专利名称：一种用于测量密封瓶中真空压力的改进方法
技术领域：
本发明涉及一种改进了的测量密封的玻璃或其它电绝缘性容器中真空压力的方法。
背景技术：
易腐烂的产品经常包装在真空玻璃容器中。为了确保供给顾客的产品的完整性，通常需要识别和丢弃因泄漏而不再有适合的真空度的容器。
确定容器内是否存在适合的真空度的现有方法是使用一种例如特斯拉(Tesla)线圈的高压、高频源来产生交变电场，假如容器被有效地抽真空，该交变电场将电离容器内剩余气体分子。
该电离能够通过容器内因放电引起的发光，通过记录高压源产生的电流的增加或通过记录所述高压源产生的电压的下降来探测。
美国专利4546,319提出了一种通过测量电极电流并同已知压力的参考容器进行比较来推论出容器中真空压力的定量值的方法。
实际上，上述方法是非常不精确的，因为被设备测量到的电极电流只有一部分是瓶中的放电所引起的。因寄生电容和接地泄漏引起的附加电流会大大歪曲结果。该方法的定量测量涉及的另一个困难在于电极电流与瓶中的压力成非线性关系。
专利DE 4126275 A1公开了一种测量内部压力的非入侵式方法，其中电极电压逐步增高，并且利用电离开始发生时的电压作为表示瓶中压力的参数。
实际上，适当高压的应用与电离开始发生之间不确定的时间延迟引起测量误差—除非电压的跳变率(ramp rate)足够慢以致延迟的变化相对总的跳变时间为小量。
虽然专利DE 4126275 A1公开了将电离延迟减到最小的方法，但是延迟没有被消除并且随电压跳变率的增加(高速的自动测试过程所需要的)仍然引起误差的逐步增大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速和精确的测量密封瓶中真空压力的方法。
根据本发明，提供一种测量密封的瓶或导管中真空压力的方法，该方法包括以下步骤a)将瓶放于一对电极之间；b)利用电极间高频率、高电压值的电压来电离包含在瓶内的气体；c)一旦电离发生后，逐步减小电压值；d)检测电离的终止；e)利用瓶内气体的压力是电离终止点处的电极电压的函数推出该瓶内气体的压力。
可以通过记录电极电流的突然下降或者瓶内发光的终止来检测电离的终止。电极电流突然下降或者瓶内发光终止的点对应电离的终止点。
在本方法中，然后测量电离停止点的电压。瓶内的压力与电离停止点的电极电压成比例—因此该电压被称为“开断(drop-out)电压。”本方法得出的结果比美国专利4546319测量给定电压下的电流的方法得出的结果更精确和更一致，因为本方法不受泄漏电流或寄生电容变化的影响。
不象专利DE 4126275 A1所说明的方法，本发明不会因在电离开始处的时间延迟或滞后作用而引起误差。一旦电压下降到维持放电所需电压以下时电离立即停止并能够重复。本方法能够实现快速的电压跳变率和快速的测试而不会影响精度。
在本文所说明的本发明的实施例中，通过检测电离终止时电极电流的突然下降来测量开断电压。
可替换地，电离终止也可通过瓶内发光终止来光学地检测。
现在将仅以例举方式，参考
本发明，其中图1显示利用本文所说明的真空测量方法的装置的示意图；图2显示电极电压“V”和电极电流“I”随时间“T”变化的典型曲线。
具体实施例方式
参照图1，待测试的容器1位于一个接地的电极2和一个由高频、高压源4驱动的电极3之间，该高频、高压源4典型地能够产生电压值为20000伏及频率为几十万周的电压。
给控制器5提供表示电极电压“V.in”和电极电流“I.in”的输入信号。进一步给控制器5提供通过输出信号“V.out”控制源4的输出电压的方法。
参照图2，该图显示在典型的测试序列期间的电极电压“V”和相应的电极电流“I”。测试序列的典型时间周期为几百毫秒的数量级。在压力测量序列的开始，应用显示在“a”点的最大电压。相应的非电离瓶的电极电流显示在“d”点。经过短暂时间延迟(“d-e”)，瓶内电离开始，如电极电流的突然增加所表示的那样(“e-f”)。
