专利名称：一种工作用真空计校准装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种工作用真空计校准装置及方法，特别是实现真空度在I X IO-4Pa I X IO-1Pa范围内工作用真空计准确校准的装置及方法，属于测量领域。
背景技术：
工作用真空计广泛应用于工业生产各个领域，其测量范围大多在lX10_4Pa IXlO5Pa0工作用真空计的校准是真空计量领域的一个重要研究方向。文献“许红，张书令，唐景远。工作用热传导真空计的现场计量校准.第六届华东三省一市真空学术交流会，2009”介绍了目前工作用真空计校准时所采用的便携式真空校准系统。该系统配备了一台机械泵和一台分子泵，包含lTorr、10Torr、100Torr、IOOOTorr四个量程的2台薄膜真空计、真空容器、真空管道和阀门等，薄膜真空计精度分别为读数的±0. 25%和±0. 15%，极限真空可到I(T3Pa。`这种系统的不足之处是装置的极限真空度只能到10，&，无法实现1父10、& I X IO-1Pa范围内工作用真空计的准确校准；配备的标准真空计精度低，使校准不确定度增大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工作用真空计校准装置及方法，所述装置利用了体积为IL的标准容器和压力衰减比为1/1000的小孔，使标准容器中的压力经过小孔减小后再引入到校准室中，用高精度电容薄膜型真空计作为标准真空计，延伸了工作用真空计的校准下限，降低了测量不确定度，提高了校准精度，解决了真空度在IX 10_4Pa IX KT1Pa范围内工作用真空计的校准。本发明的目的由以下技术方案实现一种工作用真空计校准装置，所述装置包括供气系统、微调阀、标准真空计、标准容器、小孔、波纹管截止阀、校准室、工作用真空计、机械泵、隔断阀、分子泵、全金属插板阀；供气系统、微调阀、标准容器、小孔、波纹管截止阀、校准室、工作用真空计依次相连，标准真空计与标准容器相连，机械泵与标准容器相连，分子泵通过全金属插板阀与校准室相连，隔断阀一端与机械泵相连，另一端与分子泵相连；其中，供气系统为气瓶或气袋；微调阀为超高真空全金属微调阀；标准真空计为满量程为ITorr、测量准确度为满量程的O. 05%的电容薄膜型真空计；标准容器的体积为1L，小孔的压力衰减系数为1/1000。本发明所述的一种工作用真空计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，使标准真空计稳定24小时；②保持微调阀、隔断阀、全金属插板阀为关闭状态，波纹管截止阀为打开状态，启动机械泵，对标准容器、小孔、校准室及其管路进行抽气，使真空度小于IPa ；
③打开隔断阀和全金属插板阀，启动分子泵，使分子泵正常工作，使校准室达到KT6Pa的极限真空度，保持校准室的状态等待后续操作；④打开微调阀，将供气系统中的气体通过标准容器、小孔引入到校准室中，当标准容器达到动态平衡，标准真空计读数稳定且达到所需的校准压力时，关闭微调阀；待校准室中气体压力达到动态平衡后，分别记录标准真空计的压力读数P1和工作用真空计所显示的压力读数P2;根据式(I)计算得到校准室的标准压力，P = TXp1(I)式中，P为校准室的标准压力；r为小孔的压力衰减系数；根据式(II)计算校准因子，式中，C为校准因子；其中，步骤④中所述校准压力根据工作用真空计的测量范围确定；优选重复步骤④，每次选取不同的校准压力，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。有益效果(I)本发明所述装置及方法能够使校准室的极限真空度达到5X 10_6Pa，利用了体积为IL的标准容器和压力衰减比为1/1000的小孔，有效的延伸工作用真空计的校准下限，能够实现对压力范围为I X 10_4Pa I X KT1Pa的工作用真空计的准确校准。(2)本发明所述装置及方法使用测量准确度为满量程的O. 05%的电容薄膜型真空计提供校准时的标准压力读数，降低了测量不确定度，提高了校准精度。
图I为本发明所述的一种工作用真空计校准装置的示意图；其中，I—供气系统、2—微调阀、3—标准真空计、4一标准容器、5—小孔、6—波纹管截止阀、7—校准室、8—工作用真空计、9 一机械泵、10—隔断阀、11 一分子泵、12—全金属插板阀。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不限于此。实施例I如图I所示，一种工作用真空计8校准装置，所述装置包括供气系统I、微调阀2、标准真空计3、标准容器4、小孔5、波纹管截止阀6、校准室7、工作用真空计8、机械泵9、隔断阀10、分子泵11、全金属插板阀12 ；供气系统I、微调阀2、标准容器4、小孔5、波纹管截止阀6、校准室7、工作用真空计8依次相连，标准真空计3与标准容器4相连，机械泵9与标准容器4相连，分子泵11通过全金属插板阀12与校准室7相连，隔断阀10 —端与机械泵9相连，另一端与分子泵11相连；其中，供气系统I为气瓶或气袋；微调阀2为超高真空全金属微调阀2 ;标准真空计3为满量程为ITorr、测量准确度为满量程的O. 