真空比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)裝置性能分析及計(jì)量軟件設(shè)計(jì)

真空比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)裝置性能分析及計(jì)量軟件設(shè)計(jì)為研究真空比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)裝置的性能，減少真空計(jì)量過程的不確定度。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)真空比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)裝置的極限真空度、漏率、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定度和體積膨脹比開展了研究，分析了該裝置的不確定度影響因素。針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)裝置僅能手動(dòng)操作、真空規(guī)計(jì)量過程復(fù)雜、人工數(shù)據(jù)處理繁瑣的情況，基于Labview8.2開發(fā)平臺(tái)，依據(jù)真空比對(duì)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(gè)被檢器并行計(jì)量的模塊化構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)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(jì)量方面做了大量工作，真空比對(duì)裝置作為工作標(biāo)準(zhǔn)得到廣泛應(yīng)用。真空比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)裝置用于真空度測(cè)量儀器的檢定/校準(zhǔn)，將態(tài)比對(duì)法、靜態(tài)比對(duì)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(duì)真空規(guī)開展檢定/校準(zhǔn)。動(dòng)態(tài)比對(duì)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到達(dá)穩(wěn)定的動(dòng)平衡時(shí)，用二等標(biāo)準(zhǔn)電離真空計(jì)或磁懸浮轉(zhuǎn)子真空計(jì)、被校真空計(jì)同時(shí)測(cè)量校準(zhǔn)室中的壓力，然后將所測(cè)得結(jié)果直接比對(duì)。靜態(tài)比對(duì)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(jì)同時(shí)測(cè)量校準(zhǔn)室中的壓力，然后將所測(cè)得結(jié)果直接比對(duì)。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(jì)量的自動(dòng)化是目前真空計(jì)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(jì)量領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。

1、真空比對(duì)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(duì)相同的真空條件，校準(zhǔn)室按對(duì)稱構(gòu)造設(shè)計(jì)，氣體注入點(diǎn)和抽氣口位于校準(zhǔn)室的兩個(gè)極點(diǎn)。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(duì)標(biāo)準(zhǔn)裝置原理圖

3、結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明在300℃的溫度下，連續(xù)運(yùn)行15h后開始逐漸降溫，經(jīng)過4h的降溫到38℃時(shí)，測(cè)得極限真空度為4.3×10-6Pa。在常溫常壓下，裝置從開機(jī)到經(jīng)過1h后，容器真空度為4.82×10-5Pa。采用噴吹法檢漏，各CF法蘭接口處漏率均為10-11Pa·m3/s量級(jí)，薄膜規(guī)接口處的漏率為2.0×10-10Pa·m3/s。各實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定均小于1%；膨脹室體積為0.5ml時(shí)，平均體積膨脹比為4.717×10-5；膨脹室體積為5ml時(shí)，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(qiáng)的實(shí)用性和通用性，特別是針對(duì)真空計(jì)量中一次檢定多個(gè)被檢儀表情況。在基本信息的錄入中可以防止很多人工重復(fù)的勞動(dòng)；在數(shù)據(jù)處理過程中通過程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)運(yùn)算，自動(dòng)判定給出結(jié)論，并按