测量装置

真空漏孔校准方法比较

发布时间:2023/11/16 13:38:09   
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泄漏检测技术广泛应用于航空航天、航空、电子工业、高能物理、核工业等领域。氦气质谱检漏仪通常用于检漏,氦气质谱检漏仪需要用真空检漏校准。因此,需要建立真空泄漏校准装置对其进行校准。近20年来,国内外在真空泄漏校准方面做了大量的研究工作,建立了一系列的真空泄漏校准装置。根据工作原理的不同,主要分为定容法、定压法、检漏仪比较法、四极质谱仪比较法、定容分流法和定导法。

真空泄漏校准方法的比较

定容法是将真空泄漏泄漏的气体引入已知体积的定容室,通过测量定容室内气体压力的变化来计算泄漏率。它是一种直接校准真空泄漏的方法。这种方法需要一个特殊的标准体积来测量每个定容室的体积。每次校准真空泄漏时,都需要重新测量连接器的体积,工作过程比较复杂。由于标定过程是静态的,材料泄漏气体对标定结果影响较大,材料表面处理过程严格,标定下限受到限制,因此定容法只适用于标定泄漏率较大的泄漏。

恒压法是用四极质谱仪将恒压流量计提供的气体流量与真空泄漏产生的泄漏率进行比较,从而得到真空泄漏的泄漏率值。恒压校准装置的核心是恒压流量计。恒压流量计是在变体积腔内气体压力恒定的情况下测量体积变化,从而得到气体流量。该装置的校准范围由恒压流量计的测量范围决定。目前国际上的流量计结构有波纹管压缩式和活塞杆推式两种类型:德国的波纹管经过一年的试验,是众多波纹管中比较理想的一种;国防科学技术工业委第一个真空计量站是通过电机驱动活塞杆压缩油液工作的。一般情况下,恒压真空泄漏校准装置结构复杂,研制成本高,需要自动控制和精密加工方面的知识和人员,难以大批量校准。恒压法虽然标定不确定度小,但流量标定的下限不能满足大多数泄漏的泄漏率范围。

检漏仪的比较法是将泄漏率已知的真空泄漏作为参考标准,用检漏仪将参考标准的流量与待校准真空泄漏的气体流量进行比较,从而得到待校准真空泄漏的泄漏率值。由于检漏仪稳定性差,真空泄漏,检漏仪的灵敏度和线性度不能保证,因此该方法的测量下限不能满足要求,测量不确定度大。一般用于工业现场测量,但不适用于真空测量部门对真空泄漏进行校准。

四极质谱仪比例法与检漏仪比例法相似,不同之处是流量比例仪用四极质谱仪代替检漏仪,还要求以泄漏率已知的真空泄漏作为参考标准。四极质谱仪虽然分辨率高,测量极限低,但稳定性和线性度较差。四极质谱仪计量特性的研究是目前国际上尚未完全解决的难题,校准结果并不令人信服。

定容分流法是一种扩展定容法下限的方法。它是在定容流量计向外提供流量和一定比例的流量分流后,用四极质谱仪作为比较器校准真空泄漏的一种方法。该方法系统复杂,中间环节多。它需要定容流量计,分流系统,精确测量分流比。此外,虽然考虑了四极质谱仪的非线性效应,但不能完全消除。

固定电导法是用四极质谱仪将通过已知电导孔的气体与从真空泄漏处流出的气体进行比较,从而得到真空泄漏的泄漏率。小孔是用机械、激光等加工方法制成的。孔板电导的大小可以用固定流量计或定压流量计精确测量。通过孔板的气体流量等于调压室内的气体压力与相应孔板电导的乘积。通过调节稳压室中的气体压力,可以很容易地调节通过小孔的气体流量,使其与待校准真空泄漏的泄漏率相同或非常接近,从而避免四极质谱仪的非线性影响。该方法简单实用,易于实现,标定范围宽,测量不确定度小。



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