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    正壓漏孔校準安裝的優化設計

    正壓漏孔校準安裝的優化設計
       針斗眼前正壓漏孔校準作業中存在的測量上限指標低、測量不確定度大等問題,提出了正壓漏孔校準安裝的優化設計步驟。采納非凡設計,將定容室的體積減小到10mL以次,升高了氣體累計工夫,蔓延了測量上限。采納主、被動相聯合的候溫步驟普及候溫精度,使得測量零碎熱度變遷在校準工夫內小于0.02K,減小了熱度漂移引入的虛流量及測量不確定度。在恒壓法正壓漏孔校準步驟中,提出采納直徑小于1mm的精細粗活塞及實用的動密封構造,能夠將測量上限蔓延到10-7Pa·m3/s量級。經過之上步驟,可使正壓漏孔校準安裝的測量上限優于5×10-7Pa·m3/s,不確定度小于5%,同聲存在較高的作業效率。
       眼前我國正壓漏孔校準作業還面臨以次問題:①使不得對漏率值在10-7Pa·m3/s量級及以次的正壓漏孔繼續準確校準;②校準工夫較長,正常狀況下,校準一支小漏率正壓漏孔須要7天工夫,校準效率低;③測量不確定度大,校準上限的測量不確定度在15%~30%左右。
       為此,本輿論在定容式正壓漏孔校準安裝的鉆研教訓根底上,利用眼前正在鉆研和設計的恒壓式正壓漏孔校準安裝的有關技能,提出了對正壓漏孔校準安裝繼續優化設計的筆錄和步驟,而且該署設計步驟對定容式和恒壓式校準安裝都是實用的,以期進一步普及我國正壓漏孔校準安裝的設計水祥和校準品質。1、校準安裝原理及校準步驟
       校準安裝由供氣和穩壓零碎,抽氣零碎、校準零碎、候溫零碎和測量與掌握零碎等五全體組成,圖1為安裝原理圖,圖中虛線框內的全體擱置在候溫箱中。校準安裝既可采納定容法也可采納恒壓法來校準正壓漏孔。
    1,11,30.庫容地膜規(CDG)2,3,6,8,9,10,12,13,15,17,19,23,24,25閥門4,5,7.氣瓶14.分子泵16,20.規范體積18,29.定容室21.電磁閥22.正壓漏孔26.電泵27.伺服組織28.變容室及鞲鞴
    圖1校準安裝原理圖
       供氣和穩壓零碎由低壓氣瓶、工業氣壓氣瓶、閥門、庫容地膜規等組成,重要為正壓漏孔的出口端提供高于2個大氣壓的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,能夠對供氣零碎和校準零碎的彈道、變容室及兩個規范體積抽真空,以滿足校準務求。校準零碎由正壓漏孔、定容室、規范體積、庫容薄模規、變容室及鞲鞴、電機等組成,通體擱置在候溫箱內維持候溫,是正壓漏孔校準安裝的中心全體,承當著正壓漏孔的校準使命。候溫零碎為里外兩層候溫箱組成,為校準零碎提供候溫保障。測量與掌握零碎的由工控機、數據搜羅卡、熱電阻變送模塊、電機掌握卡、伺服零碎等組成,采納LABVIEW虛構儀器家伙開發測控硬件,實現平動組織的靜止掌握、鞲鞴靜止進度及挪動間隔的劃算、庫容地膜規的數據搜羅、測量后果的主動劃算及銷毀等性能。校準安裝能夠采納定容法和兩種恒壓法(PID掌握、壓力微弱穩定掌握)來提供和測量流量,定容法的測量規模是(5×10-7~5×10-3)Pa·m3/s,PID恒壓掌握法的測量規模為(1×10-6~5×10-5)Pa·m3/s,壓力微弱穩定掌握法的流量測量規模為(4×10-7~2×10-5)Pa·m3/s,其測量上限的正確性重要受到熱度變遷的莫須有。
       對于校準安裝的詳盡構造設計、測量步驟及測量規模等思忖到真空技能網的有另文講解,那里就不復詳盡說明。2、校準安裝的優化設計
       在總體設計的根底上,針斗眼前正壓漏孔校準作業中存在的測量上限指標低、測量不確定度大等問題,對正壓漏孔校準安裝提出了優化設計步驟,該署步驟也是正壓漏孔校準安裝設計中應思忖的中心問題,尤其不值關注。2.1、定容室的優化設計
       定容室的體積大小間接關系到氣體累計間的長短,以及定容室壓力變遷的快慢,是普及正壓校準效率和測量上限的要害成分。依據實踐劃算和海外文獻,定容室的體積應小于10mL為佳,如德國PTB恒壓式正壓漏孔校準安裝定容室為7.8mL。我站2000年研制的正壓漏孔校準安裝定容室為33mL,定容法測量上限在10-6Pa·m3/s因為定容室要聯接正壓漏孔,壓力測量儀器(正常為差壓式庫容地膜規),充氣接口(為定容室充1個大氣壓N2氣),尤其是在恒壓法校正點還要聯接鞲鞴及配系電機,因而須要較大的內部裝置空間,這就與減小定容室的體積產生了抵觸,正常的做法是優化彈道設計,減小聯接彈道的長短。依據理論設計和劃算,這種狀況下定容室體積最小只能設計到15mL左右,而且還不含與正壓漏孔的聯接體積以及庫容地膜規本身的彈道體積,使不得滿足務求。為此,咱們提出了如次的優化設計步驟,其構造如圖2所示:用不銹鋼制作外型為正方體的變容室主體,在變容室主省外部開一個截面直徑小于2mm的圓柱體孔,將用來裝置壓力計、正壓漏孔和鞲鞴的聯接彈道按設計需要鉚接在變容室主體上,且聯接彈道與圓柱體孔外部連通,在庫容地膜規的彈道及其它規范聯接彈道(內徑4.3mm)中擱置直徑4mm的實心不銹鋼圓柱體進一步升高彈道體積。
    1,10.螺絲母2,9.規范彈道3.變容室主體4.變容室內孔5鞲鞴卡套接頭6,8.內孔通道7.檔板
    圖2定容室構造
       這種步驟的長處是在無效增大變容室里面積的根底上減小了變容室的外部體積,能夠使正壓漏孔漏率的測量上限擴大到10-7Pa·m3/s及以次,況且為正壓漏孔、壓力計、鞲鞴及掌握電機的裝置提供了充足的空間,普及了設計的靈敏性。依據設計和實踐劃算,定容室的體積在6mL左右,再思忖到聯接正壓漏孔時附加的1~2mL體積,某個體積值還是比擬現實的。
     

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