德国联邦物理技术研究院(PTB)气体微流量计量评介

在真空技术应用中 ,高精度气体微流量计用于连续膨胀法校准系统压力的产生、漏孔漏率的测量以及真空泵抽速的测定。PTB先后研制了三代气体微流量计 ,第一代为手动型 ,第二代为半自动型 ,第三代为全自动型。本文详细介绍了PTB研制的气体微流量计的性能和特点 ,并介绍了气体微流量计在真空漏孔的漏率测量方面的应用。另外 ,还介绍了PTB最近研制的大气压力下漏孔漏率测量系统的性能和特点     

恒压式气体微流量计测量不确定度评估

介绍了恒压式气体微流量计的组成和校准原理.在对电容薄膜规做了热流逸效应实验的基础上,对流量计的测量不确定度进行了评估,给出了扩展不确定度和包含因子.通过传递标准漏孔与德国PTB开展了漏率比对,验证了测量不确定度评估结果的可靠性.     

气体微流量标准装置的研制

气体微流量标准是校准同流量的一种装置，可用于传递型和应用型参考漏孔及气体微流旦计的校准。它由恒压式微流量计、流量校准系统、待校流量引入系统和测量与控制系统四部分组成，。恒压式微流量计的变容室采用了活塞液压驱皮纹管结构，活塞的平动由恒力矩测速电机驱动导轨闰支机构完成，活塞的位移用精密光栅尺测量，在流量测量过程中，测量与控制系统将变容室和参考室之间的压力差在工作压力值的０．０１5％之内，该中采用直接测     

基于不同气体和压力下通道型正压标准漏孔漏率的分析

依据JJF 1627-2017《皂膜流量计标准漏孔校准规范》以及正压标准漏孔校准装置,分别分析了在高纯空气、高纯氮气、高纯氦气和不同压力条件下对漏孔漏率的影响.研究结果表明,同种气体在较小的压力下,漏孔中的漏率与压力成比例关系.此外,同种气体通过漏孔的漏率会随进口压力的增大而增大,在进口端压力相同且压力较大的条件下,高...     

恒压式气体微流量计测控系统的设计

介绍了恒压式气体微流量计的测量原理及其测控系统的设计方案,对压力测量、变容室气体温度测量、变容室体积变化率测量、恒压控制等关键技术进行了详细说明。该测控系统的应用可以使气体微流量计的测量范围和不确定度均优于设计指标。     

气体微流量标准装置的研制

气体微流量标准是校准气体微流量的一种装置，可用于传递型和应用型参考漏孔及气体微流量计的校准。它由恒压式微流量计、流量校准系统、待校流量引入系统和测量与控制系统四部分组成。恒压式微流量计的变容室采用了活塞液压驱动波纹管结构，活塞的平动由恒力矩测速电机驱动导轨平动机构完成，活塞的位移用精密光栅尺测量。在流量测量过程中，测量与控制系统将变容室和参考室之间的压力差控制在工作压力值的0．01％之内。该标准装置可采用直接测量法和比较测量法对气体微流量进行校准，其量程为1．71～1．22×10－5PaL／S，不确定度＜2％。     

气体微流量计测量小孔流导方法研究

介绍了利用气体微流量计的流量测量技术、采用PID和压力锯齿波动2种恒压控制模式测量小孔流导的原理和方法,并对2种控制模式的测量结果进行了比对,一致性好于0.14%。小孔流导的测量值与理论计算值之间有较大偏差,通过漏孔校准实验,证明前者具有更好的准确性。对于几何尺寸不规则的小孔,用实验方法获得其流导值具有实际应用价值。     

气体微流量测量及标准装置概论

本文全面而概略地论述了气体微流量的测量及其标准的发展和现状。着重考虑了作为气体微流量标准装置核心的恒压式气体微流量计的原理、结构、下限因素和不确定度等基本问题。简略地介绍了我们在这方面的工作和特点。     

便携式气体微流量计的设计

为了实现在工作现场对氦质谱检漏仪进行全量程漏率示值的校准,设计了一套便携式气体微流量计。该流量计由供气与抽气系统、定容室与压力测量系统、流量测量系统和烘烤系统等四部分组成,采用固定流导法及定容法两种模式提供和测量流量。在流量计的设计中,解决了小孔流导的设计和计算、定容室和抽气系统的小型化设计、应用选择性抽气技术延伸流量测量下限等关键技术,同时还采用了分体式结构设计,使流量计具有便于拆卸及携带,操作简单等优点。流量计预计达到的技术指标是,测量范围(:10-4～10-11)Pa.m3/s,标准不确定度小于10%。     

恒压式气体微流量计的性能测试

介绍了恒压式气体微流量计的组成及性能实验.实验结果表明,气体流量的测量范围为(2.96×10-9～4.76×10-4)Pa·m3/s,不确定度小于4%.标准漏孔的校准结果与德国PTB校准结果的一致性好于1.3%.     

