定容法正压漏孔校准装置

研制出定容法正压漏孔校准装置。采用满量程分别为133 Pa（差压式）、1.33×10^5Pa（绝压式）的两台高精度电容薄膜真空计测量压力变化,通过全金属密封结构减小定容室漏放气对测量结果的影响;采用高精度半导体双级恒温系统获得了296±0.02 K的恒温效果,减小温度对漏孔漏率的影响;通过三个不同的标准体积作为定容室,拓宽装置的校准范围。研究结果证实,研制的校准装置仅采用定容法实现了3×10^-1~4×10^-8Pa·m^3/s的校准范围,合成标准不确定度为1.2%~3.2%。

正压漏孔校准装置

正压漏孔校准装置是校准气体漏率的计量标准 ,可采用定容法和定量气体动态比较法对正压漏孔进行校准 ,校准范围为 1× 10 2 ～ 5× 10 -5Pa·L/s。

正压漏孔校准装置的研制

作者对正压漏孔校准方法作了研究 ,为了对不同示漏气体的正压漏孔进行精确校准 ,建立了一套改进型的PΔV/t漏孔校准装置 ,并对该装置进行了不确定度的分析。该装置校准范围 1× 10 -4Pam3 /s～ 1× 10 -7Pam3 /s ,在漏率 2× 10 -6Pam3 /s时系统总误差小于 4 0 %。

正压漏孔校准装置优化设计

针对目前正压漏孔校准工作中存在的测量下限指标低、测量不确定度大等问题,提出了正压漏孔校准装置的优化设计方法。采用特殊设计,将定容室的容积减小到10mL以下,降低了气体累计时间,延伸了测量下限。采用主、被动相结合的恒温方法提高恒温精度,使得测量系统温度变化在校准时间内小于0.02K,减小了温度漂移引入的虚流量及测量不确定度。在恒压法正压漏孔校准方法中,提出采用直径小于1mm的精密细活塞及适用的动密封结构,可以将测量下限延伸到10-7Pa·m3/s量级。通过以上方法,可使正压漏孔校准装置的测量下限优于5×10-7Pa·m3/s,不确定度小于5%,同时具有较高的工作效率。

恒压式正压漏孔校准装置的设计

设计了基于恒压自动控制的正压漏孔校准装置,装置由供气和稳压系统、抽气系统、校准系统、测量与控制系统、恒温系统等五部分组成,可采用比例积分微分(PID)控制模式和压力微小波动控制模式校准正压漏孔。在装置的设计中,解决了计算机控制系统的设计、精密小活塞的加工和计量、平动机构的设计、恒温系统的设计等关键技术。装置的预计测量范围为4×10-7Pa.m3/s^5×10-5Pa.m3/s,标准不确定度小于5%。

正压漏孔校准技术的发展概况

介绍了国内外正压漏孔校准技术的研究概况,对校准装置的原理和组成进行了详细说明,对采用的校准方法进行了分析和讨论。以此为基础,归纳总结了正压漏孔校准技术中所涉及的关键技术,分析了技术发展的总体趋势,并对我国正压漏孔校准技术的研究工作提出了建议。

正压漏孔校准装置的设计

正压漏孔校准装置是一种校准气体漏率的计量标准设备 ,可采用定容法和定量气体动态比较法对正压漏孔校准 ,校准范围为 10 2～ 5× 10 - 5 Pa· L /s。该文介绍正压漏孔校准装置的校准原理 ,设计方法 ,参数选取。

正压漏孔校准装置定容室容积测量方法研究

提出了一种正压漏可孔校准装置的定容室容积测量方法,通过在定容室上外接一个容器,并在其内部放置一个体积可以精确计量的金属棒,利用两次膨胀,计算出定容室的容积。该方法的优点是,不需要测量外接容器的容积,也不需要对压力测量值进行绝对校准,测量不确定度小,尤其适合小容积的精确测量。采用这种方法对一台恒压式正压漏孔校准装置的定容室容积进行了测量,分析了测量不确定度,实验结果表明,定容室的容积为9.85 mL,标准不确定度为0.81%,满足了装置的测量要求。

动态比较法校准正压漏孔的漏率

介绍了校准正压漏孔漏率的动态比较法，可以校准的正压漏孔漏率范围为１×１０－４～１×１０－７Ｐａｍ３／ｓ。参考漏孔动态比较法是用一只漏率已知的正压漏孔作参考标准，分别让示漏气体通过参考正压漏孔或被校正压漏孔后，在内充大气的累积容器中累积不同的时间，产生大致相同的示漏气体增量；静态膨胀后，测量它们在动态流量法系统中产生的动态平衡分压力，再进行线性近似比较计算出被校正压漏孔的漏率。定量气体动态比较法是采用定量的示漏气体作参考标准，替代参考漏孔动态比较法中示漏气体通过参考正压漏孔后在累积容器中的累积量。

不同压力下正压漏孔漏率研究

在不同出口和入口压力下校准了1只正压漏孔,给出了校准结果并进行了讨论,按照黏滞流-分子流理论拟合校准曲线,给出了不同压力下计算漏率的公式。

恒压法校准正压漏孔的测量不确定度评定

为评定恒压法校准正压漏孔的测量不确定度,建立恒压法正压漏孔校准结果测量不确定度评定的数学模型,分析不确定度各影响分量及其灵敏系数,由恒压法校准正压漏孔的A类标准不确定度评定及B类标准不确定度评定,计算出恒压法校准正压漏孔的相对扩展不确定度,并通过实验给出恒压法校准正压漏孔的测量不确定度评定示例。

