[發明專利]一種采用定容法測量小孔流導裝置及方法

無效

• 申請號: 201110396490.8
• 申請日: 2011-12-04
• 公開（公告）號: CN102494868A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 郭美如;吳啟鵬;郭文瑾;李丹明;趙以德;王亮;肖玉華;李泰國
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第五研究院第五一〇研究所
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01N11/04
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;付雷杰

技術領域

本發明涉及一種采用定容法測量小孔流導裝置及方法，屬于真空技術領域。

背景技術

小孔流導的大小不僅取決于小孔的大小、形狀、厚度等幾何尺寸，而且還取決于通過小孔的氣體成分與氣體的流動狀態。在分子流條件下，對于確定的氣體來說，小孔流導值是恒定的；當進氣壓力偏離分子流時，小孔的流導就隨進氣壓力的不同而不同。

對于形狀規則小孔的流導可以通過理論計算得出，對于尺寸無法準確測量的小孔，其流導只能通過實驗的方法測量得到，測量方法通常有恒壓法和定容法。恒壓法測量中，恒壓式流量計根據變容室與參考室之間的差壓式電容薄膜規采集差壓信號，計算機根據此差壓信號，調節電機轉速，使活塞以相應的速度向變容室中推進，從而改變變容室的體積，以保持變容室與參考室之間的壓差盡可能的小，從而保證了變容室中的壓力恒定。為了確保活塞有一定的運動速度，變容室體積要盡量小，實際測量過程中，小孔連接體積要計入變容室中，當連接體積太大時，就不能用恒壓法測量，而只能用定容法測量小孔流導。

發明內容

本發明的目的在于提供一種采用定容法測量小孔流導裝置及方法，該方法避免了因連接體積太大而不能測量小孔流導的問題，且測量小孔流導的不確定度僅為1.1％。

本發明的目的由以下技術方案實現：

一種采用定容法測量小孔流導裝置，所述裝置包括：真空室、電離真空規、第一閥門、第一分子泵、第一機械泵、第二閥門、待測流導小孔、第三閥門、第四閥門、標準容器、第五閥門、第一電容薄膜規、第六閥門、第二分子泵、第二機械泵、第七閥門、氣瓶、第八閥門、第二電容薄膜規；

待測流導小孔與第二閥門并聯，且待測流導小孔一端與真空室連接，真空室通過第一閥門與第一分子泵的一端相連，第一分子泵的另一端與第一機械泵連接，電離真空規安裝在真空室上；待測流導小孔的另一端通過第三閥門與第一電容薄膜規連接，第一電容薄膜規與第五閥門并聯，標準容器通過第四閥門與第三閥門和第一電容薄膜規之間的管道連接；第一電容薄膜規的另一端通過第八閥門與第二電容薄膜規連接；第二分子泵的一端通過第六閥門與第一電容薄膜規和第八閥門之間的管道連接，第二分子泵的另一端與第二機械泵連接；氣瓶通過第七閥門與第一電容薄膜規和第八閥門之間的管道連接。

其中，第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第七閥門和第八閥門為真空閥門；第一電容薄膜規為差壓式電容薄膜規；第二電容薄膜規為絕壓式電容薄膜規；

一種采用定容法測量小孔流導方法，所述方法步驟如下：

(一)根據氣體等溫膨脹原理測量定容室體積V：

所述定容室體積V是指第二閥門、第四閥門、第五閥門、待測流導小孔以及第一電容薄膜規之間的體積；

1)打開第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門和第八閥門，再開啟第一機械泵、第二機械泵、第一分子泵和第二分子泵，使兩個機械泵和分子泵開始工作，對真空室、標準容器以及各連接管道抽成真空狀態，使本底壓力小于1×10^-3Pa；標準容器體積為V₀；

2)當電離真空規的讀數小于5×10^-6Pa時，對第一電容薄膜規、第二電容薄膜規調零；然后關閉第二閥門、第四閥門、第六閥門，打開第七閥門，往管道內充入100Pa的單一氣體，用第二電容薄膜規讀數；然后關閉第七閥門、第五閥門，再打開第六閥門，使第一電容薄膜規的右端抽成真空，第一電容薄膜規測量的壓力為p₀；

3)迅速打開第四閥門，讓氣體膨脹到標準容器中，此時，第一電容薄膜規測量壓力為p；

4)定容室體積V用公式計算得到；

(二)根據測量的定容室體積V，測量待測流導小孔的流導C：

5)打開第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門和第八閥門，再開啟第一機械泵、第二機械泵、第一分子泵和第二分子泵，使兩個機械泵和分子泵開始工作，對真空室、標準容器以及各連接管道抽成真空狀態，使本底壓力小于1×10^-3Pa；

6)當電離真空規的讀數小于5×10^-6Pa時，對第一電容薄膜規、第二電容薄膜規調零；然后關閉第二閥門、第四閥門、第六閥門，打開第七閥門，往管道內充入一定壓力的單一氣體，然后關閉第七閥門、第五閥門，待氣體穩定一段時間后，記錄初始時刻t₁，同時記錄第一電容薄膜規的壓力p_差1和第二電容薄膜規的壓力p_絕1。