定容法測量小孔流導測量裝置
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到, 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。
定容法測量小孔流導裝置的工作原理如圖1所示。主要由抽氣系統、供氣系統、測量系統組成。抽氣系統用于對真空室、標準體積和各個管道及接頭抽真空,真空室的極限真空度可達10-8 Pa, 管道真空度可達10-4Pa。供氣系統提供99. 99% 高純度的He氣, 可用于接頭體積的測量和小孔流導的測量。測量系統由1L標準體積和測量壓力的真空計組成,1L標準體積經過中國計量科學研究院計量, 體積為9. 9932×10-4 m3,合成標準不確定度為0.1%,絕壓式電容薄膜規測量絕對壓力, 差壓式電容薄膜規精確測量壓力的變化量。
1.真空室 2.電離真空規 3, 6, 8, 9, 11, 13, 16, 18, 20. 隔斷閥 4, 14.分子泵 5, 15.機械泵 7.待測流導小孔 10.1L標準體積 12. FS133Pa 差壓式電容薄膜規 17. He氣瓶 19. FS133Pa絕壓式電容薄膜規 21.FS133kPa 絕壓式電容薄膜規
圖1 定容法測量小孔流導裝置工作原理圖