RU2190200C2 - Method of dynamic calibration of vacuum gauge - Google Patents
Method of dynamic calibration of vacuum gauge Download PDFInfo
- Publication number
- RU2190200C2 RU2190200C2 RU97110406/28A RU97110406A RU2190200C2 RU 2190200 C2 RU2190200 C2 RU 2190200C2 RU 97110406/28 A RU97110406/28 A RU 97110406/28A RU 97110406 A RU97110406 A RU 97110406A RU 2190200 C2 RU2190200 C2 RU 2190200C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calibration
- vacuum
- pressure
- chamber
- readings
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения метрологических характеристик рабочих вакуумметров, а также измерителей парциальных давлений. The invention relates to instrumentation and can be used to determine the metrological characteristics of working vacuum gauges, as well as partial pressure meters.
Известен способ динамической градуировки вакуумметров (манометрических преобразователей) низкого давления, основанный на принципах понижения (редукции) давления посредством диафрагм, при молекулярном режиме течения, установленных в цепи из трех последовательно соединенных камер, (см. В.В. Кузьмин // Измерительная техника, 1967, 1, с. 28-33). A known method for the dynamic calibration of vacuum gauges (manometric transducers) of low pressure, based on the principles of lowering (reducing) the pressure by means of diaphragms, with a molecular flow regime installed in a chain of three series-connected chambers, (see V.V. Kuzmin // Measuring technique, 1967, 1, pp. 28-33).
Этот способ имеет ограниченную область применения, поскольку использование абсолютных образцовых вакуумметров на стороне исходного относительно высокого давления в большинстве своем лимитируется их нижним порогом измерения, использование же иных измерительных средств (образцовый ионизационный вакуумметр) - неприемлемо. This method has a limited scope, since the use of absolute reference vacuum gauges on the side of the initial relatively high pressure is mostly limited by their lower measurement threshold, while the use of other measuring tools (reference ionization vacuum gauge) is unacceptable.
Среди аналогов наиболее близким к предлагаемому является способ градуировки вакуумметров путем расчетного повышения давления в градуировочной камере известного объема, при непрерывной подаче газа через диафрагму известной проводимости из камеры с более высоким постоянным давлением. По окончании повышения давления измеряют установившееся высокое давление в градуировочной камере, затем, откачивая ее через другую диафрагму известной проводимости, понижают в ней давление. При этом измеряют промежутки времени, соответствующие двум одинаковым показаниям градуируемого манометра (вакуумметра) при повышении и при понижении давления, и по известным зависимостям определяют давления в градуировочной камере, соответствующие показаниям манометра (вакуумметра) (см. , например, авторское свидетельство СССР 564553, М.кл. G 01 L 27/00, 1977). Among the analogues, the closest to the proposed method is the calibration of vacuum gauges by means of a calculated increase in pressure in a calibration chamber of known volume, with a continuous supply of gas through a diaphragm of known conductivity from a chamber with a higher constant pressure. At the end of the pressure increase, a steady-state high pressure is measured in the calibration chamber, then, pumping it through another diaphragm of known conductivity, the pressure is reduced in it. At the same time, the time intervals corresponding to two identical readings of the calibrated manometer (vacuum gauge) are measured with increasing and decreasing pressure, and the pressure in the calibration chamber corresponding to the readings of the manometer (vacuum gauge) is determined by known dependencies (see, for example, USSR copyright certificate 564553, M Cl. G 01 L 27/00, 1977).
Реализация известного способа требует поддержания постоянного повышенного давления газа перед диафрагмой, что может вызвать в свою очередь появление погрешности, обусловленной нестабильностью проводимости натекателя и изменением давления на входе в него. The implementation of the known method requires maintaining a constant increased gas pressure in front of the diaphragm, which can in turn cause an error due to instability of the leakage conductivity and a change in pressure at the inlet to it.
Таким образом, задача расширения диапазона градуировки в сторону низких давлений и повышение точности при осуществлении известных способов разрешена неокончательно. Thus, the task of expanding the calibration range towards low pressures and improving accuracy in the implementation of known methods is not conclusively solved.
