专利名称：一种采用定容法测量小孔流导装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种采用定容法测量小孔流导装置及方法，属于真空技术领域。
背景技术：
小孔流导的大小不仅取决于小孔的大小、形状、厚度等几何尺寸，而且还取决于通过小孔的气体成分与气体的流动状态。在分子流条件下，对于确定的气体来说，小孔流导值是恒定的；当进气压力偏离分子流时，小孔的流导就随进气压力的不同而不同。对于形状规则小孔的流导可以通过理论计算得出，对于尺寸无法准确测量的小孔，其流导只能通过实验的方法测量得到，测量方法通常有恒压法和定容法。恒压法测量中，恒压式流量计根据变容室与参考室之间的差压式电容薄膜规采集差压信号，计算机根据此差压信号，调节电机转速，使活塞以相应的速度向变容室中推进，从而改变变容室的体积，以保持变容室与参考室之间的压差尽可能的小，从而保证了变容室中的压力恒定。为了确保活塞有一定的运动速度，变容室体积要尽量小，实际测量过程中，小孔连接体积要计入变容室中，当连接体积太大时，就不能用恒压法测量，而只能用定容法测量小孔流导。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用定容法测量小孔流导装置及方法，该方法避免了因连接体积太大而不能测量小孔流导的问题，且测量小孔流导的不确定度仅为1.1%。本发明的目的由以下技术方案实现一种采用定容法测量小孔流导装置，所述装置包括真空室、电离真空规、第一阀门、第一分子泵、第一机械泵、第二阀门、待测流导小孔、第三阀门、第四阀门、标准容器、第五阀门、第一电容薄膜规、第六阀门、第二分子泵、第二机械泵、第七阀门、气瓶、第八阀门、 第二电容薄膜规；待测流导小孔与第二阀门并联，且待测流导小孔一端与真空室连接，真空室通过第一阀门与第一分子泵的一端相连，第一分子泵的另一端与第一机械泵连接，电离真空规安装在真空室上；待测流导小孔的另一端通过第三阀门与第一电容薄膜规连接，第一电容薄膜规与第五阀门并联，标准容器通过第四阀门与第三阀门和第一电容薄膜规之间的管道连接；第一电容薄膜规的另一端通过第八阀门与第二电容薄膜规连接；第二分子泵的一端通过第六阀门与第一电容薄膜规和第八阀门之间的管道连接，第二分子泵的另一端与第二机械泵连接；气瓶通过第七阀门与第一电容薄膜规和第八阀门之间的管道连接。其中，第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门和第八阀门为真空阀门；第一电容薄膜规为差压式电容薄膜规；第二电容薄膜规为绝压式电容薄膜规；一种采用定容法测量小孔流导方法，所述方法步骤如下(一 )根据气体等温膨胀原理测量定容室体积V 所述定容室体积V是指第二阀门、第四阀门、第五阀门、待测流导小孔以及第一电容薄膜规之间的体积；1)打开第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门和第八阀门，再开启第一机械泵、第二机械泵、第一分子泵和第二分子泵，使两个机械泵和分子泵开始工作，对真空室、标准容器以及各连接管道抽成真空状态，使本底压力小于IXlO-3I^ ；标准容器体积为Vtl ；2)当电离真空规的读数小于5X 10-6 时，对第一电容薄膜规、第二电容薄膜规调零；然后关闭第二阀门、第四阀门、第六阀门，打开第七阀门，往管道内充入IOOPa的单一气体，用第二电容薄膜规读数；然后关闭第七阀门、第五阀门，再打开第六阀门，使第一电容薄膜规的右端抽成真空，第一电容薄膜规测量的压力为Po ；3)迅速打开第四阀门，让气体膨胀到标准容器中，此时，第一电容薄膜规测量压力为P ；4)定容室体积V用公式
权利要求
1.一种采用定容法测量小孔流导装置，其特征在于所述装置包括真空室(1)、电离真空规(2)、第一阀门(3)、第一分子泵(4)、第一机械泵(5)、第二阀门(6)、待测流导小孔 (7)、第三阀门(8)、第四阀门(9)、标准容器(10)、第五阀门(11)、第一电容薄膜规(12)、 第六阀门(13)、第二分子泵(14)、第二机械泵(15)、第七阀门(16)、气瓶(17)、第八阀门 (18)、第二电容薄膜规(19)；其中，待测流导小孔(7)与第二阀门(6)并联，且待测流导小孔(7) —端与真空室⑴ 连接，真空室(1)通过第一阀门( 与第一分子泵(4)的一端相连，第一分子泵(4)的另一端与第一机械泵(5)连接，电离真空规(2)安装在真空室(1)上；待测流导小孔(7)的另一端通过第三阀门(8)与第一电容薄膜规(12)连接，第一电容薄膜规(12)与第五阀门(11) 并联，标准容器(10)通过第四阀门(9)与第三阀门⑶和第一电容薄膜规(12)之间的管道连接；第一电容薄膜规(1 的另一端通过第八阀门(18)与第二电容薄膜规(19)连接； 第二分子泵(14)的一端通过第六阀门(1 与第一电容薄膜规(1 和第八阀门(18)之间的管道连接，第二分子泵(14)的另一端与第二机械泵(1 连接；气瓶(17)通过第七阀门 (16)与第一电容薄膜规(12)和第八阀门(18)之间的管道连接。
