CN202420769U - 一种便携式检漏仪校准装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种便携式检漏仪校准装置，属于测量技术领域。校准系统包括第一阀门1、第二阀门3、第三阀门4、第四阀门6、第五阀门8、第六阀门10、第七阀门11、第八阀门12、第九阀门14、第十阀门15、第十一阀门17、第十二阀门19、第一真空规2、第二真空规18、第三真空规22、1L稳压室5、分子泵7、机械泵9、1L定容室13、0.1L定容室16、正压漏孔20和恒温箱21。系统具有结构简单、精度高、重量小、体积小、便携等特点，用于现场或实验室检漏仪吸枪工作模式的校准，系统不仅降低研制成本，提高了校准的效率，而且能够现场或在线完成校准，这使校准环境与使用环境基本相同，提高了校准精度。

Description

一种便携式检漏仪校准装置
技术领域
本实用新型涉及一种便携式检漏仪校准装置，具体涉及一种用于用于检漏仪的实验室、现场和在线校准、测试装置，属于测量技术领域。
背景技术
泄漏检测技术在航天、表面、微电子、太阳能、光电子等科研生产中具有重要意义，随着科技进步与发展，不仅需要对检漏仪进行精确校准，而且许多应用中需要现场或在线校准测试，这样使校准条件与使用条件基本相同，不仅提高了泄漏校准的精度，而且避免了因为停止工作系统送往实验室校准的经济损失和时间浪费，因此在科研、生产制造中提出了现场或在线检漏仪校准测试的紧迫需求。
文献“正压漏孔校准装置”，《真空科学与技术学报》第21卷、2001年第1期、第55～59页”，介绍了正压漏孔校准方法，系统仅用于校准正压漏孔，不能提供精确已知的漏率，且复杂庞大、成本昂贵，只适合在实验室校准用，不能满足现场检漏仪的校准需求。
因此，本专利研制的系统具有结构简单、精度高、重量小、体积小、便携等特点，用于现场或在线检漏仪校准测试，系统总重量小于50公斤，总体尺寸小于50mm×30mm×60mm，校准范围为10-6～10-2Pam3/s，合成标准不确定度小于10％，满足了目前绝大多数领域对检漏仪吸枪工作模式的现场或在线精确校准需求。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服上述现有技术的缺陷，针对检漏仪吸枪工作模式的现场校准需求，提出一种便携式检漏仪校准装置。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。
本实用新型的一种便携式检漏仪校准装置，其外部设备为待测检漏仪，包括：第一阀门1、第二阀门3、第三阀门4、第四阀门6、第五阀门8、第六阀门10、第七阀门11、第八阀门12、第九阀门14、第十阀门15、第十一阀门17、第十二阀门19、第一真空规2、第二真空规18、第三真空规22、1L稳压室5、分子泵7、机械泵9、1L定容室13、0.1L定容室16、正压漏孔20和恒温箱21；
上述第二真空规18和第三真空规22均为电容规，第二阀门3、第六阀门10、第七阀门11、第八阀门12、第九阀门14、第十阀门15、第十一阀门17、第十二阀门19均为球阀，第四阀门6为角阀，第三阀门4为微调阀；
第一阀门1的一端与气源连接，另一端与第二阀门3、第三阀门4和稳压室5连接，第二阀门3的另一端与第一真空规2连接，稳压室5的另一端与第四阀门6连接，分子泵7的抽气口与第四阀门6、第六阀门10连接，分子泵7的排气口与第五阀门8连接，第五阀门8的另一端与机械泵9连接，第六阀门10的另一端与第三阀门4的另一端、第七阀门11、第八阀门12、第十阀门15连接，第七阀门11的另一端与第二真空规18、第三真空规22连接，第八阀门12的另一端与1L定容室13的一端相连，1L定容室13的另一端与第九阀门14连接，第十阀门15的另一端与0.1L定容室16的一端相连，0.1L定容室16的另一端第十一阀门17连接，第九阀门14的另一端、第十一阀门17的另一端、第二真空规18的另一端以及第十二阀门19的一端通过四通连接，第十二阀门19的另一端与正压漏孔20的入口连接，第七阀门11、第八阀门12、第九阀门14、第十阀门15、第十一阀门17、第十二阀门19、第二真空规18、第三真空规22、1L定容室13、0.1L定容室16、正压漏孔20放置在恒温箱21中，待测检漏仪与正压漏孔20的出口相连；