В предложенном способе расширение диапазона градуировки в сторону высокого и сверхвысокого вакуума и повышение точности градуировки вакуумметров, достигается тем, что измерения со стороны повышенного давления переносят в объем измерительной камеры, расположенной параллельно градуировочной камере и ограниченной с двух сторон диафрагмами малой проводимости, как и в случае с последней, примыкающей со стороны диафрагм к камерам соответственно относительно самого высокого и самого низкого давлений. In the proposed method, expanding the calibration range in the direction of high and ultrahigh vacuum and increasing the accuracy of the calibration of vacuum gauges is achieved by the fact that the measurements from the high pressure side are transferred to the volume of the measuring chamber located parallel to the calibration chamber and bounded on both sides by diaphragms of low conductivity, as in the case with the latter, adjacent from the side of the diaphragms to the cameras, respectively, with respect to the highest and lowest pressures.
Для этого в способе динамической градуировки вакуумметров, основанном на сопоставлении показаний, снимаемых с градуируемого и образцового вакуумметров, при расчетном повышении давления в измерительной и градуировочной камерах, расположенных параллельно, посредством подачи дозированного количества пробного газа через диафрагмы известной проводимости, примыкающих к камере сравнительно высокого давления, и одновременной откачке измерительной и градуировочной камер через диафрагмы большей проводимости, производят совместную регистрацию показаний градуируемого и образцового вакуумметров, при этом в процессе повышения давления в камерах вакуумметров, а также его последующего понижения (вследствие естественной убыли порции) измеряют промежутки времени, соответствующие двум любым одинаковым показаниям, относящимся к каждому из вакуумметров, и по расчетным зависимостям определяют значения давлений в градуировочной камере с которыми сопоставляют показания градуируемого вакуумметра. To do this, in the method of dynamic calibration of vacuum gauges, based on a comparison of the readings taken from the calibrated and reference vacuum gauges, with a calculated increase in pressure in the measuring and calibration chambers located in parallel, by supplying a metered amount of test gas through diaphragms of known conductivity adjacent to the relatively high pressure chamber , and simultaneous pumping of the measuring and calibration chambers through diaphragms of higher conductivity, produce a joint register the readings of the calibrated and reference gauges, while increasing the pressure in the chambers of the gauges, as well as its subsequent decrease (due to the natural decrease in the portion), measure the time intervals corresponding to any two identical readings relating to each of the gauges, and determine the values from the calculated dependencies pressure in the calibration chamber with which the readings of the graduated vacuum gauge are compared.
Изобретение поясняется чертежом, где представлена схема вакуумной системы для реализации способа. The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a vacuum system for implementing the method.
Вакуумная система состоит из порционной камеры 1, натекателя 2, клапана 3, расширительной камеры 4, диафрагмы 5, клапана 6, диафрагмы 7, образцового вакуумметра 8, измерительной камеры 9, клапана 10, клапана 11, градуировочной камеры 12, градуируемого вакуумметра 13, диафрагмы 14, диафрагмы 15, камеры-коллектора 16, высоковакуумного насоса 17. The vacuum system consists of a
Вакуумная система построена на двух параллельно расположенных магистральных линиях - измерительной и градуировочной. Измерительная линия включает измерительную камеру 9 объема Vo, с присоединенным образцовым вакуумметром 8, заключенную между двумя диаметрально расположенными диафрагмами 5, 14 малой проводимости. Градуировочная линия - принципиальный аналог измерительной линии - включает градуировочную камеру 12 объема V1, с размещенным градуируемым вакуумметром 13, ограниченную с двух сторон диафрагмами 7 и 15. Диафрагмы 5 и 7 примыкают к камере 4 сравнительно высокого давления, которая соединена через клапан 3 с порционной камерой 1 с установленным на ней натекателем 2. Диафрагмы 14 и 15 примыкают к камере 16 самого низкого давления, которая соединена с высоковакуумным насосом 17. Клапаны 6, 10, 11, установленные соответственно на камерах 4, 9, 12, при открытии сообщают между собой объемы камер, переводя режим откачки через диафрагмы на режим централизованной откачки с выходом на высоковакуумный насос 17 через камеру 16.The vacuum system is built on two parallel trunk lines - measuring and calibration. The measuring line includes a measuring chamber 9 of volume V o , with an attached model vacuum gauge 8, enclosed between two diametrically located
Предполагается, что значения величин проводимостей диафрагм 5 - U1, 7 - U2, 14 - U3, 15 - U4 являются постоянными и независимыми от давления, причем U1 U2, U3 U4,U1,U2<<U3,U4.It is assumed that the values of the conductivities of the diaphragms 5 - U 1 , 7 - U 2 , 14 - U 3 , 15 - U 4 are constant and independent of pressure, and U 1 U 2 , U 3 U 4 , U 1 , U 2 << U 3 , U 4 .
