真空漏率校准装置的研制

本文简述了真空漏率校准装置的设计思路、原理、框图及主要技术指标等，并对本装置的不确定度进行了描述。     

真空漏率校准装置的使用

真空漏率校准装置主要用于校准真空计和真空漏孔。简述了真空漏率校准装置的工作原理,讨论了使用中应注意的六个方面。     

基于标准漏孔比对法的漏率测量装置

针对真空密封件的密封性能评估,采用了基于标准漏孔比对的漏率测量方法,具体包括动态比对法和静态累积比对法,通过四极质谱仪比较标准漏孔和密封件流出气体产生的离子流,利用标准漏孔的已知漏率和四极质谱离子响应的线性外推,计算密封件的漏率。研制了一套密封件的漏率测量装置,装置极限真空可达10^-7Pa量级,漏率测量范围为:10^-7-10^-14Pa·m³/s,可用于具有检漏接口的各类密封件的漏率测试。采用该装置的两种方法分别进行不锈钢刀口密封件的漏率测试。结果表明:动态比对法对该不锈钢刀口密封件的漏率测试误差较大,低于10^-11Pa·m³/s量级的极低漏率密封件更适合采用静态累积比对法进行测试。     

真空漏率校准装置与检漏

本文叙述国内外真空检漏技术动态，着重介绍常用流量计法校准真空漏率的标准装置，结构、原理、最后统观一下氦质谱检漏仪发展与现状。     

正压漏孔校准装置

正压漏孔校准装置是校准气体漏率的计量标准,可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1×10     

真空比对法校准装置的研究

真空比对法校准装置采用了动态直接比对法、静态直接比对法和静态膨胀法,在一台装置上复合了三种方法,满足了拓宽量程的需求.该装置可以1×105-5×10-4 Pa范围内的各类真空规进行校准,是一种结构简单、操作方便、检定效率高、实用性强的真空标准装置.整套装置由涡轮分子泵、校准容器、副标准真空计和金属膨胀阀等部件组成,主要技术指标符合国际标准化组织和国内有关真空标准的规定.     

正压漏孔校准装置优化设计

针对目前正压漏孔校准工作中存在的测量下限指标低、测量不确定度大等问题,提出了正压漏孔校准装置的优化设计方法.采用特殊设计,将定容室的容积减小到10 mL以下,降低了气体累计时间,延伸了测量下限.采用主、被动相结合的恒温方法提高恒温精度,使得测量系统温度变化在校准时间内小于0.02 K,减小了温度漂移引入的虚流量及测量不确定度.在恒压法正压漏孔校准方法中,提出采用直径小于1 mm的精密细活塞及适用的动密封结构.可以将测量下限延伸到10-7Pa·m3/s 量级.通过以上方法,可使正压漏孔校准装置的测量下限优于5×10-7 Pa·m3/s,不确定度小于5%,同时具有较高的工作效率.     

恒压式正压漏孔校准装置的设计

设计了基于恒压自动控制的正压漏孔校准装置,装置由供气和稳压系统、抽气系统、校准系统、测量与控制系统、恒温系统等五部分组成,可采用比例积分微分（PID）控制模式和压力微小波动控制模式校准正压漏孔。在装置的设计中,解决了计算机控制系统的设计、精密小活塞的加工和计量、平动机构的设计、恒温系统的设计等关键技术。装置的预计测量范围为4×10^-7Pa.m^3/s-5×10^-5Pa.m^3/s^-1,标准不确定度小于5%。     

现场真空漏孔校准装置的设计

为了减小现场环境与校准环境的差异对真空漏孔校准的影响,通过理论研究,设计了现场真空漏孔校准装置,可实现对真空漏孔的现场校准。考虑到现场真空漏孔校准装置需便于携带及搬运,装置的设计采用了分体式结构。现场真空漏孔校准装置由抽气系统、校准室系统、真空漏孔连接系统、流量输出系统、充气系统、定容室与压力测量系统及烘烤系统等7个部分组成,复合了定容法及固定流导法两种校准方法,预计真空漏孔校准范围为5＆#215;10-10～5＆#215;10-5 Pa？m3/s,合成标准不确定度为10％。     