温度对石墨烯真空标准漏孔漏率的影响研究

石墨烯真空标准漏孔是基于石墨烯衍生材料研制的新型真空标准漏孔,其漏率下限低于一般的石英渗氦型标准漏孔,可用于超灵敏度检漏系统的校准。基于石墨烯的材料特性,石墨烯真空标准漏孔的漏率会随温度变化。本文针对温度对石墨烯真空标准漏孔漏率的影响进行了研究,通过测量漏孔在不同温度环境下的漏率,得到该种漏孔的温度系数与变化规律。研究结果表明,石墨烯真空标准漏孔的漏率随温度呈线性变化,且温度系数低于2.5%/℃。     

真空计量标准的研制与应用

兰州物理研究所研制了一系列真空标准装置,可用于真空规、方向规、分压力质谱计、真空漏孔和正压漏孔的校准.其静态膨胀法真空标准装置、动态流量法真空标准装置及超高/极高真空校准装置是用于真空规校准的三套基础标准,覆盖的校准范围为(10-10～105)Pa;程控式真空规校准装置适用于工业部门,其校准范围为(10-4～105)Pa;为实现质谱计的校准,研制了一台具有三路相同独立进样系统的分压力质谱计校准装置,标准分压力通过磁悬浮转子规以两种不同的方法进行测量,该校准装置可实现(10-7～10-1)Pa范围内的分压力校准;为实现真空漏孔的校准,研制了恒压式气体微流量标准装置和固定流导法气体微流量标准装置.恒压式气体微流量标准装置的校准范围为(10-8>～10-2)Pa·m3/s,同定流导法气体微流量标准装置的校准范围为(10-10～10-5)Pa·m3/s,漏孔漏率的校准通过比较被校漏孔和标准气体微流量计在一台四极质谱计上引起示漏气体离子流的大小计算得到;为实现正压漏孔的校准,研制了一台正压漏孔校准装置,采用定容法和定量气体动态比较法对正压漏孔进行校准,校准范围为(5 × 10-5～10-1)Pa·m3/s;研制了一台定向流真空校准装置,实现对方向规的校准和非平衡态分子流的研究,装置的校准范围为(10-7～10-1)Pa.     

不同气体和压力对真空漏孔漏率的影响

针对目前大多数标准漏孔的漏率都是在He和入口压力为100 kPa下的漏率,采用定容变压法校准了铭牌漏率为2.3×10~(-6)Pa·m~3/s的标准真空漏孔在使用H_2、He、D_2三种气体时,在不同入口压力下的漏率。预先对系统进行了加热除气后计算了系统本底漏率大小,并探讨了本底漏率对校准漏孔漏率的影响。结合粘滞流-分子流理论研究了不同气体和漏孔入口压力对漏孔漏率的影响。     

温度对薄膜渗氦型漏孔漏率的影响研究

介绍了气体微流量标准装置对漏率的校准方法.在温度16～50℃范围内,对两支薄膜渗氦型漏孔进行了校准,并给出了温度与漏率的关系表达式.得出了研究结论.     

微流量计量方法研究

微型燃烧系统的特征长度很小,其流动、传热和燃烧具有的特性,与大尺寸的燃烧系统有许多不同.在进行微燃烧的实验研究中,实现对微燃料流量的精确测量是实验中的关键环节.文章介绍了目前国内对于液体、气体微流量的几种计量方法,并对各流量计的测量原理,测量装置性能进行了评述.供微机电及计量检测领域的工作者参考.     

通道式标准漏孔测量结果不确定度评定

通道式标准漏孔是指在规定的温度和压力下,对于规定气体向大气端提供已知漏率的一种用来校准用的正压标准漏孔,一般用于气密检漏仪的校验。文章根据国家校准规范JJF 1627—2017《皂膜流量计法标准漏孔校准规范》及国家计量技术规范JJF 1059[1].1—2012《测量不确定度评定与表示》,研制了一套用于正压标准漏孔校准的装置,详细分析了通道式标准漏孔校准过程中引入的各不确定度因素,最后给出了校准结果的扩展不确定度。     

虚拟仪器在气体微流量计测控系统中的应用

采用虚拟仪器技术开发了一个气体压力的自动测控系统,并用于高精度气体微流量计。本文详细介绍了高精度气体流量计压力系统的工作原理,及其压力测控系统的硬件组成和软件设计。系统的硬件部分使用台湾研华公司的PCI-1610采集卡和美国NI公司的IEEE-488数据采集卡,软件部分采用NI公司的LabVIEW图形化编程语言创建,实现了压力的测量与控制以及数据的自动保存。该系统具有界面友好、人机交互性强、编程简单、操作方便、控制效果好等优点。     

真空漏孔的校准方法

在检漏工作中，要定量地确定被检漏孔的漏率，需要将漏率的量值从气体微流量标准或漏率标准正确地传递到质谱检漏仪。在这个传递过程中，对参考漏孔的校是一个很重要的环节。以国内外有关的标准和文献为基础，对真空漏孔的常用校准方法－定容变压法，恒压变容法，变容变压法和比较法分别给予分析和介绍。     

真空漏孔的校准方法

在检漏工作中，要定量地确定被检漏孔的漏率，需要将漏率的量值从气体微流量标准或漏率标准正确地传递到质谱检漏仪。在这个传递过程中，对参考漏孔的校准是一个很重要的环节。以国内外有关的标准和文献为基础，对真空漏孔的常用校准方法──定容变压法、恒压变容法、变容变压法和比较法分别给予分析和介绍。     

限流元件流导测量技术研究进展

在真空技术应用中,限流元件流导主要用于气体微流量计微小气体流量的产生、提供真空室动态标准压力及真空漏孔的校准。目前测量限流元件流导的方法主要有恒压法、定容法、流量比较法、线性规法、升压法。文章介绍了国内外测量限流元件流导的常用方法,列举了各种测量方法的适用范围和限制因素,并对比不同测量方法的特点。