真空比對標(biāo)準(zhǔn)裝置性能研究及計量軟件設(shè)計

　　為研究真空比對標(biāo)準(zhǔn)裝置的性能，減少真空計量過程的不確定度。通過實驗對真空比對標(biāo)準(zhǔn)裝置的極限真空度、漏率、動態(tài)穩(wěn)定度和體積膨脹比進行了研究，分析了該裝置的不確定度影響因素。針對標(biāo)準(zhǔn)裝置僅能手動操作、真空規(guī)計量過程復(fù)雜、人工數(shù)據(jù)處理繁瑣的情況，基于Labview　8.2開發(fā)平臺，依據(jù)真空比對校準(zhǔn)裝置的基本工作原理和真空規(guī)檢定/校準(zhǔn)規(guī)程規(guī)范，開發(fā)了真空規(guī)檢定/校準(zhǔn)程序，覆蓋了各種真空規(guī)的檢定/校準(zhǔn)，給出一種多個被檢器并行計量的模塊化結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動處理，原始記錄和證書的批量生成。

　　近30年來國內(nèi)外在真空計量方面做了大量工作，真空比對裝置作為工作標(biāo)準(zhǔn)得到廣泛應(yīng)用。真空比對標(biāo)準(zhǔn)裝置用于真空度測量儀器的檢定/校準(zhǔn)，將態(tài)比對法、靜態(tài)比對法和靜態(tài)膨脹法三種方法復(fù)合在一套裝置上，以滿足拓寬量程的要求從而對真空規(guī)進行檢定/校準(zhǔn)。動態(tài)比對法是用面密封微調(diào)閥將一恒定的氣體流量注入校準(zhǔn)室中，當(dāng)注入的氣體和抽走的氣體達到穩(wěn)定的動平衡時，用二等標(biāo)準(zhǔn)電離真空計或磁懸浮轉(zhuǎn)子真空計、被校真空計同時測量校準(zhǔn)室中的壓力，然后將所測得結(jié)果直接比對。靜態(tài)比對法是當(dāng)系統(tǒng)的本底滿足要求后，關(guān)閉閘板閥，用微調(diào)閥將所需壓力注入到校準(zhǔn)室中，待校準(zhǔn)室中的壓力平衡后，用電容規(guī)和被校真空計同時測量校準(zhǔn)室中的壓力，然后將所測得結(jié)果直接比對。靜態(tài)膨脹法是基于玻意爾-馬略特定律，克努曾于1910年最早提出膨脹法壓力校準(zhǔn)系統(tǒng)的研究。真空計量的自動化是目前真空計量發(fā)展的方向，Labview是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器(NI)公司研制開發(fā)的，類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境。近年來，由于Labview的便捷性在真空計量領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。

1、真空比對標(biāo)準(zhǔn)裝置

　　該裝置原理圖如圖1所示，校準(zhǔn)室采用不銹鋼材質(zhì)的球形容器，球形容器內(nèi)最容易建立起均勻的分子流場，為了保證參考標(biāo)準(zhǔn)規(guī)和被校規(guī)面對相同的真空條件，校準(zhǔn)室按對稱結(jié)構(gòu)設(shè)計，氣體注入點和抽氣口位于校準(zhǔn)室的兩個極點。校準(zhǔn)室上標(biāo)準(zhǔn)CF35法蘭接口用于接參考標(biāo)準(zhǔn)規(guī)和被校規(guī)等，它們位于與入口和出口連成的軸線相垂直的同一赤道平面內(nèi)。

圖1　真空比對標(biāo)準(zhǔn)裝置原理圖

3、結(jié)論

　　實驗結(jié)果表明在300℃的溫度下，連續(xù)運行15h后開始逐漸降溫，經(jīng)過4h的降溫到38℃時，測得極限真空度為4.3×10^-6Pa。在常溫常壓下，裝置從開機到經(jīng)過1h后，容器真空度為4.82×10^-5 Pa。采用噴吹法檢漏，各CF法蘭接口處漏率均為10^-11 Pa·m³/s量級，薄膜規(guī)接口處的漏率為2.0×10^-10 Pa·m³/s。各實驗點的動態(tài)穩(wěn)定均小于1%；膨脹室體積為0.5ml時，平均體積膨脹比為4.717×10^-5；膨脹室體積為5ml時，平均體積膨脹比為3.111×10^-4。

　　該裝置的檢定/校準(zhǔn)程序，具有很強的實用性和通用性，特別是針對真空計量中一次檢定多個被檢儀表情況。在基本信息的錄入中可以避免很多人工重復(fù)的勞動；在數(shù)據(jù)處理過程中通過程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)自動運算，自動判定給出結(jié)論，并按照一定的模式存儲，從而有效的提高了勞動效率。依托程序框架和其中較通用的模塊，可以較方便擴展到真空等計量專業(yè)的自動化檢定/校準(zhǔn)中。