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減小器壁出氣誤差的工作用容積測量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種減小器壁出氣誤差的工作用容積測量裝置及方法，其中，裝置包括工作用容積體和參考容積體，所述工作用容積體和所述參考容積體通過第一閥門連接，所述參考容積體通過第二閥門連接有第一非蒸散型吸氣劑泵，所述參考容積體通過第三閥門連接有抽氣系統(tǒng)，所述工作用容積體通過第四閥門連接有第二非蒸散型吸氣劑泵，所述工作用容積體連接有真空計(jì)。上述方案，通過第一非蒸散型吸氣劑泵、第二非蒸散型吸氣劑泵相應(yīng)的選擇性抽除工作用容積體及參考容積體壁面脫附的活性氣體，維持了工作用容積體及參考容積體內(nèi)靜態(tài)壓力，進(jìn)而提高了工作用容積體的容積測量精度。
【專利說明】減小器壁出氣誤差的工作用容積測量裝置及方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及容積測量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種減小器壁出氣誤差的工作用容積測量裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體微流量標(biāo)準(zhǔn)的高進(jìn)度氣體微流量計(jì)主要用于氣體微流量的測量，其中，工作用容積體的容積值的測量進(jìn)度決定了氣體微流量的測量精度。目前，一般采用靜態(tài)膨脹法測量高精度氣體微流量計(jì)工作用容積體的容積值。
[0003]采用上述方式，具有可原位測量、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。但是，其采用電容薄膜真空計(jì)測量壓力時(shí)，會(huì)受到熱流逸效應(yīng)的影響，對(duì)測量結(jié)果產(chǎn)生不利影響，此外，上述方式無法避免工作用容積體的壁面氣體脫附引入的測量誤差，且該測量偏差為測量結(jié)果的不確定度分量的主要貢獻(xiàn)分量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0005]本發(fā)明提供一種減小器壁出氣誤差的工作用容積測量裝置及方法，用以提高工作用容積體容積的測量精度。
[0006]本發(fā)明提供一種減小器壁出氣誤差的工作用容積測量裝置，包括工作用容積體和參考容積體，所述工作用容積體和所述參考容積體通過第一閥門連接，所述參考容積體通過第二閥門連接有第一非蒸`散型吸氣劑泵，所述參考容積體通過第三閥門連接有抽氣系統(tǒng)，所述工作用容積體通過第四閥門連接有第二非蒸散型吸氣劑泵，所述工作用容積體連接有真空計(jì)。
[0007]本發(fā)明還提供一種采用上述裝置的容積測量方法，包括以下步驟:
[0008]步驟1:關(guān)閉所述第二閥門及所述第四閥門，開啟所述第一閥門、所述第三閥門及所述抽氣系統(tǒng)，對(duì)所述工作用容積體和所述參考容積體進(jìn)行抽氣；
[0009]步驟2:抽至所述工作用容積體和所述參考容積體內(nèi)極限真空度達(dá)到設(shè)定數(shù)量級(jí)時(shí)，開啟所述第二閥門及所述第四閥門，并激活所述第一非蒸散型吸氣劑泵和所述第二非蒸散型吸氣劑泵，在所述第一非蒸散型吸氣劑泵和所述第二非蒸散型吸氣劑泵激活完畢后關(guān)閉所述第二閥門和所述第四閥門；
[0010]步驟3:開啟所述真空計(jì)，并使所述真空計(jì)至少穩(wěn)定預(yù)定時(shí)長后，關(guān)閉所述第一閥門和所述第三閥門，相應(yīng)開啟所述第二閥門及所述第四閥門，通過所述第一非蒸散型吸氣劑泵、所述第二非蒸散型吸氣劑泵相應(yīng)的選擇性抽除所述工作用容積體及所述參考容積體壁面脫附的活性氣體，維持所述工作用容積體及所述參考容積體內(nèi)靜態(tài)壓力；[0011]步驟4:向所工作用容積體充入預(yù)定量的惰性氣體，穩(wěn)定第一設(shè)定時(shí)長后，通過所述真空計(jì)獲得所述工作用容積體的真空度P1 ;
[0012]步驟5:開啟所述第一閥門，使所述工作用容積體內(nèi)的所述惰性氣體膨脹至所述參考容積體，穩(wěn)定第二設(shè)定時(shí)長后，通過所述真空計(jì)獲得所述工作用容積體的真空度P2 ;
[0013]步驟6:由Pl、p2及所述參考容積體的容積值，根據(jù)波義耳-馬略特定律獲得所述工作用容積體的容積值。