如果在施加最大电压预定的延迟时段后仍未检测到电离，那么控制器可能终止测量序列并提供一个警告指示将或其它输出信号来指示该瓶未被抽真空。
用放射性同位素的β粒子轰击瓶子可使电离延迟“d-e”最小。10微居里的锶90放射性源能实现此目的。
假如在清洁的玻璃瓶中进行测试，在施加电场之前用近紫外线(near-UV)照射该玻璃瓶几秒钟可使电离延迟“d-e”最小。
假如瓶子被有效地抽真空以允许电离，则控制器5将检测到电极电流的突然增加(“e-f”)并开始使源4的输出电压如斜线“b-c”所示逐步降低。
随着电极电压的降低，电极电流逐步减小直到到达点“g”，于是，当瓶内的气体电离时电流在“g-h”处有瞬间的下降。借助于控制器5内的微分电路或软件算法检测到电极电流的突然改变。
控制器5在电离停止的瞬间测量相应的电极电压“V1”并将该电压同从被抽真空到已知压力的参考瓶中获得的结果进行比较。通过内插法，能够获得内部压力的精确读数。控制器5然后提供一个通过输出P.out表示瓶内压力的输出信号。
作为对电极电压直接测量的替换，源4的输出可按一个给定的速率下跳，且下跳的开始点“f”和电离的结束点“g”之间的时间延迟可被利用来作为表示瓶内压力的参数。
权利要求
1.一种测量密封的瓶或导管中真空压力的方法，该方法包括以下步骤a)将瓶放于一对电极之间；b)通过在电极间施加高频率、高电压值的电压来电离包含在瓶内或导管内的气体；c)一旦电离发生后，逐步减小电压值；d)检测电离的终止；e)推导出作为电离终止点处的电极电压的函数的该瓶内或导管内气体的压力。
2.如权利要求1所述的方法，其中可以通过记录电极电流的突然下降来检测电离的终止。
3.如权利要求1所述的方法，其中可以通过检测瓶内或导管内发光的终止来检测电离的终止。
4.如权利要求1，2或3所述的方法，其中在测量序列的开始应用最大电压来电离瓶或导管中的气体。
5.如权利要求4所述的方法，其中在应用最大电压的同时监控电极电流，并在经过预定的延迟时间段后假如没有观测到电极电流的突然增加就产生一个输出信号。
6.如上述权利要求中的任何一项所述的方法，其中气体的电离可通过利用放射性同位素β粒子轰击瓶子来加速。
7.如权利要求1-5中的任何一项所述的方法，其中气体的电离可通过在施加电场之前用近紫外射线照射由洁净玻璃制成的瓶或导管来加速。
8.如上述权利要求中的任何一项所述的方法，其中施加于电极的电压在检测到电离后向下跳变。
9.如权利要求8所述的方法，其中电极电流的突然变化相应于通过控制器内的微分电路或软件算法检测到的电离停止的点。
10.如权利要求8所述的方法，其中控制器在电离停止的瞬间测量电极电压并将该电压同从参考表获得的结果进行比较，然后提供一个表示瓶内压力的输出信号。
11.如上述权利要求中的任何一项所述的方法，其中高压、高频源由控制器控制，且该控制器监控用来表示电极电压和电极电流的信号并提供一个表示瓶内压力的输出信号。
12.如权利要求8所述的方法，其中电极电压按一个给定的速率下跳，并且电离和电离结束之间的时间延迟被利用来作为表示瓶内压力的参数。
13.基本上参考
的一种测量瓶或导管中真空压力的方法。
全文摘要
本发明提供一种快速和精确的测量密封的玻璃或其它电绝缘性容器中真空压力的方法。在本方法中将待测试的瓶或导管放于一对电极之间。利用电极间高频率、高电压值的电压来电离包含在瓶内的气体。一旦电离发生后逐步减小电压值并通过记录电极电流的突然下降或者瓶内发光的终止来检测电离的终止。然后推导出作为电离终止点的电极电压的函数的该瓶内或导管内气体的压力。
文档编号G01M3/40GK1461408SQ0181600
公开日2003年12月10日 申请日期2001年10月23日 优先权日2000年10月24日
发明者大卫·约翰·波威尔 申请人:大卫·约翰·波威尔