便攜式真空計校準裝置

2013-07-05 盧耀文 清華大學

  為了解決許多應用領域對真空度的現場校準需求,研制出便攜式真空計校準裝置。采用直徑為200mm的球形容器作為校準室,用兩臺不同量程的電容薄膜真空計作為參考標準。為實現寬量程校準,裝置集成了靜態比對法、靜態膨脹法及動態流量法三種校準方法。實驗結果證實該裝置的校準范圍可達1×105~4×10-6 Pa,合成標準不確定度為1.3%~4.7%。裝置的外形尺寸為450mm×400mm×750mm,總重量小于40kg。總之,該裝置具有體積小、重量輕、便攜和成本低等優點。

  真空測量技術在航空航天、電子工業、高能物理、核工業等領域都得到了廣泛應用。真空計的測量精度主要取決于自身性能和校準,后者是真空量值溯源的基礎,也是保證測量結果正確的有效途徑。目前,真空計的校準工作主要送往計量實驗室完成,需要的周期比較長,真空儀器在運輸過程中常出現損壞現象,對使用單位的科研生產可能產生一定影響。因此,許多應用領域提出了建立企事業內部真空計校準裝置的需求,期望裝置具有量程寬(105~10-6 Pa)、成本低、便攜等特點。

  目前在105~10-6 Pa范圍內,國內外大多數計量實驗室都已建立校準裝置,主要采用比對法和動態流量法。比對法通常用電容薄膜真空計(CDG)和磁懸浮轉子真空計(SRG)作為參考標準,校準范圍為105~10-4 Pa;動態流量法采用流量計提供標準流量,通過已知流導的小孔連續膨脹衰減壓力,校準范圍可達10-2~10-7 Pa。然而現有校準裝置盡管滿足實驗室校準要求,但體積和重量都比較大,所采用的磁懸浮轉子真空計、流量計等設備比較昂貴,不能滿足許多應用單位提出的便攜使用要求。

  為此,本文研制出一種便攜式真空計校準裝置,僅采用滿量程為133Pa和1.33×105Pa的兩臺電容薄膜真空計作為參考標準,將靜態比對法、靜態膨脹法和動態流量法集成在一臺裝置上,實現了1×105~4×10-6 Pa范圍對真空計的校準。

1、便攜式真空計校準裝置系統介紹

  校準裝置主要由校準室、抽氣系統、進氣系統三部分組成,整體尺寸為450 mm × 400 mm × 750 mm,總重量小于40 kg,裝置的外形如圖1 所示。

  系統詳細介紹請參見文章:

  http://smsksx.com/vacuum-measure/gauge/073586.html

便攜式真空計校準裝置外觀圖

圖1 校準裝置外觀圖

2、真空計校準方法

  主要描述了靜態比對法、靜態膨脹法、動態流量法這三種真空計校準方法。

  這三種校準方法詳細介紹:

  http://smsksx.com/vacuum-measure/gauge/073587.html

3、真空計校準結果與討論

  http://smsksx.com/vacuum-measure/gauge/073588.html

4、結論

  研制的便攜式真空計校準裝置集成了靜態比對法、靜態膨脹法和動態流量法三種校準方法,僅用兩臺滿量程為133Pa和1.33×105 Pa的CDG作為參考標準,實現了1×105~4×10-6 Pa真空度范圍的校準,測量不確定度為1.3%~4.7%。校準裝置在靜態比對法下的校范圍為1×105~4×102Pa和1×102~6×10-1 Pa,合成標準不確定度為1.3%;在靜態膨脹法下的校準范圍為4×102~1×102 Pa和6×10-1~5×10-3 Pa,合成標準不確定度為1.5%;在動態流量法下的校準范圍為5×10-3~4×10-6 Pa,合成標準不確定度為3.7%~4.7%。所研制校準裝置的外形尺寸為450mm×400mm×750mm,總重量小于40kg。總之,該裝置具有體積小、重量輕、便攜和成本低優點,適用于現場及實驗室校準真空計。

  本工作得到中國計量科學院費渭南老師的熱心指導和幫助,在此表示衷心地感謝。

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