Давления в камерах 1 и 4 - P1, в камере 9 - Р'2 и 12 - Р''2, в камере 16 - Р3 соответственно удовлетворяют соотношению P1>>Р'2, Р''2>>P3.The pressures in
Предлагаемый способ (при равенстве температур камер) состоит из следующей последовательности операций. The proposed method (with equal chamber temperatures) consists of the following sequence of operations.
После предварительной откачки системы последовательно закрывают клапаны 3, 6. Открывают натекатель 2 на наименьшую проводимость, устанавливая, таким образом, наименьший поток пробного газа в порционную камеру 1 объема V' с заданной экспозицией, учитывая при этом экспансию порции газа на объем расширительной камеры 4-V''. After preliminary evacuation of the system, valves 3, 6 are sequentially closed. The leakage 2 is opened to the lowest conductivity, thereby setting the smallest sample gas flow into the
По истечении заданного промежутка времени накопления в порционной камере 1 натекатель 2 закрывают. Начиная с некоторого момента времени to', удовлетворяющему необходимому условию установления равновесного давления в расширительной камере 4, с момента закрытия клапана 6, а именно: to'≥3V''/(U1+U2), с одновременным закрытием клапанов 10,11 образцовым вакуумметром 8 производят регистрацию остаточного давления Ро, являющегося общим для объемов градуировочной и измерительной линий. В режиме установления динамического равновесия в измерительной камере 9 и градуировочной камере 12 ввиду неизбежной конкуренции между сорбционно-десорбционными явлениями и откачкой через диафрагмы U3, U4 открывают клапан 3, фиксируя момент времени to'', и в процессе повышения давления в обозначенных выше камерах, сменяемого последующим его понижением регистрируют показания образцового и градуируемого вакуумметров во времени.After a predetermined period of time accumulation in the
Давления газа Pi' в камере 12 и Pai' в камере 9, отнесенные к произвольным моментам времени соответственно ti', ti'' и tai',tai'' имеют сходные выражения следующего вида
где q1 - суммарный поток сорбции и десорбции в камере 12 с учетом части потока газоотделения и натекания, поступающего из расширительной камеры 4
где q0 - суммарный поток сорбции н десорбции в камере 9 с учетом части потока газоотделения и натекания, поступающего из расширительной камеры 4.The gas pressures P i 'in chamber 12 and P ai ' in chamber 9, referred to arbitrary time instants respectively t i ', t i ''and t ai ', t ai '' have similar expressions of the following form
where q 1 - the total flow of sorption and desorption in the chamber 12, taking into account part of the flow of gas separation and leakage coming from the expansion chamber 4
where q 0 is the total sorption and desorption flux in the chamber 9, taking into account part of the gas separation and leakage flow coming from the expansion chamber 4.
Совместным решением уравнений (1) и (1'), описывающих динамику изменения давления в объеме градуировочной линии в моменты времени, соответствующие двум одинаковым показаниям рабочего вакуумметра 13 в процессе напуска, т.е. при условии: Pi'= Pi''= Pi - устанавливают функциональную зависимость, где влияние суммарного потока сорбции и десорбции сведено к нулю:
Аналогичную зависимость, при условии: Pai'=Pai''=Pai - устанавливают в отношении объема измерительной камеры 9 с присоединенным образцовым вакуумметром 8 при совместном решении уравнений (2) и (2').By the joint solution of equations (1) and (1 '), which describe the dynamics of pressure changes in the volume of the calibration line at time points corresponding to two identical readings of the working gauge 13 during the filling process, i.e. provided: P i '= P i ''= P i - establish a functional dependence, where the influence of the total flow of sorption and desorption is reduced to zero:
A similar dependence, provided: P ai '= P ai ''= P ai - is established in relation to the volume of the measuring chamber 9 with the attached model vacuum gauge 8 when solving equations (2) and (2') together.
