正壓漏孔校準(zhǔn)安裝的優(yōu)化設(shè)計(jì)
針斗眼前正壓漏孔校準(zhǔn)作業(yè)中存在的測(cè)量上限指標(biāo)低、測(cè)量不確定度大等問(wèn)題，提出了正壓漏孔校準(zhǔn)安裝的優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟。采納非凡設(shè)計(jì)，將定容室的體積減小到10mL以次，升高了氣體累計(jì)工夫，蔓延了測(cè)量上限。采納主、被動(dòng)相聯(lián)合的候溫步驟普及候溫精度，使得測(cè)量零碎熱度變遷在校準(zhǔn)工夫內(nèi)小于0.02K，減小了熱度漂移引入的虛流量及測(cè)量不確定度。在恒壓法正壓漏孔校準(zhǔn)步驟中，提出采納直徑小于1mm的精細(xì)粗活塞及實(shí)用的動(dòng)密封構(gòu)造，能夠?qū)y(cè)量上限蔓延到10-7Pa·m3/s量級(jí)。經(jīng)過(guò)之上步驟，可使正壓漏孔校準(zhǔn)安裝的測(cè)量上限優(yōu)于5×10-7Pa·m3/s，不確定度小于5%，同聲存在較高的作業(yè)效率。
眼前我國(guó)正壓漏孔校準(zhǔn)作業(yè)還面臨以次問(wèn)題：①使不得對(duì)漏率值在10-7Pa·m3/s量級(jí)及以次的正壓漏孔繼續(xù)準(zhǔn)確校準(zhǔn)；②校準(zhǔn)工夫較長(zhǎng)，正常狀況下，校準(zhǔn)一支小漏率正壓漏孔須要7天工夫，校準(zhǔn)效率低；③測(cè)量不確定度大，校準(zhǔn)上限的測(cè)量不確定度在15%～30%左右。
為此，本輿論在定容式正壓漏孔校準(zhǔn)安裝的鉆研教訓(xùn)根底上，利用眼前正在鉆研和設(shè)計(jì)的恒壓式正壓漏孔校準(zhǔn)安裝的有關(guān)技能，提出了對(duì)正壓漏孔校準(zhǔn)安裝繼續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的筆錄和步驟，而且該署設(shè)計(jì)步驟對(duì)定容式和恒壓式校準(zhǔn)安裝都是實(shí)用的，以期進(jìn)一步普及我國(guó)正壓漏孔校準(zhǔn)安裝的設(shè)計(jì)水祥和校準(zhǔn)品質(zhì)。1、校準(zhǔn)安裝原理及校準(zhǔn)步驟
校準(zhǔn)安裝由供氣和穩(wěn)壓零碎，抽氣零碎、校準(zhǔn)零碎、候溫零碎和測(cè)量與掌握零碎等五全體組成，圖1為安裝原理圖，圖中虛線框內(nèi)的全體擱置在候溫箱中。校準(zhǔn)安裝既可采納定容法也可采納恒壓法來(lái)校準(zhǔn)正壓漏孔。
1,11,30.庫(kù)容地膜規(guī)(CDG)2,3,6,8,9,10,12,13,15,17,19,23,24,25閥門(mén)4,5,7.氣瓶14.分子泵16,20.規(guī)范體積18,29.定容室21.電磁閥22.正壓漏孔26.電泵27.伺服組織28.變?nèi)菔壹镑各?br />
圖1校準(zhǔn)安裝原理圖
供氣和穩(wěn)壓零碎由低壓氣瓶、工業(yè)氣壓氣瓶、閥門(mén)、庫(kù)容地膜規(guī)等組成，重要為正壓漏孔的出口端提供高于2個(gè)大氣壓的He氣，并為正壓漏孔的入口端提供100kPa±5kPa的N2氣。抽氣零碎由分子泵、電泵、電磁閥等組成，能夠?qū)饬闼楹托?zhǔn)零碎的彈道、變?nèi)菔壹皟蓚�(gè)規(guī)范體積抽真空，以滿(mǎn)足校準(zhǔn)務(wù)求。校準(zhǔn)零碎由正壓漏孔、定容室、規(guī)范體積、庫(kù)容薄模規(guī)、變?nèi)菔壹镑各�、電機(jī)等組成，通體擱置在候溫箱內(nèi)維持候溫，是正壓漏孔校準(zhǔn)安裝的中心全體，承當(dāng)著正壓漏孔的校準(zhǔn)使命。候溫零碎為里外兩層候溫箱組成，為校準(zhǔn)零碎提供候溫保障。測(cè)量與掌握零碎的由工控機(jī)、數(shù)據(jù)搜羅卡、熱電阻變送模塊、電機(jī)掌握卡、伺服零碎等組成，采納LABVIEW虛構(gòu)儀器家伙開(kāi)發(fā)測(cè)控硬件，實(shí)現(xiàn)平動(dòng)組織的靜止掌握、鞲鞴靜止進(jìn)度及挪動(dòng)間隔的劃算、庫(kù)容地膜規(guī)的數(shù)據(jù)搜羅、測(cè)量后果的主動(dòng)劃算及銷(xiāo)毀等性能。校準(zhǔn)安裝能夠采納定容法和兩種恒壓法（PID掌握、壓力微弱穩(wěn)定掌握）來(lái)提供和測(cè)量流量，定容法的測(cè)量規(guī)模是(5×10-7～5×10-3)Pa·m3/s，PID恒壓掌握法的測(cè)量規(guī)模為(1×10-6～5×10-5)Pa·m3/s，壓力微弱穩(wěn)定掌握法的流量測(cè)量規(guī)模為(4×10-7～2×10-5)Pa·m3/s，其測(cè)量上限的正確性重要受到熱度變遷的莫須有。
