专利名称：一种高低温真空校准装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种高低温真空校准装置及方法，特别是实现真空度在I X IO-4Pa I X IO5Pa范围内、温度在-140°c +100°C范围内真空计的准确校准的装置及方法，属于测
量领域。
背景技术：
真空计广泛应用于工业生产的各个领域，真空计的校准技术研究是真空计量领域的一个重要研究方向。文献“李正海.复合式真空标准校准真空计的方法.真空与低温3，1997.”介绍了目前真空计校准时所采用的一种典型校准装置和方法。复合式真空标 准装置采用了动态与静态相结合的方法，把动态比对、静态比对、静态膨胀三种校准真空计的方法复合在一台真空标准上，该装置的校准范围为10_4Pa IO5Pa,不确定度小于10%。这种系统的不足之处是装置没有考虑到工作环境温度变化对真空计示值的影响，只能实现真空计在实验室常温下的校准，无法满足lX10_4Pa IXlO5Pa范围内真空计在-140°C +100°C温度范围内不同温度点的准确校准。当被校准过的真空计在不同的工作环境中使用时，会引起较大的测量不确定度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高低温真空校准装置及方法，所述装置及方法能够实现I X 10_4Pa I X IO5Pa范围内真空计在_140°C +100°C温度范围内不同温度点的准确校准。本发明的目的由以下技术方案实现一种高低温真空校准装置，所述装置包括标准真空计、三通连接件、被校真空计、高低温真空校准室、监测真空计、温度控制板、制冷系统、抽气机组、阀门、供气系统、微调阀；三通连接件包括A、B、C三个开口端，其中，C端为进气端，C端位于A端和B端之间的直管的中间，与直管垂直，且C端到A、B两端的距离相等，A、B两端的内径相等，能够保证气体从C端进入三通连接件后，流到A、B两端的压力相等，A端与标准真空计连接，B端与被校真空计连接，被校真空计固定在温度控制板上，温度控制板与制冷系统连接，三通连接件、被校真空计和温度控制板置于高低温真空校准室内，监测真空计与高低温真空校准室连接，抽气机组通过阀门与高低温真空校准室连接，供气系统通过微调阀与高低温真空校准室连接；其中，所述供气系统为气瓶或气袋，高低温真空校准室为多层反射保温绝热材料，温度控制板为缠有加热电阻丝的紫铜板，阀门为超高真空全金属插板阀；微调阀为超高真空全金属微调阀，标准真空计包含三个测量准确度为满量程的O. 05%电容薄膜型真空计，满量程分别为O. 02Torr、IOTorrUOOOTorr ;制冷系统采用低温泵一级冷头和压缩机组合的制冷方案；抽气机组采用涡轮分子泵和机械泵组合的抽气方案。
本发明所述高低温真空校准装置的校准方法，所述方法步骤如下①打开标准真空计和监测真空计，使标准真空计稳定24小时； ②启动抽气机组，打开阀门，对高低温真空校准室及管道进行抽气；当监测真空计读数显示高低温真空校准室的真空度小于IXlO-6Pa的极限真空度时，保持校准室的状态等待后续操作；③打开微调阀，将供气系统中的校准气体引入到高低温真空校准室中，当高低温真空校准室中的气体压力达到平衡，且标准真空计读数达到所需的校准压力时，关闭微调阀；启动制冷系统和温度控制板，当高低温真空校准室内温度平衡且达到所需的校准温度时，关闭制冷系统和温度控制板，保持高低温校准室内的温度状态；待校准室中气体压力达到平衡后，分别记录标准真空计的压力读数P1和被校真空计所显示的压力读数P2 ;根据式(I)计算得到高低温真空校准室的标准压力，
权利要求
1.一种高低温真空校准装置，其特征在于所述装置包括标准真空计(I)、三通连接件(2 )、被校真空计(3 )、高低温真空校准室(4 )、监测真空计(5 )、温度控制板(6 )、制冷系统(7)、抽气机组(8)、阀门(9)、供气系统(10)、微调阀(11)； 三通连接件(2)包括A、B、C三个开口端，其中，C端为进气端，C端位于A端和B端之间的直管的中间，与直管垂直，且C端到A、B两端的距离相等，A、B两端的内径相等，A端与标准真空计(I)连接，B端与被校真空计(3)连接,被校真空计(3)固定在温度控制板(6)上，温度控制板(6 )与制冷系统(7 )连接，三通连接件(2 )、被校真空计(3 )和温度控制板(6 )置于高低温真空校准室(4)内，监测真空计(5)与高低温真空校准室(4)连接，抽气机组(8)通过阀门(9)与高低温真空校准室(4)连接，供气系统(10)通过微调阀(11)与高低温真空校准室(4)连接。
2.根据权利要求I所述的一种高低温真空校准装置，其特征在于所述供气系统(10)为气瓶或气袋，高低温真空校准室(4)为多层反射保温绝热材料，温度控制板(6)为缠有加热电阻丝的紫铜板，阀门(9)为超高真空全金属插板阀；微调阀(11)为超高真空全金属微调阀(11)，标准真空计(I)包含三个测量准确度为满量程的O. 05%电容薄膜型真空计，满量程分别为O. 02Torr、10Torr、IOOOTorr ;制冷系统(7)采用低温泵一级冷头和压缩机组合的制冷方案；抽气机组(8)采用涡轮分子泵和机械泵组合的抽气方案。
3.一种采用权利要求I所述的高低温真空校准装置的校准方法，其特征在于所述方法步骤如下 ①打开标准真空计(I)和监测真空计(5)，使标准真空计(I)稳定24小时； ②启动抽气机组(8)，打开阀门(9)，对高低温真空校准室(4)及管道进行抽气；当监测真空计(5)读数显示高低温真空校准室(4)的真空度小于IXlO-6Pa的极限真空度时，保持校准室的状态等待后续操作； ③打开微调阀(11)，将供气系统(10)中的校准气体引入到高低温真空校准室(4)中，当高低温真空校准室(4)中的气体压力达到平衡，且标准真空计(I)读数达到所需的校准压力时，关闭微调阀(11);启动制冷系统(7)和温度控制板(6)，当高低温真空校准室(4)内温度平衡且达到所需的校准温度时，关闭制冷系统(7)和温度控制板(6)，保持高低温校准室内的温度状态；待校准室中气体压力达到平衡后，分别记录标准真空计(I)的压力读数Pl和被校真空计(3)所显示的压力读数p2 ； 根据式(I)计算得到高低温真空校准室(4)的标准压力，
4.根据权利要求3所述的一种采用高低温真空校准装置的校准方法，其特征在于重复步骤③，每次选取不同的校准压力和校准温度，进行多次测量，再将每一次测量计算得到的校准因子取平均值。
全文摘要
本发明公开了一种高低温真空校准装置及方法，属于测量领域。所述装置包括标准真空计、三通连接件、被校真空计、高低温真空校准室、监测真空计、温度控制板、制冷系统、抽气机组、阀门、供气系统、微调阀。所述装置及方法能够实现1×10-4Pa～1×105Pa范围内真空计在-140℃～+100℃温度范围内不同温度点的准确校准。
文档编号G01L27/00GK102944358SQ20121045125
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者孙雯君, 冯焱, 成永军, 赵澜, 马奔, 马亚芳 申请人:中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所