专利名称：一种恒压式气体流量计变容室波纹管体积变化的测量方法
技术领域：
本发明涉及一种恒压式气体流量计波纹管体积变化的测量方法，属于真空 计量技术领域。
背景技术：
在文献"德国联邦物理技术研究院(PTB)气体微流量计量评介，《真空科 学与技术》，2003年第4期，第289页 294页"中，介绍了一种PTB恒压式
气体流量计变容室波纹管体积变化量的测定方法。该方法为称重测量法，方法 如下对波纹管组件抽真空后充入经4次蒸馏和去气的水，用一个细管将波纹 管组件与一个置于灵敏天平上的容器相连接，当波纹管被压縮时，水被挤入容 器，在修正水的浮力和蒸发量后，通过测量天平上的水的质量以及密度得到波 纹管体积变化量。
这种方法的不足之处在于测量过程时，不能在原位置校准，需要将变容室 从真空装置拆下，如此以来，真空系统暴露于大气，不利于真空系统的维持。 其次，在测量时需要使用水介质，需要对波纹管进行工艺处理才能重新使用， 导致测量值与实际使用值可能发生变化。再次，测量过程复杂，测量时间周期 长，PTB在17年间总记仅进行了3次测量。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足，提出一种恒压式气体流量计变容 室波纹管体积变化的测量方法。本发明方法利用气体等温膨胀原理，首先通过 向变容室充入已知压力的气体，充入何种气体是由用户自行决定。之后，将气 体通入标准容器中，测得波纹管在自然状态下的变容室体积。然后，向变容室 中处于自然状态下的波纹管内通入上述气体，并压縮波纹管，使波纹管体积发
4生变化，变容室内压力上升，从而测得波纹管体积变化量。
本方明的恒压式气体流量计波纹管体积变化测量方法的步骤如下
步骤一、对变容室、参考室管道及标准容积为^的标准容器进行抽真空操
作，R的值由用户自行设定；
步骤二、在波纹管自然状态时，向变容室和参考室管道中通入压力为p的
气体，/>的值通过压力计测量得到；平衡变容室压力后，通过差压式压力计测
量该时刻的压力值A，然后将气体膨胀到步骤一中的标准容器中；待压力再次
平衡后，通过差压式压力计记录该时刻的压力值A ，则变容室体积为
〖/= (A+PK ; (A)-Pi)'
步骤三、对变容室和参考室管道进行抽真空操作；
步骤四、在波纹管自然状态时，向变容室和参考室管道中通入压力^的气 体，^的值通过压力计测量；平衡变容室压力后，通过差压式压力计测量该时 刻的压力值^;然后，通过压縮波纹管，产生波纹管体积变化AF;待平衡压力 后，通过差压式压力计记录该时刻的压力值A，则变容室体积变化为
至此，就完成了对恒压式气体流量计波纹管体积变化的测量。
与已有技术相比，本发明的有益效果如下
(1) 本发明方法采用等温膨胀技术，在工作环境下，通过测量气体压力和 标准体积参数，得到变容室波纹管体积变化量，避免了使用水介质传递测量， 且避免了变容室波纹管测量后使用前的除气、烘烤处理等工艺处理。
(2) 测量过程简单易行，通过采用原位测量，避免了变容室的拆卸，有利 于真空系统的保持和维护。
(3) 测量时间周期短，通过去掉活塞与油室的动密封连接性能，减小了漏、 放气，有利于测量精度的提高。
图1为本发明恒压式气体流量计波纹管体积变化测量方法流程图。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明方法的优选实施方式做进一步详细说明。 本发明方法的优选实施方式，步骤如下
步骤一、对变容室、参考室管道及标准容积为R的标准容器进行抽真空操 作，R的值由用户自行设定。其中，变容室和参考室管道内温度保持在23'C;
变容室、参考室管道及标准容积R的标准容器的真空度小于0.1 Pa。
步骤二、在波纹管自然状态时，即波纹管的真空度为1个标准大气压、温 度为23"C时，向变容室和参考室管道中通入压力为p的气体，^的值通过绝压 式压力计测量得到，压力p要求小于绝压式压力计的最大测量值；平衡变容室 压力后，通过差压式压力计记录该时刻的压力值p。，然后将气体膨胀到步骤一 中的标准容器中；待气体压力再次平衡后，通过差压式压力计测量该时刻的压
力值/V则变容室体积为h(Pi")'^ ;
O。 _A)
步骤三、对变容室和参考室管道进行抽真空操作，真空度小于0.1Pa。 步骤四、在波纹管自然状态时，即波纹管的真空度为一个标准大气压、温 度为23'C时，向变容室和参考室管道中通入压力^的气体，A的值通过绝压式
