一种直接对真空室内被校准真空计进行加热的温控装置的制作方法

本发明涉及一种温控装置，具体涉及一种直接对真空度大于等于10^-5Pa，温度大于等于100℃的高温高真空校准系统中被校准真空计进行加热的温控装置，属于高真空计量校准领域。

背景技术：

真空计量要求真空量值准确统一，而为了达到这个要求，真空计就必须进行定期校准。常规的真空计校准工作大多在实验室温度下(23℃)进行的。但真空计的实际使用环境是多种多样的，如果不考虑温度对真空计校准结果的影响，会导致真空度测量的不准确。所以研究温度对真空计校准的影响，提出合理的温度修正方法，提高不同温度环境下真空度测量的准确性，是一项重要的研究工作，具有较强的实际应用价值。而开展此项工作需要解决的首要问题，就是设计出能够在真空室内对被校准真空计进行精确加热的温控系统。因为温度变化对真空度测量的准确性有着直接的影响。现有真空系统的温控系统，其加热方式主要为在真空系统真空室外部缠绕加热或者加热管进行加热，加热功耗高，且加热温度一般不超过200℃,有些系统还需要配备水循环冷却系统，真空室内部的温度均匀性和稳定性均较差。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种直接对真空室内被校准真空计进行加热的温控装置，所述温控装置直接在真空室内部对被校准真空计进行加热，可加热温度范围大，加热功率低，温度均匀性好，且由于真空保温作用，温度稳定性好，无需水循环冷却系统，对真空室其他部分温度影响小；为高温下对高真空量程真空计进行精确校准提供了基础。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种直接对真空室内被校准真空计进行加热的温控装置，所述温控装置主要包括它由块状加热单元、温度传感器、电控单元、加热夹具和加热夹具底座；

其中，所述加热夹具由凹加热块和凸加热块组成；所述凹加热块和凸加热块均为异形柱结构，在所述凹加热块的一个侧面上加工有半圆形凹槽，在所述凸加热块的一个侧面上加工有半圆形凸起；

所述块状加热单元为两块，分别与所述加热夹具的凹加热块和凸加热块紧密连接；所述加热夹具与所述加热夹具底座固接，所述加热夹具的凹加热块的下凹面和与凸加热块的上凸面相对布置，并所述下凹面与上凸面之间形成被校准真空计的加热腔，所述被校准真空计位于所述加热腔中，且所述凸加热块上凸起的圆心到所述加热夹具几何中心的距离等于所述加热腔的间隙等于所述凸起半径的1.2倍；所述温度传感器设置在所述被校准真空计上，且所述温度传感器和所述块状加热单元均与所述电控单元通过电连接。

进一步的，所述的加热单元为长方体结构，其表面加工平面度小于0.5mm。

更进一步的，所述的加热单元材质为无氧铜。

进一步的，所述的温控传感器的温度测量精度为0.1℃，对温度变化响应时间小于0.1秒。

进一步的，所述的电控单元其对加热单元功率的控制精度小于1％，响应时间小于0.1秒。

进一步的，所述的加热夹具的材质为无氧铜。

进一步的，所述的加热夹具采用整体加工方法制备。

进一步的，所述加热夹具底座与加热夹具的接触面，与高温高真空校准系统真空室的接触面的材质均为陶瓷。

有益效果

(1)本发明所述温控装置的可直接对真空室内被校准真空计进行加热，且加热温度范围大，功率低，加热区域温度均匀性和稳定性高；

加热夹具的加热区域几何尺寸符合“二线场模型”等势线分布；将被校准真空计真空腔室置于图3中加热区域中的矩形阴影部分区域，且所述加热夹具几何中心与被校准真空计真空腔室几何中心重合，由于该区域位于“二线场模型”中等势面内，温度一致性最佳，可以确保最佳的温度稳定性，同时对外界的温度影响最小，从而确保对被校准真空计加热的均匀性和稳定性；为高温下对高真空量程的真空计进行精确校准提供了基础。

