专利名称：一种方向规的校准装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种方向规的校准装置，属于计量科学领域。
背景技术：
由于宇宙空间的气体分子密度非常稀薄，从航天器上飞出的气体分子无碰 撞地沉没于无限宇空中再不返回，所以宇宙空间的气体分子具有很强的方向性。 但是地面研制的真空规的传感器， 一般都采用电离机构，电离区内不同点的电 离几率和收集效率不一样，因而存在局部灵敏度不同的情况，传感器对相同分 子入射率的定向流和平衡态分子流的检测灵敏度不一样，而传感器的校准又是 在平衡态下校准的，同时压强公式尸="W和入射率公式v = 只有在平衡态下 才有明确的物理意义。为了获得宇宙空间定向分子流的信息，必须建立相应的 校准装置，模拟定向分子流，建立定向分子流与方向规测量值间的关系，满足 对空间真空的测量需求。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有平衡态下校准技术的不足，而提供能够 在平衡态和非平衡态两种条件下工作的一种方向规的校准装置。 本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的。
本实用新型的一种方向规的校准装置，包括进气系统、校准室、方向规控 制系统及抽气系统；
进气系统由高压气瓶、减压阀、稳压室、机械泵、微调阀及上游室依次串 联组成，稳压室连有真空规，上游室连有用于测量上游室气体压力的磁悬浮转 子规和电容薄膜规。
校准室采用球形容器结构，校准室顶端开有充气法兰，底端分开有抽气法 兰，校准室赤道面开有用于安装参考真空规、监测规、方向规支架的标准CF 法兰接口；为了便于方向规安装，校准室上还开有两个操作法兰和一个超高法 兰观察窗；
3方向规控制系统由参考真空规、监测规、方向规、步进电机、磁力传动器、 方向规固定架、标有刻度的支架组成；
抽气系统由机械泵、小分子泵、金属角阀、大抽速分子泵依次串联组成； 在两分子泵之间装置金属角阀，为了在停止工作时使将校准室与抽气系统隔开;
校准室顶端通过充气法兰与进气系统的上游室连接，且连接处设有小孔或 针阀，校准室底端通过抽气法兰与抽气系统的大抽速分子泵相连，且连接处设 有限流孔板；真空规、监测规、方向规支架通过标准CF法兰接口固定在校准 室上，标有刻度的支架在校准室内部与方向规支架上垂直固定，方向规固定在 标有刻度的支架上，磁流体密封传动机构、步进电机通过方向规支架固定在校 准室外，其中步进电机的转动通过计算机进行控制，转动磁流体密封传动机构 可使方向规在球内运动。
本实用新型的工作过程
A、 方向规在平衡态下的校准的操作
(1) 打开操作窗口，在抽气口加上限流孔板，并将操作窗口密封好，同时将 方向规安装在校准室赤道法兰上。
(2) 校准前，启动真空抽气机组，使校准室内达到10—》a的极限真空度；打 开进气阀门向校准室内充气，调节气体流量，使参考规读数稳定在某一数值；
(3) 记下参考规和方向规的读数。
(4) 调节上游室所接进气针阀，调节气体流量，使参考规读数稳定在某一 数值，在重复步骤(4)，这样可以得出不同压力点对方向规的校准。
B、 方向规在非平衡态下校准的操作
(1) 打开操作窗口，在抽气口去掉限流孔板，，同时将方向规安装在球心固 定支架上，并将操作窗口密封好。
(2) 校准前，启动真空抽气机组，使校准室内达到10—^a的极限真空度；打 开进气阀门向校准室内充气，调节气体流量，使参考规读数稳定在某一数值；
(3) 通过方向规控制系统调节方向规入口法线与定向分子流的轴线一致，
(4) 记下上游室参考规和方向规的读数。
(5) 调节上游室所接进气针阀，调节气体流量，使参考规读数稳定在某一 数值，在重复步骤(4)，这样可以得出不同压力点对方向规的校准。本实用新型与现有技术相比的有益效果是
(1) 校准装置能够在平衡态和非平衡态两种条件下，对方向规进行校准；
(2) 采用水冷可烘烤的磁流体密封传动器，该传动器具有密封性能好、几 乎无泄漏等特点，解决了 10—"Pa的真空密封问题；
(3) 采用小孔进气和大抽速的分子泵直接与校准室连接，可在校准室获得 定向分子流；
(4) 采用磁悬浮转子规对小孔流导比直接测量，使其能够在平衡态加直接校准。
(5) 校准装置综合直接测量法、压力衰减法、定向分子流法实现对方向规 的校准；
(6) 采用带有刻度的方向规固定支架，可以方便的准确调节方向规距球心 的距离；
(7) 通过串联分子泵，可以使校准室获得更高的真空度；
(8) 通过计算机对步进电机控制，提高了方向规与定向分子流夹角的控制
精度。
图1为方向规校准装置的结构示意图，
其中l一机械泵、2—小分子泵、3 —金属角阀、4一大抽速分子泵、5-限 流孔板、6 —参考规、7 —监测规、8-刻度尺、9一校准室、IO —方向规、11-电 容薄膜规、12-上游室、13-方向规支架、14-磁力传动器、15-步进电机、16-聚 四氟乙烯引线、17小孔-针阀、18-微调阀、19-磁悬浮转子规、20-稳压室、21-真空规、22-减压阀、23-高压气瓶、24-机械泵；
图2为校准室平面图，
