定容法測量小孔流導(dǎo)測量裝置

2009-03-10 郭美如 蘭州物理研究所

        小孔流導(dǎo)的大小不僅取決于小孔的大小、形狀、厚度等幾何尺寸,而且還取決于通過小孔的氣體成分與氣體的流動狀態(tài)。在分子流條件下,對于確定的氣體來說,小孔流導(dǎo)值是恒定的; 當(dāng)進(jìn)氣壓力偏離分子流時,小孔的流導(dǎo)就隨進(jìn)氣壓力的不同而不同。

        對于形狀規(guī)則小孔的流導(dǎo)可以通過理論計算得到, 對于尺寸無法準(zhǔn)確測量的小孔, 其流導(dǎo)只能通過實(shí)驗(yàn)的方法測量得到,測量方法通常有恒壓法和定容法。恒壓法測量中,恒壓式流量計根據(jù)變?nèi)菔遗c參考室之間的差壓式電容薄膜規(guī)采集差壓信號, 計算機(jī)根據(jù)此差壓信號, 調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速, 使活塞以相應(yīng)的速度向變?nèi)菔抑型七M(jìn),從而改變變?nèi)菔业捏w積,以保持變?nèi)菔遗c參考室之間的壓差盡可能的小,從而保證了變?nèi)菔抑械膲毫愣。為了確保活塞有一定的運(yùn)動速度,變?nèi)菔殷w積要盡量小。實(shí)際測量過程中,小孔連接體積要計入變?nèi)菔抑?當(dāng)連接體積太大時,就不能用恒壓法測量, 而只能用定容法測量小孔流導(dǎo)。

        定容法測量小孔流導(dǎo)裝置的工作原理如圖1所示。主要由抽氣系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、測量系統(tǒng)組成。抽氣系統(tǒng)用于對真空室、標(biāo)準(zhǔn)體積和各個管道及接頭抽真空,真空室的極限真空度可達(dá)10-8 Pa, 管道真空度可達(dá)10-4Pa。供氣系統(tǒng)提供99. 99% 高純度的He氣, 可用于接頭體積的測量和小孔流導(dǎo)的測量。測量系統(tǒng)由1L標(biāo)準(zhǔn)體積和測量壓力的真空計組成,1L標(biāo)準(zhǔn)體積經(jīng)過中國計量科學(xué)研究院計量, 體積為9. 9932×10-4 m3,合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.1%,絕壓式電容薄膜規(guī)測量絕對壓力, 差壓式電容薄膜規(guī)精確測量壓力的變化量。

定容法測量小孔流導(dǎo)裝置

 

1.真空室 2.電離真空規(guī) 3, 6, 8, 9, 11, 13, 16, 18, 20. 隔斷閥 4, 14.分子泵 5, 15.機(jī)械泵 7.待測流導(dǎo)小孔 10.1L標(biāo)準(zhǔn)體積 12. FS133Pa 差壓式電容薄膜規(guī) 17. He氣瓶 19. FS133Pa絕壓式電容薄膜規(guī) 21.FS133kPa 絕壓式電容薄膜規(guī)

圖1 定容法測量小孔流導(dǎo)裝置工作原理圖