仍继续抽真空。

继续参照图1和图5，S7：观察气压测量仪10的数值和U型管1内的液面高度，并通过液面调节件3，调节U型管1内液体介质的液面不超出指定高度范围区间。

通过液面调节件3的调节方式，以下按气压测量仪10的工作气压超过16KPa，U型管1内的液体介质为真空泵油举例说明。将U型管1的两根储液管11分别定义为左、右支管，将靠近过渡室6的U型管1定义为第一根U型管1，与第一根U型管1连接的U型管1为第二根U型管1，多根U型管1以此类推命名。

在充气阀73向U型管1和过渡室6内通入外界空气时，第一根U型管1的左支管液面将缓慢到达指定高度范围区间（即距离管口100-150mm范围区间）,为降低第一根U型管1内的液体介质进入第二根U型管1内的风险，当液位距离上管口100-150mm之间时要关闭第二根U型管1的抽真空阀32并开启第一根U型管1的充气微调阀33，对第一根U型管1的左支管和第二根U型管1的右支管充气，使第一支U型管1的左支管液位维持在指定高度范围区间，第二根U型管1的液位差增加。若是第二根U型管1内的液面高度达到指定高度范围区间，则继续关闭第三根U型管1的抽真空阀32并开启第二根U型管1的充气微调阀33，以此类推。

S8：待气压测量仪10的数值达到P_待校后，气压测量部达到所需要校准的气压所对应的液位，关闭充气阀73和充气微调阀33。

S9：使用测量件21，测量每根U型管1的最高液位H_高和最低液位H_低，得出气压测量部 形成的压力计所测量的压强P_u=∑ _ig（H_i高-H_i低），其中 _i为第i根U型管液体密度，g为当地重 力加速度，（H_i高-H_i低）为第i根U型管液面高度差。

需要说明的是，在通过测量件21读取U型管1的液位差时，充气阀73和所有充气微调阀33均处于关闭状态。

S10：比较P_u和P_待校，若P_u和P_待校不同，根据P_u得出的数值，校准气压测量仪10，使气压测量仪10的数值等于P_u，便可完成气压测量仪10的校准。

可重复步骤S6-S10，通过气压测量部测得的各气压值与多个P_待校一一比较并校准。

通过压强公式的反推，并应用至校准系统当中，利用该校准方法，降低因电子元件老化影响校准结果的风险，校准精度高，量程宽，校准过程简明可信，方便快捷。

实施例4

本实施例还公开另一种气压测量仪的校准方法，运用实施例2的一种气压测量仪的校准系统。

一种气压测量仪的校准方法，包括以下步骤：

S1：在U型管1各部分连通大气的情况下，将气压测量仪的校准系统搬运至待测设备附近，通过水平调节件22调节基座2的水平，使测量件21的测量方向处于重力方向上。

S2：关闭测试阀门74，将待测腔室8通过波纹管与过渡管61远离过渡室6的一端连接，而后根据待校准的气压测量仪10的工作气压确定P_待校。

S3：打开校准真空泵9和待测腔室阀门，使待测腔室8内的真空度达到10Pa以下。

S4：关闭调节阀34、每个液面调节件3上的充气微调阀33以及充气阀73，并打开每个液面调节件3上的抽真空阀32以及测试真空阀72。

S5：开启调节真空泵5，缓慢打开调节阀34，调节经过抽真空阀32的气体流量，对各U型管1的两端和过渡室6抽真空。

S6：待真空计电阻规51显示1Pa后，此时各U型管1内的液面高度一样。开启测试阀门74，关闭测试真空阀72。

S7：关闭校准真空泵9和待测腔室阀门。

S8：开启充气阀73，对气压测量部的测试端、过渡室6以及待测腔室8充气。值得注意的是，此时，U型管1上的抽真空阀32仍处于打开状态，调节真空泵5仍继续抽真空。

S9：观察气压测量仪10的数值和U型管1内的液面高度，并通过液面调节件3，调节U型管1内液体介质的液面不超出指定高度范围区间。

S10：待气压测量仪10的数值达到P_待校后，气压测量部达到所需要校准的气压所对应的液位，关闭充气阀73和充气微调阀33。

S11：使用测量件21，测量每根U型管1的最高液位H_高和最低液位H_低，得出气压测量 部形成的压力计所测量的压强P_u=∑ _ig（H_i高-H_i低），其中 _i为第i根U型管液体密度，g为当地 重力加速度，（H_i高-H_i低）为第i根U型管液面高度差。

需要说明的是，在通过测量件21读取U型管1的液位差时，充气阀73和所有充气微调阀33均处于关闭状态。

S12：比较P_u和P_待校，若P_u和P_待校不同，根据P_u得出的数值，校准气压测量仪10，使气压测量仪10的数值等于P_u，便可完成气压测量仪10的校准。

可重复步骤S8-S12，通过气压测量部测得的各气压值与多个P_待校一一比较并校准。

通过压强公式的反推，并应用至校准系统当中，利用该校准方法，降低因电子元件老化及电磁干扰影响校准结果的风险，校准精度高，量程宽，校准过程简明可信，方便快捷。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种气压测量仪的校准系统，其特征在于：包括U型管(1)、液面调节件(3)、调节真空泵(5)、过渡室(6)和多个缓冲罐(4)；所述U型管(1)的管腔内填充有液体介质；所述U型管(1)至少设置有两根，各个所述U型管(1)相互之间通过所述液面调节件(3)串联形成气压测量部，所述气压测量部的一端连接有所述液面调节件(3)，另一端连接有气压调节件(7)；