模拟刚性正压漏孔的泄漏率与压力关系研究

为满足大型氦气工程试验回路(Helium Test Loop,HTL)工作状态下泄漏率的精确定量要求,进行了模拟刚性高压标准漏孔的研制工作。采用石英玻璃钻孔法制作得到正压漏孔2支,测定了漏孔在入口压力为0.7~7.0 MPa(表压),出口为大气压(绝对压力100 k Pa)和真空(绝对压力<10 Pa)两种情况下的泄漏率,并且采用圆导管模型模拟了2支漏孔在不同压力范围下泄漏率与压力之间的关系,发现He气通过两支漏孔的泄漏为粘滞-分子流状态,漏率与压差之间的关系可以采用二次多项式进行拟合,拟合相关性系数良好。研究结论很好的揭示了刚性漏孔在较高压力下的泄漏状态,并且为正压检漏在相对较高压力范围内(0~7 MPa)的应用提供了良好的校准工具。

温度对正压漏孔校准装置本底漏率影响的研究

在实验室条件下,由于温度变化引起正压漏孔校准装置本底漏率变化是影响正压漏孔校准下限的主要因素,因此正压漏孔校准装置采用水浴恒温技术,采取主动恒温与被动恒温相结合的方式进行恒温,以减小因温度变化对本底漏率的影响。通过实验研究,采取恒温措施后,本底漏率降低到1.36×10-9Pa×m3/s,正压漏孔的测量下限可以扩展到2.667×10-8Pa×m3/s,延伸了正压漏孔标准的下限。

比较法正压漏孔校准结果的不确定度评定

采用比较法校准正压漏孔具有操作简便、校准效率高的特点。为评定比较法校准正压漏孔校准结果的不确定度,在比较法校准正压漏孔的实验基础上,建立了比较法正压漏孔校准结果不确定度评定的数学模型,分析不确定度各影响分量及其灵敏度系数,计算出比较法校准正压漏孔的标准不确定度及扩展不确定度。

正压漏孔校准方法研究

以国内外正压漏孔校准装置及技术的发展现状为基础,研究了定容变压法、恒压变容法、动态比较法等正压漏孔校准方法,分析了这些方法的基本原理、装置构成和漏率测量范围,同时将它们的关键技术、实现的难易程度、优缺点等进行了比较和评价,并对我国正压漏孔校准技术的研究工作提出了建议。

正压漏孔校准装置的不确定度评定

介绍了正压漏孔校准装置的不确定度评定。该装置是一种校准气体漏率的计量标准 ,可采用定容法和定量气体动态比较法对正压漏孔进行校准 ,校准范围为 (1 0 2 ～ 5× 1 0 -5 )Pa·L/s。

正压漏孔的校准方法

随着吸枪式质谱计检漏法的广泛应用，在有些应用领域中，对正压检漏法的定量性提出了更高的要求。解决正压检漏定量性问题的关键之一，就是要精确地校准正压漏孔。校准正压漏孔的主要方法有：恒压变容法、定容变压法、变容变压法、动态比较法和理论推算法。这些方法既有各自的优点，也存在各自的不足。在实验研究的基础上，对以上各种方法的适用性、局限性、误差分析和尚需解决的问题作一探讨和评价。

正压漏孔校准

介绍了定容变压法、恒压变容法、定量气体动态比较法、参考漏孔动态比较法对正压漏孔进行校准方法。给出了测试结果和实验分析。

一种下限为10^(-10)Pa·m^3/s的正压漏孔校准装置

为了解决漏率小于10^(-8)Pa·m^3/s正压漏孔(示漏气体为He气)的校准问题,研制出下限可达10^(-10)Pa·m^3/s的校准装置。提出基于累积比较的正压漏孔校准方法,通过向漏孔入口充入100 kPa高纯度N_2气模拟大气压环境,将漏孔泄漏后的示漏气体引入累积室经过一段时间的累积来提高浓度,采用膨胀衰减压力和分子流进样将混合气体引入质谱分析室,提出对质谱分析室中示漏气体进行累积模式的测量方法,通过四极质谱计作为比较器分别测量漏孔泄漏形成的混合气及配置的标准混合气体在累积模式下离子流的变化率得到漏孔漏率,解决了无法测量微小示漏气体离子流信号的技术瓶颈;采用全金属密封结构和特殊的工艺处理解决了累积室中延伸下限由于本底示漏气体的影响因素,采用体积小于1 mL的取样室通过直接取样和膨胀衰减压力取样获得与漏孔累积后形成同等数量的标准混合气体,解决了微小漏率正压漏孔校准所用标准混合气体获得。为此基于累积比较法的正压漏孔校准方法实现了10^(-8)～10^(-10)Pa·m^3/s的校准范围,合成标准不确定度不超过7. 5%。

金属压扁型正压漏孔不同压力下的漏率研究

在不同入口和出口压力条件下,正压漏孔的漏率值会发生变化,在使用时需要对正压漏孔的校准值进行修正。对2支金属压扁型正压漏孔在多种压力条件下进行漏率测量,给出了测量结果,然后根据管道流导理论推导出正压漏孔漏率随压力变化的修正公式,并对修正结果与实验测量数据进行了研究分析。