电容薄膜真空计测量结果与温度关系的实验研究

利用直接比较法装置,对满量程为133Pa的电容薄膜真空计进行实验。系统研究了在15.0℃~26.1℃范围内的测量结果与温度之间的关系,考察了在不同温度下零点漂移的情况。在实验中,将690 A型满量程为133 Pa的电容薄膜真空计作为参考。研究表明,在不同的温度下,两种电容薄膜真空计均有良好的线性,并且与23℃情况下的偏差基本与温差成正比。而零点漂移与温度的关系不明显,但总体上呈现随着温差的增加,零点漂移更严重的趋势。     

压差式漏率测试仪的实验研究

将薄膜电容真空计的测量室接于被测密闭容器，静态真空室接于一个比较容器，即组成一台压差式漏率测试仪。首先使两容器压力平衡，真空计读数为零。当被测容器存在漏孔时，真空计薄膜两侧形成压差，真空计指示读数，继而计算出该容器的漏率。应用商品真空计在抽真空测试时，检测的最小可测漏率达10－4～10-5Pa·L／s；而在充压测试时，因受气体温度变化的影响，灵敏度会降低几个量级。该仪器有可能具备寻找漏孔位置和确定漏孔漏率的功能。     

MEMS电容薄膜真空计及其性能研究

基于微机电系统(MEMS)技术研制了一种新型电容薄膜真空计,结合测量电路,对真空计的整体性能进行了研究。结果表明,MEMS电容薄膜真空计具有良好的稳定性,测量范围为0.2～1 050 Pa,分辨率为0.1 Pa,准确度达到0.1%FS。封装后的MEMS电容薄膜真空计质量为5.0 g,体积为4.1 cm³,整机功耗为2 W左右,具有质量轻、体积小、功耗低、成本低的特点,在空间应用以及工业生产应用中比传统的机械式电容薄膜真空计更具优势。     

小型电容薄膜真空规的设计

商用电容薄膜真空规存在体积大、重量重等问题,无法满足深空探测中真空测量需求,因此设计了一种小型电容薄膜真空规.设计中采用倒T型结构固定极板和防热变形结构,防止测量过程中温度变化导致的规管部件热变形;采用面积相同的双电极结构,消除测量过程中外界杂散电容和温度变化引起的测量信号偏差.小型电容薄膜真空规整体尺寸为φ42×24 mm,重量小于200 g,测量下限为10-2 Pa,测量不确定度预计小于5％,能适应较宽的工作温度范围,可以满足深空探测需求.     

薄膜电容真空计电源的研究

介绍了利用交流电桥和相敏检波（PSD）原理设计的薄膜电容真空计电源的电路实施方案、主机电路结构和实测性能，对其中关键的小电容测量方法进行了深入的研究，在8h内测量，电容差值的漂移可小至10－3pF。主机结构采用微机控制和真空计模块化设计，可构成复合真空计或用于组装其他真空计。初步测试结果表明，这种真空计用单规管可以实现从大气至1Pa，覆盖五个数量级的真空度测量。     

一种“绝对型”电容薄膜真空计的研制

介绍用磁控溅射制作的从大气往真空约覆盖5个量程的“绝对型”电容薄膜真空规，以及与该真空规配套的真空计的电路。该真空计测量范围为1．3～105Pd，真空规与电容信号检测电路置于同一金属壳内，以避免外界干扰。规的恒温胜温度波动小于±0．1℃，有效地降低了温度的影响。电路的非线性小于0．4％，高真空下北输出漂移小于0．1％，在13～105Pa各量程内，最大校准误差小于读数的4％。     

定容法正压漏孔校准装置

研制出定容法正压漏孔校准装置。采用满量程分别为133 Pa(差压式)、1.33×105Pa(绝压式)的两台高精度电容薄膜真空计测量压力变化,通过全金属密封结构减小定容室漏放气对测量结果的影响;采用高精度半导体双级恒温系统获得了296±0.02 K的恒温效果,减小温度对漏孔漏率的影响;通过三个不同的标准体积作为定容室,拓宽装置的校准范围。研究结果证实,研制的校准装置仅采用定容法实现了3×10-1~4×10-8Pa·m3/s的校准范围,合成标准不确定度为1.2%~3.2%。     