05%的电容薄膜型真空计；标准容器4的体积为1L，小孔5的压力衰减系数为1/1000。本发明所述的一种工作用真空计8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3，使标准真空计3稳定24小时；②保持微调阀2、隔断阀10、全金属插板阀12为关闭状态，波纹管截止阀6为打开状态，启动机械泵9，对标准容器4、小孔5、校准室7及其管路进行抽气，使真空度小于IPa ；③打开隔断阀10和全金属插板阀12，启动分子泵11，使分子泵11正常工作，使校准室7达到5 X KT6Pa的极限真空度，保持校准室7的状态等待后续操作；④打开微调阀2，将供气系统I中的气体通过标准容器4、小孔5引入到校准室7中，当标准容器4达到动态平衡，标准真空计3读数稳定且达到KT1Pa数量级的校准压力时，关闭微调阀2 ;待校准室7中气体压力达到动态平衡后，此时标准真空计3的压力读数P1为3. 25X KT1Pa,工作用真空计8所显示的压力读数P2为3. 6X KT4Pa ;根据式(I)计算得到校准室7的标准压力，P = TXp1(I)式中，P为校准室7的标准压力，单位Pa ；r为小孔5的压力衰减系数，无量纲；将口^3·25X10_1Pa,r=l/1000 代入式(I)，计算得到标准压力 p=3· 25X IO^4Pa0根据式(II)计算校准因子，
权利要求
1.一种工作用真空计(8)校准装置，其特征在于所述装置包括供气系统(I)、微调阀(2)、标准真空计(3)、标准容器(4)、小孔(5)、波纹管截止阀(6)、校准室(7)、工作用真空计(8)、机械泵(9)、隔断阀(10)、分子泵(11)、全金属插板阀(12); 供气系统(I)、微调阀(2)、标准容器(4)、小孔(5)、波纹管截止阀(6)、校准室(7)、工作用真空计(8)依次相连，标准真空计(3)与标准容器(4)相连，机械泵(9)与标准容器(4)相连，分子泵(11)通过全金属插板阀(12)与校准室(7)相连，隔断阀(10)—端与机械泵(9)相连，另一端与分子泵(11)相连。
2.根据权利要求I所述的一种工作用真空计(8)校准装置，其特征在于所述供气系统(I)为气瓶或气袋；微调阀(2)为超高真空全金属微调阀(2);标准真空计(3)为满量程为ITorr、测量准确度为满量程的O. 05%的电容薄膜型真空计；标准容器(4)的体积为1L，小孔(5)的压力衰减系数为1/1000。
3.一种采用权利要求I所述的工作用真空计(8)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(3)，使标准真空计(3)稳定24小时； ②保持微调阀(2)、隔断阀(10)、全金属插板阀(12)为关闭状态，波纹管截止阀(6)为打开状态，启动机械泵(9)，对标准容器(4)、小孔(5)、校准室(7)及其管路进行抽气，使真空度小于IPa ； ③打开隔断阀(10)和全金属插板阀(12)，启动分子泵(11)，使分子泵(11)正常工作，使校准室(7)达到KT6Pa的极限真空度，保持校准室(7)的状态等待后续操作； ④打开微调阀(2)，将供气系统(I)中的气体通过标准容器(4)、小孔(5)引入到校准室(7)中，当标准容器(4)达到动态平衡，标准真空计(3)读数稳定且达到所需的校准压力时，关闭微调阀(2);待校准室(7)中气体压力达到动态平衡后，分别记录标准真空计(3)的压力读数P1和工作用真空计(8)所显示的压力读数p2 ;根据式(I)计算得到校准室(7)的标准压力， P = rXpi(I) 式中，P为校准室(7)的标准压力；r为小孔(5)的压力衰减系数； 根据式(II)计算校准因子，- ( ) 式中，c为校准因子； 其中，步骤④中所述校准压力根据工作用真空计(8)的测量范围确定。
4.根据权利要求3所述的一种采用工作用真空计(8)校准装置的校准方法，其特征在于重复步骤④，每次选取不同的校准压力，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
本发明公开了一种工作用真空计校准装置及方法，属于测量领域。所述装置包括供气系统、微调阀、标准真空计、标准容器、小孔、波纹管截止阀、校准室、工作用真空计、机械泵、隔断阀、分子泵、全金属插板阀。所述装置延伸了工作用真空计的校准下限，降低了测量不确定度，提高了校准精度，解决了真空度在1×10-4Pa～1×10-1Pa范围内工作用真空计的校准。
文档编号G01L27/00GK102944357SQ20121045100
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, 盛学民 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