Решая систему из уравнений (3) и (4), получают зависимость для расчета давлений в градуировочной камере 12 (см. в конце описания уравнение (5)) .
Solving the system of equations (3) and (4), we obtain the dependence for calculating the pressures in the calibration chamber 12 (see equation (5) at the end of the description).
Расчетные значения давлений сопоставляют с соответствующими показателями градуируемого вакуумметра 13. Полученное уравнение (5) свободно от погрешностей, связанных с побочными процессами, обусловленными газоотделением и натеканием в объемах градуировочной и измерительной камер с присоединенными вакуумметрами, а также в объеме расширительной камеры 4. The calculated pressure values are compared with the corresponding indicators of the graduated vacuum gauge 13. The obtained equation (5) is free from errors associated with side processes caused by gas separation and leakage in the volumes of the calibration and measuring chambers with attached gauges, as well as in the volume of the expansion chamber 4.
Наличие защитных мер - установка диафрагм по обе стороны измерительной камеры 9 - обеспечивает регламентированную рабочую область давлений образцового вакуумметра и значительно препятствует распространению и влиянию газовой среды, формирующейся в результате взаимодействия элементов электродной части (накального катода) измерителя с пробным газом в области измерительной камеры, на исходный качественный и количественный состав калибровочного газа, находящегося на стороне повышенного давления. The presence of protective measures — the installation of diaphragms on both sides of the measuring chamber 9 — provides a regulated working pressure range of the model vacuum gauge and significantly prevents the propagation and influence of the gas medium formed as a result of the interaction of the elements of the electrode part (incandescent cathode) of the meter with the test gas in the region of the measuring chamber initial qualitative and quantitative composition of the calibration gas located on the high pressure side.
Кроме того, применяемая принципиальная вакуумная схема, с размещенными параллельно парами входных и выходных диафрагм обеспечивает исключение (пренебрежимую малость) обоюдного влияния электродных систем преобразователей вакуумметров друг на друга, что фактически означает недосягаемость проникновения прямого и/или обратного потоков "переработанного" газа из объема измерительной камеры в градуировочную камеру и наоборот. In addition, the applied vacuum circuit with parallel pairs of input and output diaphragms ensures the exclusion (negligible) of the mutual influence of the electrode systems of the gauge converters on each other, which actually means that the penetration of the direct and / or reverse flows of the “processed” gas from the measuring volume is unattainable cameras to the calibration chamber and vice versa.
При современном уровне развития микропроцессорной и вычислительной техники осуществление данного способа не может вызвать серьезных затруднений, при этом выбираемые постоянные откачки градуировочной и измерительной камер, при целесообразно подобранных значениях проводимостей диафрагм, рекомендуется поддерживать в разумных пределах (0,1<τ<10 с). At the current level of development of microprocessor and computer technology, the implementation of this method cannot cause serious difficulties, while the selected constant pumping of the calibration and measuring chambers, with appropriately selected values of the conductivity of the diaphragms, it is recommended to maintain within reasonable limits (0.1 <τ <10 s).