优选地，其特征在于，系统具有结构简单、精度高、测量范围宽、重量小(小于50公斤)、体积小、便携等特点，可用于现场和实验室在吸枪工作模式下校准检漏仪。系统采用高精度差压式电容薄膜规18(满量程为100Torr)测量定容室压力的变化，采用恒温箱减小了温度波动对测量精度的影响，通过调节漏孔入口压力改变来提供已知的泄漏漏率，这样可实现10-6～10-2Pam3/s范围的校准。
本实用新型的一种便携式检漏仪校准装置对检漏仪进行现场或实验室校准的步骤为：
S1、将提供标准漏率的正压漏孔20安装在第十二阀门19上，并检查安装密封性，将检漏仪的吸枪对准正压漏孔20的出口；
S2、依次打开机械泵9、第二阀门3、第三阀门4、第四阀门6、第五阀门8、第六阀门10、第七阀门11、第八阀门12、第九阀门14、第十阀门15、第十一阀门17、第十二阀门19，对稳压室5及阀门管道抽气，打开第一真空规2，当第一真空规2测量压力小于20Pa时，启动分子泵7，启动恒温箱21，打开检漏仪；
S3、打开第二真空规18、第三真空规22，当管道中真空度小于1×10-1Pa时，对第二真空规18、第三真空规22进行调零；
S4、关闭第三阀门4、第四阀门6、第六阀门10、第十二阀门19，打开第一阀门1向稳压室5中引入气压大于一个标准大气压的气体，稳压室中气体压力采用第一真空规2测量，然后关闭阀门1；
S5、如果设定的校准范围在10-4～10-2Pam3/s，选取容积为1L的定容室13，关闭第十阀门15、第十一阀门17，通过第三阀门4引入气压大于一个标准大气压的气体，然后关闭第三阀门4，当第二真空规18两端压力相同并且第二真空规18指示值为零时，关闭第七阀门11、第八阀门12，然后打开第十二阀门19，在第八阀门12到正压漏孔20这段体积中气体压力稳定变化时，记录当前时间t1和第二真空规18指示值P1，等到时间t2时，记录时间t2和第二真空规18指示值P2，则标准的正压漏率为
Figure BSA00000665336800031
其中V0为第八阀门12到正压漏孔20之间的容积，在此期间记录检漏仪的指示值QL；
S6、如果被校准范围在10-6～10-4Pam3/s，选取容积为0.1L的定容室16，关闭第八阀门12、第九阀门14，通过第三阀门4引入气压大于一个标准大气压的气体，然后关闭第三阀门4，当第二真空规18两端压力相同并且第二真空规18指示值为零时，关闭第七阀门11、第十阀门15，然后打开第十二阀门19，在第十阀门15到正压漏孔20这段体积中气体压力稳定变化时，记录当前时间t1和第二真空规18指示值P1，等到时间t2时，记录时间t2和第二真空规18指示值P2，则标准的正压漏率为
Figure BSA00000665336800041
其中V0为第十阀门15到正压漏孔20之间的容积，在此期间记录检漏仪的指示值QL；
S7、通过标准正压漏率Qs和检漏仪指示值QL的比值计算出校准因子 S = Q s Q L ;
优选地，在所述步骤S1中的将检漏仪的吸枪对准正压漏孔20的出口的操作中，从漏孔流出的示漏气体要全部吸入吸枪，同时保证正压漏孔出口压力为一个标准大气压；
优选地，在所述步骤S2中第一真空规2为全量程复合型真空规，其测量范围要覆盖10-3～2.5×105Pa；
优选地，在所述步骤S3中第二真空规18、第三真空规22调零前需稳定4小时以上，其中第二真空规18是满量程为100Torr的差压式电容薄膜规，其测量精度是小于满量程的0.2％，第三真空规22是满量程为5000Torr的绝压式电容薄膜规，其测量精度是小于满量程的0.2％；
