氣體微流量測量技術(shù)的發(fā)展
隨著真空校準(zhǔn)技術(shù)的發(fā)展,需要測量氣體微流量,提出了氣體微流量計(jì)的研制,進(jìn)而建立氣體微流量標(biāo)準(zhǔn),用于真空漏孔和正壓漏孔的校準(zhǔn),這已成為真空計(jì)量研究的重要內(nèi)容。
根據(jù)氣體狀態(tài)方程,一定質(zhì)量的氣體,其狀態(tài)由壓力、體積和溫度三個(gè)參量來描述。一般用處于平衡狀態(tài)的理想氣體所占有的體積和其壓力的乘積表示氣體量,同時(shí)氣體量需要注明氣體溫度或換算成23℃時(shí)的數(shù)值。氣體流量則是單位時(shí)間內(nèi)通過某一截面的氣體量,其狀態(tài)由壓力、體積和時(shí)間三個(gè)參量來描述。氣體流量的測量有三種方法,若氣體壓力保持不變,通過改變氣體體積的測量方法,則為恒壓法;若體積保持不變,通過改變壓力的測量方法,則為定容法;若壓力和體積都在變化,則為變壓變?nèi)莘ā?/p>
由此可知,根據(jù)流量測量的方法,可分為恒壓式流量計(jì)、定容式流量計(jì)和變壓變?nèi)菔搅髁坑?jì)。變壓變?nèi)菔搅髁坑?jì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,控制難度大,實(shí)際應(yīng)用的較少,一般采用恒壓式流量計(jì)和定容式流量計(jì)。
雖然國內(nèi)外對(duì)氣體微流量測量的研究起步相對(duì)較晚,隨著理論研究的深入,實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累,對(duì)氣體微流量測量的難度和存在的問題有了更具體和更深刻的認(rèn)識(shí),通過不斷地改進(jìn)和完善,使氣體微流量測量技術(shù)不斷得到發(fā)展。
1、國外發(fā)展概況
2、國內(nèi)研究的進(jìn)展
氣體微流量測量技術(shù)的國內(nèi)研究的進(jìn)展
3、小結(jié)
(1) 通常采用恒壓式流量計(jì)和定容式流量計(jì)作為流量標(biāo)準(zhǔn),用于氣體微流量的測量。
(2) 恒壓式流量計(jì)分為滑動(dòng)密封活塞式流量計(jì)、活塞式液壓驅(qū)動(dòng)波紋管結(jié)構(gòu)流量計(jì)和全金屬波紋管密封結(jié)構(gòu)流量計(jì)等三種結(jié)構(gòu)。全金屬波紋管密封結(jié)構(gòu)恒壓式流量計(jì)可整體烘烤到150℃,以減小變?nèi)菔覂?nèi)表面的放氣率,從而延伸了流量測量下限。
(3) 采用固定流導(dǎo)法,延伸了氣體微流量的測量下限,并減小了測量不確度。
(4) 通過優(yōu)化組合,一臺(tái)流量計(jì)采用定容法,恒壓法和固定流導(dǎo)法三種工作模式,可拓寬流量的測量范圍。
(5) 隨著流量計(jì)的控制技術(shù)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)過程控制、數(shù)據(jù)采集和處理等全自動(dòng)化管理,以減小人為操作的因素,從而保證了各測量參數(shù)的準(zhǔn)確性。
(6) 隨著氣體微流量測量方法的研究,對(duì)測量不確定度的影響因素有了更深刻認(rèn)識(shí),不斷改進(jìn)和完善了流量計(jì)的性能。
參考文獻(xiàn)
[1] McCulloh K E,Tilford C R,Ehrlich C D.Low- range flowmeters for use with vacuum and leak standards [J].JVac Sci Technol A,1987,5(3):376- 380.
[2] Jousten K, Messer G, Wandrey D.A Precision Gas Flowmeter for Vacuum Metrology [J].Vacuum, 1993,44(2):135- 141.
[3] 李得天. 德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院(PTB)氣體微流量計(jì)量評(píng)介[J]. 真空科學(xué)與技術(shù),2003,23(4):289- 294.
[4] Jousten K,Menzer H,Niepraschk R ,A new fully automated gas flowmeter at the PTB for flow rates between 10- 13mol/s and10- 6mol/s[J].Metrologia, 2002,29:519- 529.
[5] H. H J, et al , An Automatic System for Pure Gas Flow- rate Measurements on the 10- 5~10- 2 mbarL/s Range[C]. Proc 7th Intern. Vac. Cogn. 1977: 117.
[6] Calcateli A,Raiteri G,Rumiano G. The IMGC- CNR flowmeter for automatic measurements of low- range gas flows[J].Measurement.2003,(34):121- 132.
[7] Hong S S,Shin Y H and Chung K H.Measurement uncertainties for vacuum standards at Korea Research Insititute of Standards and Science [J].J.Vac.Sci.Technol A.2006,24(5)1831- 1838.
[8] 周起春.中國計(jì)量科學(xué)研究院真空標(biāo)準(zhǔn)簡評(píng)[J].真空電子技術(shù),1999,(5):26- 32.
[9] 張滌新,孟揚(yáng),呂時(shí)良.恒壓式氣體微流量計(jì)的設(shè)計(jì)[J].中國空間科學(xué)技術(shù),1999,(3):65- 71.
[10] 馮焱,成永軍,趙定眾,等.恒壓式氣體微流量計(jì)的性能測試[J].真空科學(xué)與技術(shù),2005,25(3):217- 220.
[11] 張滌新,郭美如,馮焱,等.定容式流導(dǎo)法微流量校準(zhǔn)裝置[J].真空科學(xué)與技術(shù),2005,25(1):21- 25.