真空比对标准装置性能研究及计量软件设计

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　　为研究真空比对标准装置的性能，减少真空计量过程的不确定度。通过实验对真空比对标准装置的极限真空度、漏率、动态稳定度和体积膨胀比进行了研究，分析了该装置的不确定度影响因素。针对标准装置仅能手动操作、真空规计量过程复杂、人工数据处理繁琐的情况，基于Labview　8.2开发平台，依据真空比对校准装置的基本工作原理和真空规检定/校准规程规范，开发了真空规检定/校准程序，覆盖了各种真空规的检定/校准，给出一种多个被检器并行计量的模块化结构，实现数据的自动处理，原始记录和证书的批量生成。
( ~" z; G0 }. o& E. C) e- }( t6 o  　　近30年来国内外在真空计量方面做了大量工作，真空比对装置作为工作标准得到广泛应用。真空比对标准装置用于真空度测量仪器的检定/校准，将态比对法、静态比对法和静态膨胀法三种方法复合在一套装置上，以满足拓宽量程的要求从而对真空规进行检定/校准。动态比对法是用面密封微调阀将一恒定的气体流量注入校准室中，当注入的气体和抽走的气体达到稳定的动平衡时，用二等标准电离真空计或磁悬浮转子真空计、被校真空计同时测量校准室中的压力，然后将所测得结果直接比对。静态比对法是当系统的本底满足要求后，关闭闸板阀，用微调阀将所需压力注入到校准室中，待校准室中的压力平衡后，用电容规和被校真空计同时测量校准室中的压力，然后将所测得结果直接比对。静态膨胀法是基于玻意尔-马略特定律，克努曾于1910年最早提出膨胀法压力校准系统的研究。真空计量的自动化是目前真空计量发展的方向，Labview是一种程序开发环境，由美国国家仪器(NI)公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境。近年来，由于Labview的便捷性在真空计量领域得到越来越广泛的应用。
  1、真空比对标准装置
  　　该装置原理图如图1所示，校准室采用不锈钢材质的球形容器，球形容器内最容易建立起均匀的分子流场，为了保证参考标准规和被校规面对相同的真空条件，校准室按对称结构设计，气体注入点和抽气口位于校准室的两个极点。校准室上标准CF35法兰接口用于接参考标准规和被校规等，它们位于与入口和出口连成的轴线相垂直的同一赤道平面内。
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0 J0 _* {9 U( X+ D  图1　真空比对标准装置原理图
  3、结论
- A2 }- [7 f- y" l  　　实验结果表明在300℃的温度下，连续运行15h后开始逐渐降温，经过4h的降温到38℃时，测得极限真空度为4.3×10-6Pa。在常温常压下，装置从开机到经过1h后，容器真空度为4.82×10-5 Pa。采用喷吹法检漏，各CF法兰接口处漏率均为10-11 Pa·m3/s量级，薄膜规接口处的漏率为2.0×10-10 Pa·m3/s。各实验点的动态稳定均小于1%；膨胀室体积为0.5ml时，平均体积膨胀比为4.717×10-5；膨胀室体积为5ml时，平均体积膨胀比为3.111×10-4。
, O* ?3 ]8 h& y# E( m3 ^, `/ h7 Y  　　该装置的检定/校准程序，具有很强的实用性和通用性，特别是针对真空计量中一次检定多个被检仪表情况。在基本信息的录入中可以避免很多人工重复的劳动；在数据处理过程中通过程序实现数据自动运算，自动判定给出结论，并按照一定的模式存储，从而有效的提高了劳动效率。依托程序框架和其中较通用的模块，可以较方便扩展到真空等计量专业的自动化检定/校准中。