(2)本发明所述温控装置的加热单元为长方体结构，其相当于“二线场模型”中的选态磁铁，通过长方体结构的加热单元提供热源，进一步的保证了所述温控装置的热均匀性和稳定性。

(3)本发明所述温控装置的温控传感器、电控单元均为高精度仪器，且加热夹具的材质为导热性优异的无氧铜，可有效减少电控误差，

(4)本发明所述温控装置的加热夹具底座与加热夹具的接触面，与高温高真空校准系统真空室的接触面的材质均为陶瓷，可有效减少夹具与高温高真空校准系统的热传递，进而提高温控的精确度。

附图说明

图1为本发明所述高温高真空校准系统的结构示意图；

图2为本发明所述温控装置的结构示意图；

图3为所述加热夹具的结构示意图；

图4为所述二线场模型的等势线示意图；

其中，1-微调阀、2-气瓶、3-第一高真空截止阀、4-温控装置、5-校准真空室、6-第二高真空截止阀、7-标准真空计、8-被校准真空计、9-加热真空室、11-温度传感器、12-块状加热单元、13-加热夹具底座、14-凹加热块、15-凸加热块。

具体实施方式

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1

如图1～2所示，一种直接对真空室内被校准真空计进行加热的温控装置，所述温控装置主要包括它由块状加热单元12、温度传感器11、电控单元、加热夹具和加热夹具底座13；

其中，所述加热夹具由凹加热块14和凸加热块15组成；所述凹加热块14和凸加热块15均为异形柱结构，在所述凹加热块14的一个侧面上加工有半圆形凹槽，在所述凸加热块15的一个侧面上加工有半圆形凸起；

所述块状加热单元12为两块，分别与所述加热夹具的凹加热块14和凸加热块15紧密连接；所述加热夹具与所述加热夹具底座13固接，所述加热夹具的凹加热块14的下凹面和与凸加热块15的上凸面相对布置，并所述下凹面与上凸面之间形成被校准真空计8的加热腔，所述被校准真空计8位于所述加热腔中，且所述凸加热块15上凸起的圆心到所述加热夹具几何中心的距离等于所述加热腔的间隙等于所述凸起半径的1.2倍；所述温度传感器11设置在所述被校准真空计8上，且所述温度传感器11和所述块状加热单元12均与所述电控单元通过电连接。

其中，所述的加热单元为长方体结构，其表面加工平面度小于0.5mm。

所述的加热单元材质为无氧铜。

所述的温控传感器的温度测量精度为0.1℃，对温度变化响应时间小于0.1秒。

所述的电控单元其对加热单元功率的控制精度小于1％，响应时间小于0.1秒。

所述的加热夹具的材质为无氧铜。

所述的加热夹具采用整体加工方法制备。

所述加热夹具底座13与加热夹具的接触面，与高温高真空校准系统真空室的接触面的材质均为陶瓷。

工作原理：

如图3和4所示，所述加热夹具的加热区域的尺寸关系如下：AO＝BO＝CO＝a，OM＝CD＝1.2a，即所述加热夹具加热区域几何尺寸符合“二线场模型”等势线分布；将被校准真空计8真空腔室置于图3中加热区域中的矩形阴影部分区域，且所述加热夹具几何中心与被校准真空计8真空腔室几何中心重合，由于该区域位于“二线场模型”中等势面内，温度一致性最佳，可以确保最佳的温度稳定性，同时对外界的温度影响最小；

所述电控单元用于根据温度传感器11测量的被校准真空计8的温度和加热指令来控制加热单元的输出功率，块状加热单元12对加热夹具进行加热，进而对放置在加热夹具真空腔中的被校准真空计8进行加热；

其中，所述a为图4中二线场模型的电流间距的二分之一所述AO、BO和CO均表示所述凸起半径，所述OM表示所述凸加热块15上凸起的圆心到所述加热夹具几何中心的距离，所述CD表示所述加热腔的间隙。

本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。