宽量程真空规校准装置的性能研究

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1、第28卷第5期航天器环境工程20Ilfljl0JSPACE(’RAFTENVIRONMENTENGINEERING495宽量程真空规校准装置的性能研究宋瑞海，张书锋，王欢，贾军伟，田虎林(北京东方计苣测试研究所，北京100029)摘要：文章研制了一种新的真空规校准装置，复合采用了动态比对法，静态比对法和静态膨胀法，满足了拓宽量程的需求。该装置可以对量程在l×105—5×1酽Pa范围内的各类真空规进行校准，具有结构简单．操作方便．检定效率高，实用性强的特点，尤其适用于大量常规校准。装置本底压力、压力稳定度、静态膨胀容积比等主要技术指标符合国际标准化组织和国内有关真空标准的规定。关

2、键词：真空规；真空比对法；校准；标准中图分类号：TB77文献标识码：B文章编号：1673-1379(2011)05-0495-04DohlO．3969／j．issn．1673—1379．2011．05．0140引言随着航天科技的发展，对真窄计量工作的准确性和效率提出了更高要求。为了解决大量真窄规的校准任务，本文在分析国内外同类标准优缺点的基础上，研制了一台新的真卒规校准装置。该装置复合采用了动态比对法、静态比对法和静态膨胀法三种校准方法，实现了l×105～5x10。4Pa范围内真空计的校准，满足了型号的不同需要11I。l理论分析和结构设计深刻理解真空物理理论是设计真空系统的基础

3、。在真空系统中，气体分子流场的分布是进行压力测量、抽速测量及机械结构设计时必须考虑的一个重要因素。比对法真空校准装置设计的关键部分为校准室，校准室容器的形状、大小和容器中分子流场的分布情况直接关系到该校准装置的精度和稳定性121。为此，对容器内分子流场分布的情况进行了研究。在分布均匀、等温、各向同性的稀薄气体状态下，气体分子遵守麦克斯韦速度分布定律和余弦定律，压力值才有明显的物理意义。在球形容器中最适合于建立这种气体状态，但球形容器造价高，加工比较复杂。如果选用圆筒型容器，则要求筒长和筒径之比不大于4。在设计校准室的容积时，既要满足大于连接到该容器被检真空规总容积的20倍，又要

4、考虑容器不能太大，否则放气量大、抽气的时间长、计量测试的效率低。设计的该装置校准室容器总容积为22．4L，备有9个标准法兰接口，同时可接5个待校准的真空规。经过计算被接真空规的总容积为0．12L，远小于校准室的容积。2校准方法的研究根据目前的需要和现有的校准真空规的技术条件，我们拟定采用动态比对法、静态比对法、和静态膨胀法三种方法复合的方案。在高真空区域选用国产FB．1型二等标准电离真空规作为标准，该规的性能生产厂家已经给出大量的实验数据可作参考，在此不再赘述。在l×10五～5x104Pa压力范围内，采用动态比对法，标准选用成都仁华科技有限公司生产的BDJ．1型标准电离计或者M

5、KS公司的SRG．2CE磁悬浮转子真空规；在l×105～l×10_Pa压力范围内，采用静态比对法，以美国MKS公司的电容薄膜规Type670为标准进行测量；在l×102～l×lO之Pa压力范围内，采用静态膨胀法，其中采样的膨胀大体积大约为5mL，膨胀小体积为0．5mL，前级稳压瓶充气压力大约为l×105～2×103Pa，采用美国MKS公司的电容薄膜规PR4000进行测量。2．1动态比对法关闭旁通阀，分子泵通过插板阀和限流孔对校收稿日期：2010．08．23：修回日期：2011-09—29作者简介：宋瑞海(1983一)，男，硕士学位，主要从事真空计量测试技术研究。E-mail：s

6、rh0427@163．tom。496航天器环境工程第28卷准室不断抽气。由微调阀将前级稳压室中的气体引入到校准室，通过控制微调阀的开关或改变前级稳压室中的气体压力，可在校准室中建立稳定、均匀的动态平衡压力。接在校准室上的被校规与参考标准规的读数进行直接比对校准。这种方法分别以FB标准电离真空规和SRG．2CE磁悬浮转子真空规作为参考标准规，能用于对5×10之～l×104Pa压力范围内真空规的校准。2．2静态比对法当校准室抽至所需真空度后，关闭插板阀，打开旁通阀，由微调阀l向稳压室中充入适当压力的校准气体。然后关闭微调阀I，以接在校准室上的电容薄膜规为参考标准，对接在校准室上的被

7、校规进行比对校准。这种方法用于对l×105～1×10。1Pa压力范围内真空规的校准。2．3静态膨胀法关闭旁通阀和隔断阀；当校准室抽至极限真空后，关闭插板阀，由微调阀I向稳压室内充入所需压力为一的校准气体。先让采样小容积I或II通过三通球阀与稳压室相通，然后改变三通球阀的通气方向，使采样小容器中的校准气体等温膨胀到校准室中，从而在校准室产生所需的校准压力。两个采样小容器I和II的容积分别约为5mL和0．5mL，校准室的容积约为22．4L。这种方法能够用于lxl02--一lxl0之Pa压力范围内