正壓漏孔校準(zhǔn)裝置原理簡圖與校準(zhǔn)方法
近年來, 正壓漏孔越來越多地應(yīng)用在航天領(lǐng)域, 特別是在衛(wèi)星, 運(yùn)載火箭, 飛船等大型產(chǎn)品的整體檢漏中。對正壓漏孔特點和性能的研究, 對于提高檢漏的準(zhǔn)確性和保證航天產(chǎn)品的可靠性都有重要意義。正壓漏孔是在給定溫度和入口壓力的條件下, 向大氣端提供已知漏率的裝置。一般情況下, 在23℃溫度條件下, 入口為2個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓, 出口為1 個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓, 以某種特定氣體為示漏氣體對正壓漏孔進(jìn)行校準(zhǔn),給出其漏率值。但是, 在實際的檢漏工作中, 正壓漏孔的出口壓力易于保證, 但入口壓力往往會有較大的變化和差異。在不同的入口壓力條件下, 標(biāo)準(zhǔn)漏孔的漏率值也不相同, 需要進(jìn)行修正。因此, 必須研究在一定壓力范圍內(nèi)入口壓力變化或者出口壓力變化與正壓漏孔漏率的關(guān)系, 可在壓力條件變化的情況下, 仍能得到較為可靠的檢漏結(jié)果。
常用的正壓漏孔有金屬毛細(xì)管型和金屬壓扁型2 種。對于金屬毛細(xì)管型正壓漏孔, 用自帶氣瓶來提供入口壓力, 減小了壓力變化可能帶來的影響; 而對于金屬壓扁型, 每次接入的入口壓力都可能不同, 因而, 選用這種正壓漏孔作為研究對象。① 出口壓力(100 kPa)不變的情況下, 入口壓力從150 kPa 上升到1 000 kPa;② 入口壓力(100 kPa) 不變的情況下, 出口壓力從100 kPa 下降到1 kPa, 在這2 種情況下, 用N2和He2種示漏氣體對同1 只金屬壓扁型正壓漏孔進(jìn)行了校準(zhǔn)。根據(jù)校準(zhǔn)結(jié)果, 給出了不同壓力條件下漏率的變化曲線, 運(yùn)用黏滯流2分子流理論對校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行了修正。
正壓漏孔校準(zhǔn)裝置原理
采用國防科工委真空計量一級站建成的“正壓漏孔標(biāo)準(zhǔn)裝置”對正壓漏孔進(jìn)行了校準(zhǔn), 校準(zhǔn)范圍為1×10- 1～ 5×10- 8 Pa·m 3/s, 由定容法校準(zhǔn)系統(tǒng)和定量氣體動態(tài)比較法校準(zhǔn)系統(tǒng)兩部分組成, 定容法的校準(zhǔn)范圍為1×10- 1～ 5×10- 6 Pa·m 3/s, 測量不確定度為2.6%～ 9.1%; 定量氣體動態(tài)比較法的校準(zhǔn)范圍為2×10- 5～ 5×10- 8 Pa·m 3/s, 測量不確定度小于14.2%。圖1 為正壓漏孔校準(zhǔn)裝置原理簡圖。
圖1 正壓漏孔校準(zhǔn)裝置原理簡圖
1、2. 氣瓶; 3、4、7、11、15、19、21. 截止閥; 5. 待校漏孔; 6、8、13. 絕對式電容規(guī); 9. 三通閥; 10. 標(biāo)準(zhǔn)容積; 12. 定容室É ; 14. 差壓式電容規(guī); 16. 針閥; 17. 定容室Ê ; 18、28. 插板閥; 20. 小孔; 22、26. 冷陰極規(guī); 23. 四極質(zhì)譜計; 24. 質(zhì)譜分析室; 25. 限流孔; 27. 抽氣室; 29. 抽氣室; 29. 濺射離子泵; 30、31、33. 分子泵; 32、34. 機(jī)械泵。
正壓漏孔校準(zhǔn)方法
選用的正壓漏孔在1×10-1～5×10-6Pa·m3/s 漏率范圍內(nèi),因而, 在正壓漏孔校準(zhǔn)裝置中采用定容法進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)漏孔時, 把漏孔接入5 位置, 由氣瓶1 提供入口壓力, 在定容室12 中充入出口壓力, 開始校準(zhǔn), 氣瓶1 中的示漏氣體通過正壓漏孔被引入到定容室12 中, 引起定容室壓力變化, 在定容室容積不變的條件下, 通過測量定容室中的壓力變化值和所用的時間, 可得到正壓漏孔的漏率
式中 Q 為正壓漏孔的漏率, Pa·m3/s; V 為定容室的容積,m 3; $p為定容室中的壓力變化值, Pa; $t為定容室中的壓力變化$p所用的時間, s。調(diào)節(jié)氣瓶1 和定容室12 中的氣體壓力, 改變?nèi)肟趬毫统隹趬毫? 在不同條件下對正壓漏孔進(jìn)行校準(zhǔn),可得到在不同壓力條件下正壓漏孔的漏率值。
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