电火花检漏仪的校准

针对国内电火花检漏仪无国家检定规程或校准规范可依据的现状,探讨该类设备的校准方法以及校准参数的选择。基于电火花检漏仪的工作原理及计量特性,从校准的准备、校准项目、校准方法及对标准器的要求展开论述,提出不同类型电火花检漏仪校准项目及校准方法的异同,形成一套系统地科学地校准方案。实验表明,校准方法可靠,有良好的可操作性和溯源性,为电火花检漏仪的现场工作提供保证。     

氦质谱检漏仪现场校准方法研究

目前,用户采用单只标准漏孔对氦质谱检漏仪进行校准,由于受检漏仪线性范围的影响限制,不能对其全量程范围进行校准。为了满足对氦质谱检漏仪全量程范围内的现场校准,将一系列不同量级漏率的薄膜渗氦型标准漏孔分别接入氦质谱检漏仪,得到一组标准漏孔检漏仪示值,通过对标准漏孔漏率值与检漏仪示值的关系曲线进行数学拟合,得到氦质谱检漏仪全量程测量范围示值与漏率值之间的拟合公式。其校准过程简单,能够提高氦质谱检漏质量。     

高真空阀门漏率和升压率的区别

本文通过高真空气动挡板阀的数据分析来说明漏率和升压率在高真空范围内二者之间的差异。     

正压漏孔校准

介绍了定容变压法、恒压变容法、定量气体动态比较法、参考漏孔动态比较法对正压漏孔进行校准方法。给出了测试结果和实验分析。     

Real time calibration for ultrasensitive leak detection

A variable reference leak rate system is developed for real time calibration of ultrasensitive leak detection. It is based on the molecular flow characteristics of the platinum wire-glass leak element combined with a helium pressure adjustable device. Helium reference leak rate range from 10⁻¹⁴ to 10⁻¹⁰ Pa m³/s is provided and has been used for real time calibration of ultrasensitive mass spectrometer leak detection system.     

比较法校准氦真空参考漏孔漏率及合成不确定度评定

直接比对法是氦质谱检漏仪在稳定工作和引入气体相同条件下,将参考漏孔流出的氦气和标准漏孔提供的已知流量的氦气分别引入校准室中,用氦质谱检漏仪分别测量氦气产生的离子流,通过比较两次离子流的测量值计算出参考漏孔漏率的一种校准方法。这种校准范围为1×10-7Pa.m3/s~1×10-10Pa.m3/s。对同一参考漏孔,采用同样的校准测量,可以采用高斯分布统计的方法获得校准不确定度,其他不确定度分量由氦质谱检漏仪组成的校准装置决定,其合成相对不确定度可达到10%。     

航天器单机产品真空室检漏法测量结果的不确定度评定

航天器推进系统的单机产品的漏率测试往往采用氦质谱真空室检漏法,研究该方法测量结果的不确定度评定具有重要的工程应用价值。本文首先对真空室检漏法的原理进行了分析探讨,并从不确定的基础理论出发系统地研究了氦质谱真空室检漏法测量结果的不确定度评定方法,并结合工作的具体案例给出了评价的具体步骤。     

航天器氦质谱真空容器总漏率检测的灵敏度及可信度探讨

依据航天器氦质谱真空容器总漏率检测原理,讨论了检漏仪和真空容器直接相连、同真空容器主真空泵并联、在前级泵和主真空泵间等连接方式,逐项研究了总漏率测试的最小可检漏率、反应时间,分析各种连接方式的应用特点,认为对大型航天器氦质谱真空容器检漏系统,检漏仪连接在前级泵和主泵之间可得到较好的灵敏度和反应时间.通过测量不确定度的分析与评定,确定一般航天器氦质谱真空容器总漏率检测的相对标准不确定度小于10％.     

多级漏孔泄漏分析及其漏率预测方法研究

为了评估气体介质经多级漏孔的泄漏量,指导多道密封结构的安全设计,有必要研究气体经多级漏孔的泄漏特性。通过建立双级与多级漏孔的数学模型,在不同的初始条件下对多级漏孔的泄漏特性进行了计算分析。结果表明:多级漏孔的稳定漏率仅与各级独立漏孔漏率有关,与中间空腔体积无关,其倒数等于各级漏孔漏率的倒数之和。影响稳定时间的因素包括末级漏孔的漏率、其余各级漏孔组成的多级漏孔漏率以及中间空腔的容积。利用分析结果,提出了多级漏孔漏率的预测方法。