恒壓法校準(zhǔn)正壓漏孔的測(cè)量不確定度評(píng)定
為評(píng)定恒壓法校準(zhǔn)正壓漏孔的測(cè)量不確定度，建立恒壓法正壓漏孔校準(zhǔn)結(jié)果測(cè)量不確定度評(píng)定的數(shù)學(xué)模型，分析不確定度各影響分量及其靈敏系數(shù)，由恒壓法校準(zhǔn)正壓漏孔的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定及B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定，計(jì)算出恒壓法校準(zhǔn)正壓漏孔的相對(duì)擴(kuò)展不確定度，并通過實(shí)驗(yàn)給出恒壓法校準(zhǔn)正壓漏孔的測(cè)量不確定度評(píng)定示例。
引言
隨著科學(xué)的不斷進(jìn)步，正壓漏孔已經(jīng)越來越廣泛的應(yīng)用于航天、航空、制冷、汽車等行業(yè)和領(lǐng)域，各行業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展與高可靠性的要求對(duì)正壓漏孔校準(zhǔn)準(zhǔn)確度的要求不斷提高。
目前，國(guó)內(nèi)外均開展了正壓漏孔校準(zhǔn)技術(shù)研究工作，如國(guó)外的德國(guó)物理技術(shù)研究院(PTB)、瑞士BALZERS公司、美國(guó)材料與測(cè)試學(xué)會(huì)(ASTM)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(ECS)，以及國(guó)內(nèi)的中國(guó)計(jì)量院、上海計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所、航天科技集團(tuán)一院、清華大學(xué)、蘭州空間技術(shù)物理研究所等單位，在正壓漏孔校準(zhǔn)裝置研制及校準(zhǔn)方法研究方面開展了大量研究，并對(duì)正壓漏孔校準(zhǔn)測(cè)量不確定度進(jìn)行了評(píng)定。
測(cè)量不確定度是正壓漏孔校準(zhǔn)結(jié)果的組成部分，采用恒壓法校準(zhǔn)正壓漏孔，與國(guó)內(nèi)外其他研究機(jī)構(gòu)相比，在延伸正壓漏孔下限的同時(shí)，降低了正壓漏孔校準(zhǔn)的測(cè)量不確定度。按照J(rèn)JF1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》的要求，評(píng)定恒壓法校準(zhǔn)正壓漏孔的測(cè)量不確定度。
1、恒壓法正壓漏孔校準(zhǔn)原理及裝置
恒壓法校準(zhǔn)正壓漏孔的原理是：在一定溫度下，將正壓漏孔流出的校準(zhǔn)氣體引入到變?nèi)菔抑�，通過活塞移動(dòng)改變變?nèi)菔业娜莘e，使變?nèi)菔覂?nèi)氣體壓力保持恒定，測(cè)量變?nèi)菔覊毫�、變�(nèi)菔胰莘e變化量及測(cè)量時(shí)間，計(jì)算出正壓漏孔漏率。
恒壓法正壓漏孔校準(zhǔn)裝置原理圖如圖1所示，通過恒溫等措施，采用恒壓法校準(zhǔn)正壓漏孔，抽氣系統(tǒng)將校準(zhǔn)裝置壓力抽至100 Pa以下，向變?nèi)菔遗c參考室中充入所需壓力的氣體，絕對(duì)式電容薄膜真空計(jì)測(cè)量初始?jí)毫�，差壓式電容薄膜真空�?jì)測(cè)量變?nèi)菔抑械膲毫ψ兓?/p>
圖1 正壓漏孔校準(zhǔn)裝置原理圖
1、11. 絕對(duì)式電容薄膜真空計(jì);2、3、6、8、9、10、12、13、17、19、23、24、25、31. 閥門;4、5、7. 氣瓶;14. 分子泵;15. 針閥;16、20. 標(biāo)準(zhǔn)容積(0.1L，1L);18. 定容室1;21. 電磁閥;22. 正壓標(biāo)準(zhǔn)漏孔;26. 機(jī)械泵;27. 電機(jī)及平動(dòng)機(jī)構(gòu);28. 變?nèi)菔壹盎钊?29. 定容室2;30. 差壓式電容薄膜真空計(jì)。
該裝置可以實(shí)現(xiàn)定容法和恒壓法兩種校準(zhǔn)方法，恒壓法的校準(zhǔn)范圍為5×10-8～5×10-6 Pa·m3/s，相對(duì)擴(kuò)展不確定度不大于10%，取k=2。
2、小結(jié)
通過采用恒壓法校準(zhǔn)5×10-8～5×10-6 Pa·m3/s內(nèi)三支不同量級(jí)的正壓漏孔，對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行了不確定度評(píng)定，發(fā)現(xiàn)由于采用恒壓法校準(zhǔn)正壓漏孔時(shí)，B類不確定度評(píng)定結(jié)果較小，正壓漏孔漏率的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定為恒壓法校準(zhǔn)正壓漏孔測(cè)量不確定度的主要來源，特別是校準(zhǔn)裝置本底的測(cè)量不確定度基本上可以忽略，因此采用一些措施減小正壓漏孔校準(zhǔn)的A類測(cè)量不確定度是降低恒壓法校準(zhǔn)正壓漏孔的測(cè)量不確定度，提高正壓漏孔校準(zhǔn)準(zhǔn)確度的最主要方式。