2.根据权利要求1所述的一种采用定容法测量小孔流导装置，其特征在于所述第一阀门(3)、第二阀门(6)、第三阀门(8)、第四阀门(9)、第五阀门(11)、第六阀门(13)、第七阀门(16)和第八阀门(18)为真空阀门；第一电容薄膜规(12)为差压式电容薄膜规；第二电容薄膜规(19)为绝压式电容薄膜规。
3.根据权利要求1所述的一种采用定容法测量小孔流导装置的测量方法，其特征在于所述测量方法步骤如下(一)根据气体等温膨胀原理测量定容室体积V所述定容室体积V是指第二阀门(6)、第四阀门(9)、第五阀门(11)、待测流导小孔(7) 以及第一电容薄膜规(1 之间的体积；1)打开第一阀门(3)、第二阀门(6)、第三阀门(8)、第四阀门(9)、第五阀门(11)、第六阀门(13)和第八阀门(18)，再开启第一机械泵(5)、第二机械泵(15)、第一分子泵(4)和第二分子泵(14)，使两个机械泵和分子泵开始工作，对真空室(1)、标准容器(10)以及各连接管道抽成真空状态，使本底压力小于IX 10_3pa ；标准容器(10)体积为Vtl ；2)当电离真空规(2)的读数小于5X10_6pa时，对第一电容薄膜规(12)、第二电容薄膜规(19)调零；然后关闭第二阀门(6)、第四阀门(9)、第六阀门(13)，打开第七阀门(16)，往管道内充入IOOPa的单一气体，用第二电容薄膜规(19)读数；然后关闭第七阀门(16)、第五阀门(11)，再打开第六阀门(13)，使第一电容薄膜规(1 的右端抽成真空，第一电容薄膜规(12)测量的压力为Po;3)迅速打开第四阀门(9)，让气体膨胀到标准容器(10)中，此时，第一电容薄膜规(12) 测量压力为P;V04)定容室体积V用公式^^计算得到；(二)根据测量的定容室体积V，测量待测流导小孔(7)的流导C:5)打开第一阀门(3)、第二阀门(6)、第三阀门(8)、第四阀门(9)、第五阀门(11)、第六阀门(13)和第八阀门(18)，再开启第一机械泵(5)、第二机械泵(15)、第一分子泵(4)和第二分子泵(14)，使两个机械泵和分子泵开始工作，对真空室(1)、标准容器(10)以及各连接管道抽成真空状态，使本底压力小于IXlO-3I5a ；6)当电离真空规(2)的读数小于5X10_6pa时，对第一电容薄膜规(12)、第二电容薄膜规(19)调零；然后关闭第二阀门(6)、第四阀门(9)、第六阀门(13)，打开第七阀门(16)，往管道内充入一定压力的单一气体，然后关闭第七阀门(16)、第五阀门(11)，待气体稳定一段时间后，记录初始时刻、，同时记录第一电容薄膜规(1 的压力ρΛι和第二电容薄膜规 (19)的压力pmio7)经过一段时间之后，记录时刻、，同时记录第一电容薄膜规(1 的压力ρΛ2和第二电容薄膜规(19)的压力ρ$2。8)然后关闭第三阀门(8)，测量静态压力上升量，用同样的方法在相同的时间差内记^p'差；！禾口 P'绝；!，以及P'差2禾口 P'绝2。9)时间t等于t2-ti，初始压力P。’等于P绝i-p差1;t时间内定容室中的压力变化量δρ等于 Φ 差 2 一P 差 1) +〈P 绝 2一P 绝 1) 一〈P 差 2 一P 差 1) 一〈P 绝 2 一P 绝 1)；10)待测流导小孔(7)的流导C用公式flnfl+ ^^计算得到。^ I P0 J
4.根据权利要求3所述的一种采用定容法测量小孔流导装置的测量方法，其特征在于所述单一气体为氢气、氦气、氩气或氮气的一种。
全文摘要
本发明公开了一种采用定容法测量小孔流导装置及方法，属于真空技术领域。所述装置包括真空室、电离真空规、第一阀门、第一分子泵、第一机械泵、第二阀门、待测流导小孔、第三阀门、第四阀门、标准容器、第五阀门、第一电容薄膜规、第六阀门、第二分子泵、第二机械泵、第七阀门、气瓶、第八阀门、第二电容薄膜规。所述方法步骤包括(一)根据气体等温膨胀原理测量定容室体积V；(二)根据测量的定容室体积V，测量待测流导小孔的流导C。该方法避免了因连接体积太大而不能测量小孔流导的问题，且测量小孔流导的不确定度仅为1.1％。
文档编号G01M10/00GK102494868SQ201110396490
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月4日 优先权日2011年12月4日
发明者吴启鹏, 李丹明, 李泰国, 王亮, 肖玉华, 赵以德, 郭文瑾, 郭美如 申请人:中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所