多功能真空校准装置

为满足航天器热试验常用真空计及标准漏孔的校准需要,研制了多功能真空校准装置。该装置可用于进行热偶真空计、压阻规、电容薄膜真空规、潘宁规、热阴极电离规等真空测量传感器的校准,同时也可以用于渗透型真空漏孔的校准。装置选用静态比对法、动态比对法、质谱比对法设计建成,真空校准范围为1.33×10~5Pa~1×10~(-4)Pa,真空漏孔校准范围为5×10~(-5)~5×10~(-9)Pa·m~3/s,装置智能化水平高,操作简便,适合真空规管的批量校准。     

第六讲：真空测量

第六讲：真空测量刘玉岱（东北大学）二、全压力测量７．电容式薄膜真空计（上接１９９７第２期）根据弹性薄膜在压差作用下产生应变而引起电容变化的原理制成的真空计称为电容式薄膜真空计，它由电容式薄膜规管（又称为电容式压力传感器）和测量仪器两部分组成。根据测量...     

MEMS电容薄膜真空计微电容测量研究进展

MEMS电容薄膜真空计的小型化和整体性能与微电容测量电路密切相关。由于不同领域的应用需求,MEMS电容薄膜真空规管具有不同的敏感电容结构,而相应的微电容测量法也不同。单侧电极微电容测量法电路结构简单,易于实现;双侧电极微电容测量法电路结构较复杂,但该电路可以减小寄生电容及温度的影响而获得高分辨率;静电力平衡式结构下微电容测量法用闭环电路,在高精度测量的同时还能拓宽真空计的动态范围。介绍了测量原理、电路结构及性能,可以看出,具有精度高、功耗低、易集成的特点,能够应用于多种不同类型的MEMS电容式传感器的微小电容测量电路,对今后MEMS应用从航空航天等高精尖领域向人工智能物联网领域的拓展具有重要意义。     

喷嘴式空气流量测量不确定度分析与评定

为了解可直接测量参数对喷嘴式空气流量测量结果准确性及可靠程度的影响,找出对测试结果影响较大的环节以进行提高测量准确度的改进,建立喷嘴式空气流量测量数学模型,分别对测试喷嘴处空气比容和测试喷嘴前后气体静压差引入的不确定度进行分析,对喷嘴式空气流量测量进行合成标准不确定度评定和扩展不确定度评定。结果表明：测试空气质量流量为0．119kg／s时,合成标准不确定度为2．396×10kg／s,扩展不确定度为1．433×10^-3kg／s,测试相对误差为1．20％,其中测试喷嘴前后气体静压差引入的不确定度较大,提出选用量程为0～500Pa的差压变送器较为适宜。     

材料在真空环境下放气的测试技术研究

往真空材料放气率测试装置上对金属材料的放气特性进行了实验研究,实验采用的方法为静态升压法、固定流导法、双通道气路转换法。实验结果表明,测试装置的极限真空度为9．2×10^-9Pa,铜、铝合金2A12、304不锈钢三种材料半小时后的放气率分别为2．34×10^-8a·m^3·s^-1·cm^-2、1．83×10^-9Pa·m^3·s^-1·cm^-2、8．48×10^-11Pa·m^3·s^-1·cm^-2。利用四极质谱计测得装置的本底气体成分主要有H2、N2／CO、H2O和CO2,材料放出的气体成分主要有N2／CO、H2O。三种方法测试得到的铜金属材料的放气率随着温度的升高而小断增大。     

实用超高真空比对校准系统

介绍了一种实用超高真空相对比对校准系统。该装置具有结构简单、实用、不确定度小等优点,可以满足在10^-7～10^-5Pa范围内超高真空规的比对校准。     

硅砖线膨胀率和平均线膨胀系数测定的不确定度评定

按照GB／T7320．1—2000的方法测试并计算了一批硅砖试样的线膨胀率和平均线膨胀系数,对影响其线膨胀率和平均线膨胀系数的不确定度分量进行了分析,并对不确定度的各个分量进行了计算和合成,给出了该硅砖的不确定度：ρ=1．06％,U=0．01％,k=2; α=10．8×10^-6℃-1,U=0．1×10^-6℃-1,k=2。     