优选地，在所述步骤S4中向稳压室5中引入的气体采用99.999％的高纯气体；
优选地，在所述步骤S5、S6中体积V0是已知的；
优选地，在所述步骤S5、S6中QL、QS为至少六次测量的平均值；
优选地，在所述步骤S5、S6中Qs合成标准不确定度小于10％。
有益效果
本实用新型是一种便携式检漏仪校准装置，系统具有结构简单、精度高、重量小、体积小、便携等特点，用于现场或实验室检漏仪吸枪工作模式的校准，系统不仅降低研制成本，提高了校准的效率，而且能够现场或在线完成校准，这使校准环境与使用环境基本相同，提高了校准精度，解决了科学研究、企业生产、对外贸易中对检漏仪高精度、现场或实验室校准的需求。
附图说明
图1为本实用新型一种便携式检漏仪校准装置的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
一种便携式检漏仪校准装置，其外部设备为待测检漏仪，如图1所示，包括：第一阀门1、第二阀门3、第三阀门4、第四阀门6、第五阀门8、第六阀门10、第七阀门11、第八阀门12、第九阀门14、第十阀门15、第十一阀门17、第十二阀门19、第一真空规2、第二真空规18、第三真空规22、1L稳压室5、分子泵7、机械泵9、1L定容室13、0.1L定容室16、正压漏孔20和恒温箱21；
上述第二真空规18和第三真空规22均为电容规，第二阀门3、第六阀门10、第七阀门11、第八阀门12、第九阀门14、第十阀门15、第十一阀门17、第十二阀门19均为球阀，第四阀门6为角阀，第三阀门4为微调阀；
第一阀门1的一端与气源连接，另一端与第二阀门3、第三阀门4和稳压室5连接，第二阀门3的另一端与第一真空规2连接，稳压室5的另一端与第四阀门6连接，分子泵7的抽气口与第四阀门6、第六阀门10连接，分子泵7的排气口与第五阀门8连接，第五阀门8的另一端与机械泵9连接，第六阀门10的另一端与第三阀门4的另一端、第七阀门11、第八阀门12、第十阀门15连接，第七阀门11的另一端与第二真空规18、第三真空规22连接，第八阀门12的另一端与1L定容室13的一端相连，1L定容室13的另一端与第九阀门14连接，第十阀门15的另一端与0.1L定容室16的一端相连，0.1L定容室16的另一端第十一阀门17连接，第九阀门14的另一端、第十一阀门17的另一端、第二真空规18的另一端以及第十二阀门19的一端通过四通连接，第十二阀门19的另一端与正压漏孔20的入口连接，第七阀门11、第八阀门12、第九阀门14、第十阀门15、第十一阀门17、第十二阀门19、第二真空规18、第三真空规22、1L定容室13、0.1L定容室16、正压漏孔20放置在恒温箱21中，待测检漏仪与正压漏孔20的出口相连；
优选地，其特征在于，系统具有结构简单、精度高、测量范围宽、重量小(小于50公斤)、体积小、便携等特点，可用于现场和实验室在吸枪工作模式下校准检漏仪。系统采用高精度差压式电容薄膜规18(满量程为100Torr)测量定容室压力的变化，采用恒温箱减小了温度波动对测量精度的影响，通过调节漏孔入口压力改变来提供已知的泄漏漏率，这样可实现10-6～10-2Pam3/s范围的校准。
将上述便携式检漏仪校准装置对检漏仪进行现场或实验室校准的步骤为：
S1、将提供标准漏率的正压漏孔20安装在第十二阀门19上，并检查安装密封性，将检漏仪的吸枪对准正压漏孔20的出口；
S2、依次打开机械泵9、第二阀门3、第三阀门4、第四阀门6、第五阀门8、第六阀门10、第七阀门11、第八阀门12、第九阀门14、第十阀门15、第十一阀门17、第十二阀门19，对稳压室5及阀门管道抽气，打开第一真空规2，当第一真空规2测量压力小于20Pa时，启动分子泵7，启动恒温箱21，打开检漏仪；
S3、打开第二真空规18、第三真空规22，当管道中真空度小于1×10-1Pa时，对第二真空规18、第三真空规22进行调零；
S4、关闭第三阀门4、第四阀门6、第六阀门10、第十二阀门19，打开第一阀门1向稳压室5中引入气压大于一个标准大气压的气体，稳压室中气体压力采用第一真空规2测量，然后关闭阀门1；
