[發(fā)明專利]一種基于指數(shù)衰減法的真空計(jì)校準(zhǔn)裝置及方法

有效

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• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112781787B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 習(xí)振華;成永軍;李亞麗;賈文杰;范棟;孫雯君;郭美如;李玉成;管保國
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州空間技術(shù)物理研究所
• 主分類號: G01L25/00
• 分類號: G01L25/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 代麗

本發(fā)明公開了一種基于指數(shù)衰減法的真空計(jì)校準(zhǔn)裝置及方法，解決了現(xiàn)有高真空、超高真空范圍基于氣體微流量動態(tài)平衡原理的校準(zhǔn)方法高度依賴高精度氣體微流量計(jì)的難題，降低了真空校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、成本，有效縮短了校準(zhǔn)時(shí)間，提高了真空計(jì)校準(zhǔn)的效率，為現(xiàn)場環(huán)境真空計(jì)的校準(zhǔn)提供了一種新方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于真空計(jì)校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于指數(shù)衰減法的真空計(jì)校準(zhǔn)裝置及方法。

背景技術(shù)

文獻(xiàn)“動態(tài)流導(dǎo)法真空校準(zhǔn)裝置，《真空》第42卷第3期、2005年5月、第30頁～34頁”，介紹了可用于高真空及超高真空范圍的絕對校準(zhǔn)真空計(jì)的方法及裝置。該文獻(xiàn)指出，采用高精度恒壓式氣體微流量計(jì)產(chǎn)生已知?dú)怏w微流量，將氣體微流量注入到真空校準(zhǔn)室中，通過已知流導(dǎo)的小孔抽氣，在校準(zhǔn)室內(nèi)可建立能夠精確計(jì)算的動態(tài)平衡的壓力，從而實(shí)現(xiàn)對接入真空校準(zhǔn)室的被校真空計(jì)的校準(zhǔn)。

采用該方法及裝置的優(yōu)點(diǎn)在于采用高精度恒壓式氣體微流量計(jì)可有效減小校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)氣體微流量的測量不確定度，進(jìn)而減小高真空范圍真空計(jì)校準(zhǔn)的不確定度。不足之處是高精度恒壓式氣體微流量計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、對環(huán)境條件要求苛刻，因此動態(tài)流導(dǎo)法真空校準(zhǔn)裝置只能在環(huán)境嚴(yán)格控制的實(shí)驗(yàn)室中使用，無法滿足現(xiàn)場及在線真空計(jì)的校準(zhǔn)；此外，該方法及裝置在對真空計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，單個(gè)校準(zhǔn)壓力點(diǎn)所需時(shí)間通常約為10分鐘，當(dāng)真空計(jì)按要求進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，3個(gè)量級校準(zhǔn)要求每個(gè)量級覆蓋3個(gè)均勻分布的壓力點(diǎn)對應(yīng)9個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的校準(zhǔn)持續(xù)時(shí)間1.5小時(shí)以上，效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于指數(shù)衰減法的真空計(jì)校準(zhǔn)裝置及方法，能夠有效縮短真空計(jì)校準(zhǔn)的時(shí)間。

本發(fā)明提供的一種基于指數(shù)衰減法的真空計(jì)校準(zhǔn)裝置，包括可調(diào)節(jié)真空閥一、可調(diào)節(jié)真空閥二、前級室、真空閥I、真空閥II、真空閥III、真空閥IV、參考室、校準(zhǔn)室、監(jiān)測真空計(jì)、氣瓶、標(biāo)準(zhǔn)真空計(jì)、真空泵組及可變流導(dǎo)元件；

所述前級室通過所述真空閥II、可調(diào)節(jié)真空閥一與所述氣瓶相連；所述前級室與所述標(biāo)準(zhǔn)真空計(jì)連接；所述前級室通過所述真空閥I與所述參考室連接；所述真空泵組通過所述真空閥III、真空閥IV與所述參考室連接；所述真空泵組通過所述真空閥IV及所述可變流導(dǎo)元件與所述校準(zhǔn)室連接；所述參考室通過可調(diào)節(jié)真空閥二與所述校準(zhǔn)室連接；所述校準(zhǔn)室通過法蘭在赤道面與待校準(zhǔn)真空計(jì)及所述監(jiān)測真空計(jì)連接。

本發(fā)明提供的一種基于指數(shù)衰減法的真空計(jì)校準(zhǔn)方法，包括以下步驟：

步驟1、將待校準(zhǔn)真空計(jì)與所述校準(zhǔn)室連接；

步驟2、打開所述真空泵組及真空閥I、真空閥II、真空閥III、真空閥IV，對所述前級室、參考室、校準(zhǔn)室進(jìn)行抽氣，打開所述標(biāo)準(zhǔn)真空計(jì)，當(dāng)所述參考室及校準(zhǔn)室內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，打開待校準(zhǔn)真空計(jì)及所述監(jiān)測真空計(jì)；

步驟3、采用設(shè)定溫度連續(xù)烘烤、抽氣設(shè)定時(shí)間；待所述標(biāo)準(zhǔn)真空計(jì)穩(wěn)定確定時(shí)長；

步驟4、關(guān)閉所述真空閥I、真空閥II及真空閥III，穩(wěn)定后，對所述標(biāo)準(zhǔn)真空計(jì)進(jìn)行調(diào)零；

步驟5、打開所述真空閥II、可調(diào)節(jié)真空閥一，由所述氣瓶向前級室充入校準(zhǔn)氣體，記錄所述標(biāo)準(zhǔn)真空計(jì)的示值；

步驟6、打開所述真空閥I，將所述前級室中氣體膨脹至所述參考室中，等待確定時(shí)長；

步驟7、根據(jù)步驟5得到的所述標(biāo)準(zhǔn)真空計(jì)的示值，按公式計(jì)算所述參考室內(nèi)的壓力p₁：

其中，p₁為所述參考室內(nèi)的壓力值，單位為Pa；p₀為前級室壓力值，單位為Pa；V₀為前級室容積，單位為m³；V₁為參考室容積，單位為m³；R為V₁與V₀的容積比，無量綱；