Таким образом, представленный способ динамической градуировки вакуумметров обеспечивает:
1) реализацию возможности использования неабсолютного образцового вакуумметра с диапазоном измерения, распространяющимся на область высокого и сверхвысокого вакуума, способствуя тем самым воспроизведению шкалы градуировочных давлений в широких пределах;
2) отсутствие погрешностей, связанных с наличием процессов газоотделения, натекания в объемах измерительной и градуировочной линий, что повышает общую точность градуировки вакуумметра;
3) исключение взаимовлияния электродных систем образцового и градуируемого вакуумметров и соответственно исключение дополнительной ошибки при градуировке вакуумметра;
4) устранение необходимости измерения исходного относительно высокого давления и, как следствие, устранение дополнительного источника погрешностей;
5) снятие жестких требований в отношении постоянства величины потока пробного газа ввиду замены его на дозированную порцию, что также ведет к повышению общей точности градуировки.Thus, the presented method for dynamic calibration of vacuum gauges provides:
1) the implementation of the possibility of using a non-absolute reference vacuum gauge with a measuring range extending to the region of high and ultrahigh vacuum, thereby facilitating the reproduction of the scale of calibration pressures over a wide range;
2) the absence of errors associated with the presence of gas separation processes, leakage in the volumes of the measuring and calibration lines, which increases the overall accuracy of the calibration of the vacuum gauge;
3) the exclusion of the mutual influence of the electrode systems of the exemplary and graduated vacuum gauges and, accordingly, the exclusion of additional error when calibrating the vacuum gauge;
4) eliminating the need to measure the initial relatively high pressure and, as a consequence, eliminating an additional source of errors;
5) the removal of stringent requirements regarding the constancy of the flow of sample gas due to its replacement with a dosed portion, which also leads to an increase in the overall accuracy of calibration.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97110406/28A RU2190200C2 (en) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | Method of dynamic calibration of vacuum gauge |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97110406/28A RU2190200C2 (en) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | Method of dynamic calibration of vacuum gauge |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97110406A RU97110406A (en) | 1999-05-10 |
RU2190200C2 true RU2190200C2 (en) | 2002-09-27 |
Family
ID=20194383
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97110406/28A RU2190200C2 (en) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | Method of dynamic calibration of vacuum gauge |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2190200C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114018474A (en) * | 2021-09-16 | 2022-02-08 | 兰州空间技术物理研究所 | Capacitance signal adjusting and measuring device before packaging of capacitance film vacuum gauge |
-
1997
- 1997-06-19 RU RU97110406/28A patent/RU2190200C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КУЗЬМИН В.В. Измерительная техника, 1967, №1, с.28-33. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114018474A (en) * | 2021-09-16 | 2022-02-08 | 兰州空间技术物理研究所 | Capacitance signal adjusting and measuring device before packaging of capacitance film vacuum gauge |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101395453B (en) | Gas flow rate verification unit | |
US11874199B2 (en) | Device and process for determining the size of a leak hole in a sample | |
Jousten et al. | A precision gas flowmeter for vacuum metrology | |
JP6754648B2 (en) | Inspection method of gas supply system, calibration method of flow controller, and calibration method of secondary reference device | |
CN111024327B (en) | Device and method for air leakage self-checking and air leakage detection of object to be detected | |
RU2190200C2 (en) | Method of dynamic calibration of vacuum gauge | |
AU689196B2 (en) | Improved acoustic displacement flowmeter | |
CN115265724A (en) | Liquid level meter field calibration device and method for obtaining calibration result | |
JP5749377B1 (en) | Flow rate measuring method and flow rate measuring device | |
CN106525180A (en) | Natural gas compression factor calculation method | |
JPS61265548A (en) | Device for measuring supercompression rate of flowing gas | |
CN113358290B (en) | Stainless steel sealing detection method based on helium mass spectrometer leak detector | |
CN206339467U (en) | Core porosity measurement apparatus | |
US3245256A (en) | Low flow rate meter | |
Abbott et al. | The effect of ambient temperature on the sensitivity of hot-cathode ionization gauges | |
Levine et al. | Precision gas flowmeter for vacuum calibration | |
JPH0523369B2 (en) | ||
JPH02201225A (en) | Differential pressure type measuring apparatus | |
RU2143669C1 (en) | Process of metrological diagnostics of flowmeters | |
RU2426084C1 (en) | Device for generation of reference flows of probe gas and procedure for determination of reference flow of probe gas | |
SU823916A2 (en) | Method of dynamic calibration of absolute pressure vacuum gauge | |
CN206710266U (en) | A kind of reservoir permeability experimental provision of indoor test densification oil gas | |
SU368493A1 (en) | METHOD OF GRADUATION AND VERIFICATION OF GAS FLOW METERS | |
CN110455694A (en) | Rock sample permeability determination method | |
SU1472768A1 (en) | Device for graduation and checking of fluid volume meters |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060620 |