S5、如果设定的校准范围在10-4～10-2Pam3/s，选取容积为1L的定容室13，关闭第十阀门15、第十一阀门17，通过第三阀门4引入气压大于一个标准大气压的气体，然后关闭第三阀门4，当第二真空规18两端压力相同并且第二真空规18指示值为零时，关闭第七阀门11、第八阀门12，然后打开第十二阀门19，在第八阀门12到正压漏孔20这段体积中气体压力稳定变化时，记录当前时间t1和第二真空规18指示值P1，等到时间t2时，记录时间t2和第二真空规18指示值P2，则标准的正压漏率为
Figure BSA00000665336800071
其中V0为第八阀门12到正压漏孔20之间的容积，在此期间记录检漏仪的指示值QL；
S6、如果被校准范围在10-6～10-4Pam3/s，选取容积为0.1L的定容室16，关闭第八阀门12、第九阀门14，通过第三阀门4引入气压大于一个标准大气压的气体，然后关闭第三阀门4，当第二真空规18两端压力相同并且第二真空规18指示值为零时，关闭第七阀门11、第十阀门15，然后打开第十二阀门19，在第十阀门15到正压漏孔20这段体积中气体压力稳定变化时，记录当前时间t1和第二真空规18指示值P1，等到时间t2时，记录时间t2和第二真空规18指示值P2，则标准的正压漏率为
Figure BSA00000665336800072
其中V0为第十阀门15到正压漏孔20之间的容积，在此期间记录检漏仪的指示值QL；
S7、通过标准正压漏率Qs和检漏仪指示值QL的比值计算出校准因子 S = Q s Q L ;
优选地，在所述步骤S1中的将检漏仪的吸枪对准正压漏孔20的出口的操作中，从漏孔流出的示漏气体要全部吸入吸枪，同时正压漏孔出口压力为一个标准大气压；
优选地，在所述步骤S2中第一真空规2为全量程复合型真空规，其测量范围要覆盖10-3～2.5×105Pa；
优选地，在所述步骤S3中第二真空规18、第三真空规22调零前需稳定4小时以上，其中第二真空规18是满量程为100Torr的差压式电容薄膜规，其测量精度是小于满量程的0.2％，第三真空规22是满量程为5000Torr的绝压式电容薄膜规，其测量精度是小于满量程的0.2％；
优选地，在所述步骤S4中向稳压室5中引入的气体采用99.999％的高纯气体；
优选地，在所述步骤S5、S6中体积V0是已知的；
优选地，在所述步骤S5、S6中QL、QS为至少六次测量的平均值；
优选地，在所述步骤S5、S6中Qs合成标准不确定度小于10％。
实施例
上述便携式检漏仪校准装置对检漏仪进行现场或实验室校准，其步骤为：
S1、将提供标准漏率的正压漏孔20安装在第十二阀门19上，并检查安装密封性，将检漏仪的吸枪对准正压漏孔20的出口；
S2、依次打开机械泵9、第二阀门3、第三阀门4、第四阀门6、第五阀门8、第六阀门10、第七阀门11、第八阀门12、第九阀门14、第十阀门15、第十一阀门17、第十二阀门19，对稳压室5及阀门管道抽气，打开第一真空规2，当第一真空规2测量压力小于20Pa时，启动分子泵7，启动恒温箱21，打开检漏仪；
S3、打开第二真空规18、第三真空规22，当管道中真空度小于1×10-1Pa时，对第二真空规18、第三真空规22进行调零；
S4、关闭第三阀门4、第四阀门6、第六阀门10、第十二阀门19，打开第一阀门1向稳压室5中引入3.5×105Pa压力的高纯氦气(99.999％)，稳压室中氦气压力采用第一真空规2测量，然后关闭阀门1；
S5、如果设定的校准范围在10-4～10-2Pam3/s，选取容积为1L的定容室13，关闭第十阀门15、第十一阀门17，通过第三阀门4引入气压大于一个标准大气压的气体，然后关闭第三阀门4，当第二真空规18两端压力相同并且第二真空规18指示值为零时，关闭第七阀门11、第八阀门12，然后打开第十二阀门19，在第八阀门12到正压漏孔20这段体积中气体压力稳定变化时，记录当前时间t1为0秒和第二真空规18指示值P1为0Pa，经过120秒后，记录时间t2为120秒和第二真空规18指示值P2为(-1450Pa)，则标准的正压漏率为
