定容式流导法气体微流量校准装置测量不确定度的评定

　　检漏技术已广泛应用于航天、航空、电子和核工业等工程领域。检漏工作需要用标准漏孔来定量标定待检件的漏率,为此国内外真空计量技术机构建立了各种不同工作原理的气体微流量校准装置用来校准标准漏孔^[1～5]。本文对定容式固定流导法气体微流量校准装置的组成、工作原理进行了描述,对装置的测量不确定度进行了评定。

　　1　校准装置的组成

　　定容式流导法气体微流量校准装置由流量计、流量比较系统、真空抽气系统和测量与控制系统四部分组成,如图1所示。

　　流量计由定容室、固定流导小孔、恒温箱、阀门、电容薄膜规、磁悬浮转子规、抽气机组和供气系统等组成,用于产生和校准气体流量;流量比校系统由双球形校准室、四极质谱计、磁悬浮转子规、冷规等组成。校准装置有两种工作模式,即气体流入定容式流量计直接校准法和固定流导法流量计提供标准流量比较校准法^[6]。当气体流入定容室时,可以直接测量气体流量的值,校准范围为(1×10^-3～5×10^-6) Pa·m³/s;当气体流出定容室时,可用固定流导法测量气体流出量,并把这一流量作为标准流量与待校漏孔漏率进行比较,从而计算出待校漏孔的漏率,校准范围为(5×10^-6～5×10^-11) Pa·m³/s。

　　2　校准装置的工作原理

　　2.1　定容式流量计

　　在恒温条件下,将气体引入流量计定容室,通过测量定容室中的压力变化量,用(1)式计算待校气体流量

　　式中Q——气体流量,Pa·m³/s

　　V——定容室容积,m³

　　dp/dt——dt时间内压力的变化量dp,Pa/s

　　2.2　固定流导法流量计

　　2.2.1　固定流导法

　　气体通过小孔38的流量用(2)式计算

　　式中　c——小孔流导,m³/s

　　p、p′——分别为小孔入口和出口的气体压力,Pa

　　Qs——通过小孔的气体流量,Pa·m³/s

　　当p远远大于p′时,p、p′之差可以用小孔入口压力p代替,(2)式可简化为(3)式

　　即气体通过小孔的流量等于小孔的流导c和小孔入口压力p的乘积。

　　2.2.2　小孔流导测量方法^[7]

　　通过理论分析和推导小孔38的流导用(4)式计算

　　式中　δ^_p——在t时间内,定容室气体压力变化量,Pa

　　p^₀——定容室的初始压力,Pa