其中l-抽气系统，2、 5-操作法兰，3-观察窗口， 4-进气口。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。
本实用新型的一种方向规的校准装置，包括进气系统、校准室、方向规控
5制系统及抽气系统，如图l所示；
进气系统由高压气瓶23、减压阀22、稳压室20、机械泵24、微调阀18 及上游室12依次串联组成，稳压室20连有真空规21，上游室12连有用于测 量上游室气体压力的磁悬浮转子规19和电容薄膜规11。
校准室9采用球形容器结构，直径为0.5m，选用真空熔炼的特殊SUS316L 不锈钢制作，内表面进行电抛光处理，然后进行严格的真空清洗工艺处理，其 极限真空度为10—7Pa。校准室9顶端开有充气法兰，底端分开有抽气法兰，校 准室赤道面开有用于安装参考真空规6、监测规7、方向规支架13的标准CF 法兰接口；如图2所示，为了便于方向规安装，校准室9上还开有两个(()160的 操作法兰和一个())160的超高法兰观察窗；
方向规控制系统由参考真空规6、监测规7、方向规IO、步进电机15、磁 力传动器14、方向规固定架13、标有刻度的支架8组成。
抽气系统由机械泵l、小分子泵2、金属角阀3、大抽速分子泵4依次串联 组成；机械泵1的抽速为4L/s，小分子泵2的抽速为46L/s，大抽速分子泵4 的抽速为2000L/s，在两分子泵之间装置金属角阀3，为了在停止工作时使将校 准室与抽气系统隔开；
校准室9顶端通过充气法兰与进气系统的上游室12连接，且连接处设有小 孔或针阀17，孔径为0.002m，对氮气的分子流导为3.710xl0—4。校准室9底端 通过抽气法兰与抽气系统的大抽速分子泵4相连，且连接处设有限流孔板5， 孔径为0.033m，对氮气的分子流导为9.957xl(^mVs;真空规6、监测规7、方 向规支架13通过标准CF法兰接口固定在校准室9上，标有刻度的支架8在校 准室9内部与方向规支架13上垂直固定，方向规10固定在标有刻度的支架8 上，磁流体密封传动机构14、步进电机15通过方向规支架13固定在校准室9 外，步进电机15的转动通过计算机进行控制，转动磁流体密封传动机构14可 使方向规在球内运动，其转速为0.1转/分，转动范围为0 360°，转动精度小 于1。。
权利要求1.一种方向规的校准装置，其特征在于包括进气系统、校准室、方向规控制系统及抽气系统；其中，进气系统由高压气瓶(23)、减压阀(22)、稳压室(20)、机械泵(24)、微调阀(18)及上游室(12)依次串联组成，稳压室(20)连有真空规(21)，上游室(12)连有用于测量上游室气体压力的磁悬浮转子规(19)和电容薄膜规(11)；校准室(9)采用球形容器结构，校准室(9)顶端开有充气法兰，底端分开有抽气法兰，校准室赤道面开有用于安装参考真空规(6)、监测规(7)、方向规支架(13)的标准CF法兰接口，以及两个操作法兰和一个超高法兰观察窗；方向规控制系统由参考真空规(6)、监测规(7)、方向规(10)、步进电机(15)、磁力传动器(14)、方向规固定架(13)、标有刻度的支架(8)组成；抽气系统由机械泵(1)、小分子泵(2)、金属角阀(3)、大抽速分子泵(4)依次串联组成；校准室(9)顶端通过充气法兰与进气系统的上游室(12)连接，且连接处设有小孔或针阀(17)，校准室(9)底端通过抽气法兰与抽气系统的大抽速分子泵(4)相连，且连接处设有限流孔板(5)；真空规(6)、监测规(7)、方向规支架(13)通过标准CF法兰接口固定在校准室(9)上，标有刻度的支架(8)在校准室(9)内部与方向规支架(13)上垂直固定，方向规(10)固定在标有刻度的支架(8)上，磁流体密封传动机构(14)、步进电机(15)通过方向规支架(13)固定在校准室(9)外。
2. 如权利要求1所述的一种方向规的校准装置，其特征在于步进电机(15) 的转动通过计算机进行控制，转动磁流体密封传动机构(14)使方向规在球内运 动。
专利摘要本实用新型涉及一种方向规的校准装置，属于计量科学领域。本实用新型的一种方向的规校准装置包括包括进气系统、校准室、方向规控制系统及抽气系统。校准室顶端通过充气法兰与进气系统的上游室连接，校准室底端通过抽气法兰与抽气系统的大抽速分子泵相连，真空规、监测规、方向规支架通过标准CF法兰接口固定在校准室上，标有刻度的支架在校准室内部与方向规支架上垂直固定，方向规固定在标有刻度的支架上，磁流体密封传动机构、步进电机通过方向规支架固定在校准室外。本实用新型的装置校准装置能够在平衡态和非平衡态两种条件下，对方向规进行校准，解决了10<sup>-7</sup>Pa的真空密封问题，校准室真空度高，方向规与定向分子流夹角的控制精准。
文档编号G01L27/00GK201331412SQ200820182908
公开日2009年10月21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, 海 孙, 张涤新, 成永军, 李得天, 盛学民, 马寅光 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