真空規(guī)原位置校準(zhǔn)原理和裝置

2009-04-07 李正海 蘭州物理研究所

1、真空規(guī)原位置校準(zhǔn)原理

         真空規(guī)原位置校準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)真空計(jì)時(shí),通過(guò)微調(diào)閥注入所需校準(zhǔn)氣體,當(dāng)校準(zhǔn)容器中所需真空度穩(wěn)定后,用主標(biāo)準(zhǔn)器和被校真空計(jì)同時(shí)測(cè)量校準(zhǔn)容器或真空系統(tǒng)中的同一壓力值,將測(cè)得壓力值進(jìn)行比較,給出被校真空計(jì)的校準(zhǔn)曲線或修正因子。

2、真空規(guī)原位置校準(zhǔn)裝置

         真空規(guī)原位置校準(zhǔn)裝置主要由真空校準(zhǔn)室、主標(biāo)準(zhǔn)器、抽氣機(jī)組和測(cè)量控制系統(tǒng)等部分組成,如圖1 所示。該裝置可直接校準(zhǔn)被校規(guī),也可用備用波紋管將校準(zhǔn)裝置與真空系統(tǒng)相連接,為真空系統(tǒng)提供已知的標(biāo)準(zhǔn)壓力,校準(zhǔn)真空系統(tǒng)上工作的真空計(jì)。

真空原位置校準(zhǔn)裝置工作原理簡(jiǎn)圖 

1. 機(jī)械泵;2. 電磁隔斷閥;3. 放氣閥;4. 中真空規(guī);5. 分子泵;6. 超高真空插板閥;7. 旁通閥;8,12.限流小孔;9. 校準(zhǔn)室;10. 電容規(guī)(133kPa);11,13. 超高真空隔斷閥;14. 電容規(guī)(133 Pa);15. 上游室;16. 微調(diào)閥;17. 減壓閥;18. 高壓氣瓶;19. 監(jiān)測(cè)規(guī);20. 被;騻溆媒涌凇

圖1 真空原位置校準(zhǔn)裝置工作原理簡(jiǎn)圖

2.1、真空校準(zhǔn)室

        真空校準(zhǔn)室采用球形容器,主要目的是在球形容器內(nèi)建立起各向同性均勻的分子流場(chǎng),以保證主標(biāo)準(zhǔn)器和被校真空計(jì)在接近于平衡態(tài)的真空條件下進(jìn)行比對(duì)校準(zhǔn)。

2.2、主標(biāo)準(zhǔn)器

         主標(biāo)準(zhǔn)器是真空規(guī)原位置校準(zhǔn)的關(guān)鍵部分,它的性能直接影響到校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。主標(biāo)準(zhǔn)器的優(yōu)缺點(diǎn)分析和比較如下:磁懸浮轉(zhuǎn)子規(guī)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)是理想的主標(biāo)準(zhǔn)器,但對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件要求比較高,尤其是對(duì)振動(dòng)比較敏感,周?chē)沫h(huán)境直接影響校準(zhǔn)結(jié)果,而且只能測(cè)量穩(wěn)態(tài)和定點(diǎn)壓力,不能連續(xù)測(cè)量瞬態(tài)壓力。所以在現(xiàn)場(chǎng)不適合使用。熱陰極電離真空計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量范圍寬,可以連續(xù)測(cè)量,線性好,但在運(yùn)輸過(guò)程中熱陰極燈絲容易振斷,必須采取必要的保護(hù)措施,每次運(yùn)輸需要卸下規(guī)管隨身攜帶,給工作帶來(lái)不便。電容薄膜規(guī)的穩(wěn)定性好、測(cè)量精度高本身具有恒溫功能而對(duì)環(huán)境溫度的變化不敏感,測(cè)量結(jié)果與氣體成分無(wú)關(guān),在運(yùn)輸過(guò)程中比較安全,非常適應(yīng)作為主標(biāo)準(zhǔn)器和傳遞標(biāo)準(zhǔn)。

        綜上所述,真空規(guī)原位置校準(zhǔn)裝置首選高精度電容薄膜規(guī)作為主標(biāo)準(zhǔn)器,也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和環(huán)境條件配備副標(biāo)準(zhǔn)熱陰極電離真空計(jì)作為傳遞標(biāo)準(zhǔn),直接用于在線的真空校準(zhǔn),以滿(mǎn)足較寬量程的真空校準(zhǔn)需求。

2.3、抽氣機(jī)組

        抽氣機(jī)組選用渦輪分子泵和機(jī)械泵串聯(lián)抽氣,真空校準(zhǔn)室中的極限壓力為10-5Pa。渦輪分子泵的抽速為100L/s,機(jī)械泵抽速為1L/s。抽氣機(jī)組具有操作方便、抽氣速度快、能夠獲得清潔真空、對(duì)各種氣體的抽速無(wú)明顯的選擇性等特點(diǎn),完全滿(mǎn)足在線高真空校準(zhǔn)的需求。

2.4、測(cè)量控制系統(tǒng)

       通過(guò)測(cè)量控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)真空規(guī)校準(zhǔn)過(guò)程的自動(dòng)控制。自動(dòng)控制采用日本OMRON公司的可編程控制器,對(duì)各真空泵、閥門(mén)、真空計(jì)和各個(gè)校準(zhǔn)過(guò)程直接進(jìn)行控制,并與筆記本計(jì)算機(jī)用RS-232 C 串行口通訊,對(duì)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和管理,從而實(shí)現(xiàn)真空校準(zhǔn)過(guò)程的自動(dòng)控制。