第八章2009真空计校准.ppt

Vacuum measurement and leak detection真空测量与检漏之 真空计校准 概述： 真空计校准的重要性： 真空计校准是真空测量的基础，是研究和发展真空测量的有力工具。可使已有的相对真空计统一在可靠的标准之下，也可对发展中的真空计进行性能研究。 “真空计校准”就是对相对真空计进行“刻度”。相对真空计不能直接从测得的物理量中计算出相应的压力值，因此采用绝对真空计、副标准真空计或绝对校准系统进行对比校准是必要的。 第八章真空计校准 真空计刻度：是在一定条件下对一定种类的气体进行的，从而得到校准系数或刻度曲线，借以确定相对真空计的读数及其大致的测量量程及精度。气体种类、工作条件、仪器配置等改变校准曲线也改变，因此，真空计校准是必要的、定期的。 真空计校准的前提是必须具有标准真空计及其校准系统，并通过一定的方法进行。目前已建立大气压至10-10Pa区域的各种标准真空计和校准系统。 真空计的校准通常包括对相对真空计规管和对其测量电路的校准，校准时即可二者合一地进行，也可分别进行，而后者较为理想。 第八章真空计校准 目前真空校准的发展动向是扩展压力校准区间和提高校准精度。应用的需求促进了真空标准的发展。超（极）高真空标准的建立主要由于空间研究需要；100-105Pa标准的重视源于火箭、导弹要求高精度的粗真空。 真空获得、真空测量和校准三者相互制约又相互促进。（真空度最高的获得设备多数应用于校准系统） 真空标准有绝对真空计、标准相对真空计（或副标准真空计）和绝对校准系统。 所有绝对真空计均可作为真空标准。 第八章真空计校准 稳定性和精度高的真空计，经过校准之后，可作为次级标准，对工作真空计进行校准，称这种真空计为副标准真空计。 以绝对真空计为基础，将经过压力衰减后精确计算出的再生低压力作为标准的真空计校准系统称为绝对校准系统。 膨胀法校准系统应用静力热平衡，其理论基础为理想气体玻义耳定律，把U型管压力计校准下限伸至高真空（10-4）。 动态流导法校准系统利用动力学平衡，理论基础为理想条件下分子流流导，可建立真空标准10-10 近年出现利用热力学平衡原理建立真空标准：固态氢的饱和蒸汽压、氢-金属二元系平衡压力。 第八章真空计校准 真空计量器具的检定系统： 第八章真空计校准 真空计量器具的检定系统： 第八章真空计校准 测量不确定度：测量结果关联的一个参数，用于表征合理赋予被测量的值的分散性。意味着对测量结果可信性、有效性的怀疑程度或不肯定程度，是定量说明测量结果的质量的一个参数。范围和置信概率 真空计量器具的检定系统： 第八章真空计校准 真空计量器具的检定系统： 第八章真空计校准 真空计量器具的检定系统： 第八章真空计校准 静态膨胀法绝对校准系统： 静态膨胀法压力校准系统是克努曾于1910年提出的。这种校准系统适合于中、低真空计的校准，其校准精度较高，应用广泛。 但进入高真空（p＜10-2Pa）后，由于器壁的吸气与放气十分显著，需要设法减小其影响。 这种校准系统的特点是制作简单，操作方便，运算迅速简单，检定效率高，并且可以排除水银蒸汽对人的危害。 膨胀法校准的工作原理是基于波义耳定律，即在恒定的温度下一定质量的气体压力与其体积的乘积为一常数。 第八章真空计校准 静态膨胀法绝对校准系统 原理： 气源室1中充压力为p1校准气体，由标准真空计G2量出 。 校准室2抽气至低于校准压力下限2～3个数量级，略去校准室的本底压力对校准的影响。 每操作一次传递阀K4，气源室中的压力为p1、容积为传递容积Vs的气体输送到校准室 第一次膨胀后校准室压力： 第n次膨胀后校准室压力： 第八章真空计校准 静态膨胀法绝对校准系统： 注意事项： 略去了校准室本底压力； 气源室多次采样压力降； 系统表面的吸放气； 温度变化。 应尽量满足条件。 例子：Vs/V=10-4,校准压力范围10-1-10Pa. 第八章真空计校准 静态膨胀法绝对校准系统： 注意事项： 膨胀法适用气体：氮气、惰性气体等，要考虑气体的干燥性、吸附性、活性和泄漏等。 污染：如扩散泵反油的污染和反应等。 扩展量程：多级膨胀。 第八章真空计校准 动态流导法绝对校准系统： 动态流导法有时也称为动态流量法或小孔法校准，它是建立在气流连续性原理、分子流状态和等温条件基础上的。由于是动态校准，吸气和放气的影响很小。在分子流状态下，流导是结构几何尺寸的函数，与压力无关。其校准下限随真空获得和小流量测量水平而延伸。是目前超高真空和极高真空的切实可行的校准方法。 第八章真空计校准 动态流导法绝对校准系统： 原