用Bessel-Box型能量分析器的离子规和四极质谱计的性能

Ｔｈｅｌｏｗｅｒｌｉｍｉｔｏｆｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆａｎｉｏｎｉｚａｔｉｏｎｇａｕｇｅｉｓｍａｉｎｌｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｔｈｒｅｅｆａｃｔｏｒｓ :ｔｈｅｓｏｆｔＸ ｒａｙｅｆｆｅｃｔ ,ｅｌｅｃｔｒｏｎｓｔｉｍｕｌａｔｅｄｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ (ＥＳＤ) ,ａｎｄｏｕｔｇａｓｓｉｎｇｆｒｏｍｔｈｅｇａｕｇｅ .Ｍａｎｙｔｙｐｅｓｏｆｉｏｎｉｚａｔｉｏｎｇａｕｇｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓｅｆａｃｔｏｒｓ .Ａ ｍｏｎｇｔｈｅｍｔｈｅｇａｕｇｅ…     

极高真空电离规的校准实验研究

介绍了2支反磁控型冷阴极极高真空电离规和1支热阴极极高真空电离规的校准实验研究结果。实验设备是一台极高真空校准装置,实验范围为10^-9～10^-1Pa,实验气体为N2。实验结果表明,尽管2次校准结果的重复性较好,但就单次校准结果来看,每个规的灵敏度（修正因子）的最大值和最小值之间的偏差较大。因此,极高真空电离规要得到准确的测量结果,对其进行精确校准是非常必要的。     

氧化锡纳米线的制备及其乙醇气体敏感性能

采用热蒸发法成功制备氧化锡纳米线。用X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对所制备纳米线的晶格结构和表面形貌进行表征。所制材料为金红石氧化锡单晶结构,纳米线直径为50~200nm,长度为5~15μm,符合气-液-固生长机制。以氧化锡为气敏材料,制备了旁热式结构气敏元件,测试该元件对浓度范围为25×10^-6 ~500×10^-6 的乙醇气体环境的敏感性能。结果表明,该元件的最佳工作温度约为260℃;在25×10^-6 和500×10^-6 的乙醇气体中,灵敏度分别为7.54和111.01,响应时间为2~20s,恢复时间为5~33s;在测试范围内灵敏度与气体浓度具有良好的线性关系;7天内重复测量误差在5%以内,稳定性较好。     

基于FPGA的北斗驯服铷原子频标装置的研制

为了提高铷原子钟频率的准确度和稳定度,设计了基于FPGA技术的多路输出北斗驯服铷原子频标装置。装置采用粗测和细测的时间间隔测量方法实现铷原子频率的驯服和时间跟踪与同步。采用模块化设计和编程,提高了装置的通用性和可移植性。以铯原子钟时间频率为参照,利用该装置对铷原子钟驯服前后的数据进行多次比对测试,结果表明其频率的相对准确度达到了1.5×10^-13,相对稳定度达到6.97×10^-13,与驯服之前相比,铷原子钟频率的准确度和稳定度均得到大幅提高和改善。     

低温绝热气瓶真空寿命模拟试验研究

提出了对绝热气瓶真空夹层逐次充入模拟气体进行绝热气瓶漏气和材料放气的真空寿命模拟试验评价方法。试验实例表明:低温绝热气瓶静态蒸发率在低温下夹层压力>5×10^-2Pa后迅速上升,即5×10^-2Pa可视为夹层真空寿命终结的拐点(或阈值)。5A分子筛在液氮温度下对氮具有巨大的吸附潜力,对氢表现出弱的吸附能力。真空绝热夹层的材料放气对真空寿命的影响远远大于漏气的影响,提高绝热气瓶真空寿命的技术途径是减小夹层材料的放气率和改善内置吸附剂对氢的吸附能力。模拟试验能直观、实际、准确地研究漏气和放气对真空寿命诸因素的影响,为确定切合实际的设计参数和工艺提供参考数据,进而推广用于各类真空绝热型低温容器的真空寿命评价和应用。     

Optical heterodyne detection of pulsed ultrasonic pressures

An optical heterodyne interferometer was used for measuring short ultrasonic pulses in fluids. The optical phase shift of the probe beam, proportional to the acoustic pressure integrated along the light path, was demodulated quantitatively by electronic processing. The detection sensitivities of 10(-3) (Pa/ radicalHz) in water and 10(-4 ) (Pa/ radicalHz) in air were deduced. The experimental results obtained in water as well as in air show that this optical heterodyne technique offers a very sensitive way of measuring ultrasonic pressures in the low megahertz range even for very low pressures.