對(duì)于校準(zhǔn)安裝的詳盡構(gòu)造設(shè)計(jì)、測(cè)量步驟及測(cè)量規(guī)模等思忖到真空技能網(wǎng)的有另文講解，那里就不復(fù)詳盡說(shuō)明。2、校準(zhǔn)安裝的優(yōu)化設(shè)計(jì)
在總體設(shè)計(jì)的根底上，針斗眼前正壓漏孔校準(zhǔn)作業(yè)中存在的測(cè)量上限指標(biāo)低、測(cè)量不確定度大等問(wèn)題，對(duì)正壓漏孔校準(zhǔn)安裝提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟，該署步驟也是正壓漏孔校準(zhǔn)安裝設(shè)計(jì)中應(yīng)思忖的中心問(wèn)題，尤其不值關(guān)注。2.1、定容室的優(yōu)化設(shè)計(jì)
定容室的體積大小間接關(guān)系到氣體累計(jì)間的長(zhǎng)短，以及定容室壓力變遷的快慢，是普及正壓校準(zhǔn)效率和測(cè)量上限的要害成分。依據(jù)實(shí)踐劃算和海外文獻(xiàn)，定容室的體積應(yīng)小于10mL為佳,如德國(guó)PTB恒壓式正壓漏孔校準(zhǔn)安裝定容室為7.8mL。我站2000年研制的正壓漏孔校準(zhǔn)安裝定容室為33mL，定容法測(cè)量上限在10-6Pa·m3/s因?yàn)槎ㄈ菔乙?lián)接正壓漏孔，壓力測(cè)量?jī)x器（正常為差壓式庫(kù)容地膜規(guī)），充氣接口（為定容室充1個(gè)大氣壓N2氣），尤其是在恒壓法校正點(diǎn)還要聯(lián)接鞲鞴及配系電機(jī)，因而須要較大的內(nèi)部裝置空間，這就與減小定容室的體積產(chǎn)生了抵觸，正常的做法是優(yōu)化彈道設(shè)計(jì)，減小聯(lián)接彈道的長(zhǎng)短。依據(jù)理論設(shè)計(jì)和劃算，這種狀況下定容室體積最小只能設(shè)計(jì)到15mL左右，而且還不含與正壓漏孔的聯(lián)接體積以及庫(kù)容地膜規(guī)本身的彈道體積，使不得滿(mǎn)足務(wù)求。為此，咱們提出了如次的優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟，其構(gòu)造如圖2所示：用不銹鋼制作外型為正方體的變?nèi)菔抑黧w，在變?nèi)菔抑魇⊥獠块_(kāi)一個(gè)截面直徑小于2mm的圓柱體孔，將用來(lái)裝置壓力計(jì)、正壓漏孔和鞲鞴的聯(lián)接彈道按設(shè)計(jì)需要鉚接在變?nèi)菔抑黧w上，且聯(lián)接彈道與圓柱體孔外部連通，在庫(kù)容地膜規(guī)的彈道及其它規(guī)范聯(lián)接彈道（內(nèi)徑4.3mm）中擱置直徑4mm的實(shí)心不銹鋼圓柱體進(jìn)一步升高彈道體積。
1,10.螺絲母2，9.規(guī)范彈道3.變?nèi)菔抑黧w4.變?nèi)菔覂?nèi)孔5鞲鞴卡套接頭6，8.內(nèi)孔通道7.檔板
圖2定容室構(gòu)造
這種步驟的長(zhǎng)處是在無(wú)效增大變?nèi)菔依锩娣e的根底上減小了變?nèi)菔业耐獠矿w積，能夠使正壓漏孔漏率的測(cè)量上限擴(kuò)大到10-7Pa·m3/s及以次，況且為正壓漏孔、壓力計(jì)、鞲鞴及掌握電機(jī)的裝置提供了充足的空間，普及了設(shè)計(jì)的靈敏性。依據(jù)設(shè)計(jì)和實(shí)踐劃算，定容室的體積在6mL左右，再思忖到聯(lián)接正壓漏孔時(shí)附加的1~2mL體積，某個(gè)體積值還是比擬現(xiàn)實(shí)的。
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