压力计测量；平衡变容室压力后，通过差压式压力计测量该时刻的压力值;v 然后，通过压縮波纹管产生波纹管体积变化AK，其中，波纹管的压缩范围不超 过波纹管自然状态下其长度的1/10;平衡气体压力后，通过压力测量仪器(如
差压式压力计)记录该时刻的压力值;v则变容室体积变化为AF = (& — A)'F 。
实施例
步骤一、通过抽气系统变容室、参考室管道及标准容积为r「1.006/的标准
6容器进行抽真空操作，真空度为0.01Pa;
步骤二、在波纹管自然状态时，通过供气系统向变容室和参考室管道3通 入压力值为P的N2，由绝压式压力计测量得^=153.04 Pa;平衡变容室压力，由 差压式压力计记录到该时刻的压力值p。为-0.03 Pa;然后膨胀到上述标准容器， 再次平衡后，由差压式压力计记录到该时刻的压力值A为-130.03 Pa，则变容室
体积为「 = (^+/ )化=1.178/; (A) -A)
步骤三、通过抽气系统对变容室、参考室管道进行抽真空操作，真空度为 0.01 Pa;
步骤四、在波纹管自然状态时，通过供气系统向变容室(体积r值为 1.178/)和参考室管道中通入压力值为^的N2，由绝压式压力计测量得 /;2=153.04 Pa;然后平衡变容室压力，由差压式压力计记录到该时刻的压力值 p3=-0.05Pa。之后，通过平动机构对波纹管进行压縮，压縮量为8mm，产生波 纹管体积变化AF，平衡压力后，由差压式压力计记录到该时刻的压力值
P4=20.30 Pa,则变容室体积变化AK = (A '7 =0.1383/。
02 +A)
权利要求
1、一种恒压式气体流量计变容室波纹管体积变化的测量方法，其特征在于包括下列步骤步骤一、对变容室、参考室管道及标准容积为V1的标准容器进行抽真空操作，V1的值由用户自行设定；步骤二、在波纹管自然状态时，向变容室和参考室管道中通入压力为p的气体，p的值通过压力计测量得到；平衡变容室压力后，通过差压式压力计测量该时刻的压力值p0，然后将气体膨胀到步骤一中的标准容器中；待压力再次平衡后，通过差压式压力计记录该时刻的压力值p1，则变容室体积为步骤三、对变容室和参考室管道进行抽真空操作；步骤四、在波纹管自然状态时，向变容室和参考室管道中通入压力p2的气体，p2的值通过压力计测量；平衡变容室压力后，通过差压式压力计测量该时刻的压力值p3；然后，通过压缩波纹管，产生波纹管体积变化ΔV；待平衡压力后，通过差压式压力计记录该时刻的压力值p4，则变容室体积变化为
2、 根据权利要求1所述的一种恒压式气体流量计变容室波纹管体积变化的 测量方法，其特征在于在步骤一中，变容室和参考室管道内温度保持在23'C。
3、 根据权利要求1所述的一种恒压式气体流量计变容室波纹管体积变化的测量方法，其特征在于在步骤一中，变容室、参考室管道及标准容积^的标准容器的真空度小于0.1Pa。
4、 根据权利要求1所述的一种恒压式气体流量计变容室波纹管体积变化的 测量方法，其特征在于在步骤二中，波纹管自然状态是温度为23t:，压力为 1个标准大气压。
5、 根据权利要求1 一种恒压式气体流量计变容室波纹管体积变化的测量方法，其特征在于在步骤三中，变容室和参考室管道的真空度小于0.1 Pa。
6、根据权利要求1 一种恒压式气体流量计变容室波纹管体积变化的测量方法，其特征在于在步骤四中，波纹管的压縮量不超过波纹管自然状态下其长 度的1/10。
全文摘要
本发明公开了一种测量恒压式气体流量计波纹管体积变化的方法，属于真空计量技术领域。该方法利用气体等温膨胀原理，首先通过向变容室充入已知压力的气体。之后，将气体通入标准容器中，测得波纹管在自然状态下的变容室体积。然后，向变容室中处于自然状态下的波纹管内通入上述气体，并压缩波纹管，使波纹管体积发生变化，变容室内压力上升，从而测得波纹管体积变化量。本发明避免了使用水介质传递测量，且避免了变容室波纹管测量后使用前的除气、烘烤处理等工艺处理。测量过程简单易行，避免了变容室的拆卸，有利于真空系统的保持和维护。测量时间周期短，通过去掉活塞与油室的动密封连接性能，减小了漏、放气，有利于测量精度的提高。
文档编号G01F17/00GK101487729SQ20081018628
公开日2009年7月22日 申请日期2008年12月22日 优先权日2008年12月22日
发明者焱 冯, 卢耀文, 宋瑞海, 张涤新, 成永军, 澜 赵 申请人:中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所