Figure BSA00000665336800091
其中V0为第八阀门12到正压漏孔20之间的容积(实测值为1.256L)，在此期间记录检漏仪的指示值QL为1.32×10-2Pam3/s，则
Figure BSA00000665336800092
S6、如果被校准范围在10-6～10-4Pam3/s，选取容积为0.1L的定容室16，关闭第八阀门12、第九阀门14，通过第三阀门4引入气压为2.0×105Pa的气体，然后关闭第三阀门4，当第二真空规18两端压力相同并且第二真空规18指示值为零时，关闭第七阀门11、第十阀门15，然后打开第十二阀门19，在第十阀门15到正压漏孔20这段体积中气体压力稳定变化时，记录当前时间t1为0秒和第二真空规18指示值P1为0Pa，经过300秒后，记录时间t2为300秒和第二真空规18指示值P2为56Pa，则标准的正压漏率为
Figure BSA00000665336800093
其中V0为第十阀门15到正压漏孔20之间的容积(实测值为0.114L)，在此期间记录检漏仪的指示值QL＝1.90×10-2Pam3/s，则 S = Q s Q L = 1.12 ;
S7、最后得到在一定范围内校准的平均校准因子S＝1.14。
以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。

Claims (1)

1.一种便携式检漏仪校准装置，其外部设备为待测检漏仪，其特征在于校准系统包括：第一阀门(1)、第二阀门(3)、第三阀门(4)、第四阀门(6)、第五阀门(8)、第六阀门(10)、第七阀门(11)、第八阀门(12)、第九阀门(14)、第十阀门(15)、第十一阀门(17)、第十二阀门(19)、第一真空规(2)、第二真空规(18)、第三真空规(22)、1L稳压室(5)、分子泵(7)、机械泵(9)、1L定容室(13)、0.1L定容室(16)、正压漏孔(20)和恒温箱(21)；
上述第二真空规(18)和第三真空规(22)均为电容规，第二阀门(3)、第六阀门(10)、第七阀门(11)、第八阀门(12)、第九阀门(14)、第十阀门(15)、第十一阀门(17)、第十二阀门(19)均为球阀，第四阀门(6)为角阀，第三阀门(4)为微调阀；
第一阀门(1)的一端与气源连接，另一端与第二阀门(3)、第三阀门(4)和稳压室(5)连接，第二阀门(3)的另一端与第一真空规(2)连接，稳压室(5)的另一端与第四阀门(6)连接，分子泵(7)的抽气口与第四阀门(6)、第六阀门(10)连接，分子泵(7)的排气口与第五阀门(8)连接，第五阀门(8)的另一端与机械泵(9)连接，第六阀门(10)的另一端与第三阀门(4)的另一端、第七阀门(11)、第八阀门(12)、第十阀门(15)连接，第七阀门(11)的另一端与第二真空规(18)、第三真空规(22)连接，第八阀门(12)的另一端与1L定容室(13)的一端相连，1L定容室(13)的另一端与第九阀门(14)连接，第十阀门(15)的另一端与0.1L定容室(16)的一端相连，0.1L定容室(16)的另一端第十一阀门(17)连接，第九阀门(14)的另一端、第十一阀门(17)的另一端、第二真空规(18)的另一端以及第十二阀门(19)的一端通过四通连接，第十二阀门(19)的另一端与正压漏孔(20)的入口连接，第七阀门(11)、第八阀门(12)、第九阀门(14)、第十阀门(15)、第十一阀门(17)、第十二阀门(19)、第二真空规(18)、第三真空规(22)、1L定容室(13)、0.1L定容室(16)、正压漏孔(20)放置在恒温箱(21)中，待测检漏仪与正压漏孔(20)的出口相连。 
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