基于LabVIEW 的吸氣劑吸氣性能定容測試系統(tǒng)
圖形化編程語言LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)，用于一種吸氣劑吸氣性能定容測試系統(tǒng)。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，在氣體體積與摩爾量一定時，氣體壓強隨氣體溫度的變化而變化，從而影響吸氣劑性能的測試。由此，設(shè)計了一種溫度測量電路，提出了基于理想氣體狀態(tài)方程的溫度補償算法，實現(xiàn)了壓強的溫度補償。以吸氣劑吸氣性能定容測試系統(tǒng)為平臺，測試結(jié)果表明，該系穩(wěn)定可靠、簡單實用、擁有友好的人機交互界面，具有溫度補償功能；該溫度補償方法正確可行，效果良好，很好的去除了溫度對壓強的影響，從而吸氣劑性能測試更加準(zhǔn)確可靠。
LabVIEW 是基于數(shù)據(jù)流編程概念的圖形化軟件開發(fā)環(huán)境，是最容易的軟件開發(fā)環(huán)境之一。近些年來，LabVIEW 在測試領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)成為測試領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛與最有前途的軟件開發(fā)平臺之一，廣泛應(yīng)用于航空、航天、通信、汽車、電子半導(dǎo)體與生物醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域。LabVIEW 開發(fā)功能高效、通用；可重用性高、界面友好；支持多種儀器與數(shù)采硬件驅(qū)動。LabVIEW的串口通信功能模塊夠方便、可靠地實現(xiàn)串口通信。
吸氣劑是能有效地吸著某些（種）氣體或蒸氣，主要用來清除電真空器件排氣后存在的或器件工作時產(chǎn)生的殘余氣體的專用材料或裝置的通稱。吸氣劑廣泛應(yīng)用于電真空器件，如各種電子管、離子管、電子束管、電光源以及中子管、各種粒子加速器、色譜儀、氣體激光器。吸氣劑性能主要由吸氣量和吸氣速率表征，吸氣量表征了吸氣劑的吸氣能力。吸氣劑的性能直接影響電真空器件的性能和使用壽命。因此，吸氣劑性能的優(yōu)劣和選擇顯得尤為重要。在實際生產(chǎn)中，吸氣劑的選擇和更換直接影響生產(chǎn)成本和工藝。因此，吸氣劑的選擇和更換必須科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，需要一種測試吸氣劑性能的工具，此工具要實用方便，易操作，最好能做到圖文并茂，讓人一目了然。吸氣劑性能測試方法包括定容法和定壓法，定容法，又稱靜態(tài)法，簡單的測量裝置如圖1 所示。定容法的吸氣量求算比較簡單，就是氣體壓強變化值和氣體容積的乘積，從而本文選擇定容法測試吸氣劑性能。
圖1 靜態(tài)法測試原理
在實際應(yīng)用中，我們主要關(guān)心吸氣劑的吸氣量。在定容法中，吸氣量等于真空系統(tǒng)壓強變化量與該系統(tǒng)容積的乘積。因此，吸氣劑性能的測試歸結(jié)為實時測試真空系統(tǒng)的壓強值。對于壓強測量，復(fù)合真空計與程控真空計的發(fā)展，大大拓寬了壓強測量范圍，前者能達(dá)到10-3~10-4 Pa 量級，而后者能達(dá)到10-9~10-10 Pa 量級，廣泛應(yīng)用在超真空系統(tǒng)中，進(jìn)行壓強探測顯示。由于它們主要是用來探測系統(tǒng)的真空度，因此它們只顯示即時的壓強。但是，對于記錄與觀測系統(tǒng)整個工作過程的壓強變化，它們不與計算機進(jìn)行通信連接，不可能做到這點。
基于上述問題，為了滿足吸氣劑性能測試工具的需要，本文設(shè)計了一種基于LabVIEW 的吸氣劑吸氣性能定容測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分發(fā)揮了LabVIEW 圖形化和串口通信功能模塊，具有友好的人機交互界面，同時在線顯示和記錄壓強—時間曲線和溫度—時間曲線，克服了只顯示即時壓強的缺點。
由理想氣體狀態(tài)方程可知，在氣體體積與摩爾量不變的情況下，氣體壓強隨氣體溫度變化而變化。另外，吸氣劑性能測試實驗一般需要兩到三天的時間，在這期間，溫度的變化不可避免的影響定容測試吸氣量。
考慮到這點，本文設(shè)計了一種溫度測量電路，提出了基于理想氣體狀態(tài)方程的溫度補償算法，從而基本消除了溫度對壓強的影響，保證了吸氣劑吸氣量測試的準(zhǔn)確可靠，能提高吸氣劑性能測試準(zhǔn)確性和可靠性。本文還以吸氣劑吸氣性能定容測試系統(tǒng)為實驗平臺，進(jìn)行了兩個實驗，對該系統(tǒng)與其溫度補償?shù)男ЧM(jìn)行測試驗證。
5、結(jié)論
實驗結(jié)果表明，本文設(shè)計的溫度補償正確可行，很好地去除了溫度對壓強的影響，使吸氣劑吸氣量的測試更加準(zhǔn)確可靠，對吸氣劑的研究有一定的作用。
本文設(shè)計的吸氣劑吸氣性能定容測試系統(tǒng)能穩(wěn)定的運行，達(dá)到了測試工具所需要的特征，具有友好的用戶界面，操作方便、實用，提供大量有用信息。
另外，由于Pt1000 是貼在真空系統(tǒng)氣體管道上的，不能直接測量系統(tǒng)內(nèi)氣體溫度，造成溫度測量有一定的延時，外界溫度通過管道傳遞到氣體有一定的時間，給溫度補償帶來不便，因此在真空系統(tǒng)中，除了壓強傳感器，還需要加上溫度傳感器，如此，測量更加準(zhǔn)確可靠。