所述液面调节件(3)包括抽真空阀(32)和充气微调阀(33)；所述抽真空阀(32)和所述充气微调阀(33)相互连接，所述抽真空阀(32)和所述充气微调阀(33)分别连接于相邻两根所述U型管(1)的管口处；所述调节真空泵(5)通过所述抽真空阀(32)与所述U型管(1)连通；所述充气微调阀(33)供外界气体通入所述U型管(1)；

所述气压调节件(7)包括测试真空阀(72)、充气阀(73)和测试阀门(74)；所述调节真空泵(5)通过所述测试真空阀(72)与所述气压测量部的端部连接；所述充气阀(73)与所述测试真空阀(72)连接，所述充气阀(73)供外界气体通入所述U型管(1)；所述充气阀(73)连接于所述测试阀门(74)；所述测试阀门(74)用于与待校准气压测量仪(10)连接；所述液面调节件(3)和所述气压调节件(7)均对应有所述缓冲罐(4)；所述抽真空阀(32)与所述U型管(1)的连通处连接有所述缓冲罐(4)，所述测试真空阀(72)与所述气压测量部的连通处也连接有所述缓冲罐(4)；所述过渡室(6)上安装有过渡管(61)；所述测试阀门(74)安装于所述过渡管(61)上；所述气压测量部的端部与所述过渡室(6)连接。

2.根据权利要求1所述的一种气压测量仪的校准系统，其特征在于：还包括基座(2)，至少两根所述U型管(1)均安装于所述基座(2)上；所述基座(2)上安装有测量件(21)，所述测量件(21)用于测量所述U型管(1)的液面高度。

3.根据权利要求2所述的一种气压测量仪的校准系统，其特征在于：所述测量件(21)为尺子，所述测量件(21)沿重力方向延伸设置，所述测量件(21)用于同时测量所述U型管(1)两端的液面高度。

4.根据权利要求3所述的一种气压测量仪的校准系统，其特征在于：所述基座(2)上设置有水平调节件(22)，所述水平调节件(22)用于调节所述基座(2)水平，以使所述测量件(21)的测量方向处于重力方向上。

5.根据权利要求1所述的一种气压测量仪的校准系统，其特征在于：所述液面调节件(3)还包括调节阀(34)；所述调节阀(34)的一端连接于所述调节真空泵(5)，另一端连接有主管路(35)，所述抽真空阀(32)连接于所述主管路(35)。

6.根据权利要求1所述的一种气压测量仪的校准系统，其特征在于：每根所述U型管(1)内所述液体介质的密度不同。

7.一种气压测量仪的校准方法，其特征在于：运用权利要求1至6任一所述的一种气压测量仪的校准系统，包括以下步骤：

将待校准的气压测量仪(10)与所述测试阀门(74)连接，并根据待校准气压测量仪(10)的工作气压确定P_待校；

关闭各所述充气微调阀(33)和所述充气阀(73),开启各所述抽真空阀(32)和所述测试真空阀(72)，开启所述测试阀门(74)；

开启所述调节真空泵(5)，调节通过所述抽真空阀(32)的气体流量；

待所述U型管(1)内的真空度达到指定数值后，关闭所述测试真空阀(72)；

开启所述充气阀(73)，对所述气压测量部的端部和气压测量仪(10)充气；

观察气压测量仪(10)的数值和所述U型管(1)内的液面高度；当第一根所述U型管(1)内的液面高度到达指定高度范围区间时，关闭第二根所述U型管(1)的所述抽真空阀(32),并打开第一根所述U型管(1)的所述充气微调阀(33)，调节所述U型管(1)内所述液体介质的液面不超出指定高度范围区间；其中，第一根所述U型管(1)为与所述测试真空阀(72)连接的所述U型管(1)，多根所述U型管(1)依此步骤，依次类推进行液面高度调节；

待所述气压测量仪(10)的数值达到P_待校后，关闭所述充气阀(73)和各所述充气微调阀(33)；

使用测量工具，测量每根所述U型管(1)的最高液位H_高和最低液位H_低，得出所述气压测量部形成的压力计所测量的压强P_u＝∑ρ_i×g×(H_i高-H_i低)，其中ρ_i为第i根U型管液体密度，g为当地重力加速度，(H_i高-H_i低)为第i根U型管液面高度差；

比较P_u和P_待校，若P_u和P_待校不同，根据P_u得出的数值，校准气压测量仪(10)，使气压测量仪(10)的数值等于P_u，完成气压测量仪(10)校准。

8.根据权利要求7所述的一种气压测量仪的校准方法，其特征在于：待所述U型管(1)内的真空度达到1Pa后，关闭所述测试真空阀(72)。