[0014]本發(fā)明提供的上述方案，通過第一非蒸散型吸氣劑泵、第二非蒸散型吸氣劑泵相應(yīng)的選擇性抽除工作用容積體及參考容積體壁面脫附的活性氣體，維持了工作用容積體及參考容積體內(nèi)靜態(tài)壓力，進(jìn)而提高了工作用容積體的容積測量精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]參照下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的說明，會(huì)更加容易地理解本發(fā)明的以上和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。附圖中的部件只是為了示出本發(fā)明的原理。在附圖中，相同的或類似的技術(shù)特征或部件將采用相同或類似的附圖標(biāo)記來表示。
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的減小器壁出氣誤差的工作用容積測量裝置的原理圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0017]下面參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施例。在本發(fā)明的一個(gè)附圖或一種實(shí)施方式中描述的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發(fā)明無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述。
[0018]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的減小器壁出氣誤差的工作用容積測量裝置的原理圖，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的減小器壁出氣誤差的工作用容積測量裝置，包括工作用容積體3和參考容積體5，工作用容積體3和參考容積體5通過第一閥門4連接，參考容積體5通過第二閥門6連接有第一非蒸散型吸氣劑泵7，參考容積體5通過第三閥門8連接有抽氣系統(tǒng)9，工作用容積體3通過第四閥門10連接有第二非蒸散型吸氣劑泵11，工作用容積體3連接有真空計(jì)2。
[0019]本發(fā)明提供的上述方案，通過第一非蒸散型吸氣劑泵7、第二非蒸散型吸氣劑泵11相應(yīng)的選擇性抽除工作用容積體3及參考容積體5壁面脫附的活性氣體，維持了工作用容積體3及參考容積體5內(nèi)靜態(tài)壓力，進(jìn)而提高了工作用容積體3的容積測量精度。
[0020]實(shí)際使用中，參考容積體5為進(jìn)行精確標(biāo)定后的具有固定容積大小的部件。參考容積體5容積的標(biāo)定可以在國家認(rèn)可的計(jì)量單位進(jìn)行標(biāo)定。工作用容積體3是一個(gè)具有特定容積大小的部件。
[0021]工作用容積體3通過第五閥門I與氣源12連接，氣源12可以為工作用容積體3充入氮?dú)?、氬氣或氦氣等氣體。
[0022]其中，第一閥門4、第二閥門6、第三閥門8、第四閥門10及第五閥門I均為真空閥門，以保證較好的氣密性，使工作用容積體3和參考容積體5內(nèi)可以保持一個(gè)較高的真空度。
[0023]真空計(jì)2為磁懸浮轉(zhuǎn)子真空計(jì)，以減小累積誤差，提高測量的可靠性及可重復(fù)性。[0024]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種采用上述實(shí)施例減小器壁出氣誤差的工作用容積測量裝置的容積測量方法，包括以下步驟:
[0025]步驟1:關(guān)閉所述第二閥門6及所述第四閥門10，開啟所述第一閥門4、所述第三閥門8及所述抽氣系統(tǒng)9，對(duì)所述工作用容積體3和所述參考容積體5進(jìn)行抽氣；抽氣系統(tǒng)9可以但不限于為一個(gè)或多個(gè)真空泵，其用于對(duì)工作用容積體3和參考容積體5進(jìn)行抽真空處理。
[0026]步驟2:抽至所述工作用容積體3和所述參考容積體5內(nèi)極限真空度達(dá)到設(shè)定數(shù)量級(jí)時(shí)，開啟所述第二閥門6及所述第四閥門10，并激活所述第一非蒸散型吸氣劑泵7和所述第二非蒸散型吸氣劑泵11，在所述第一非蒸散型吸氣劑泵7和所述第二非蒸散型吸氣劑泵11激活完畢后關(guān)閉所述第二閥門6和所述第四閥門10 ;對(duì)第一非蒸散型吸氣劑泵7和第二非蒸散型吸氣劑泵11進(jìn)行加熱來激活，其中，激活溫度可以但不限于選擇150度，激活時(shí)間可以但不限于為I小時(shí)，采用在極限真空度達(dá)到KT6Pa數(shù)量級(jí)時(shí)，來激活第一非蒸散型吸氣劑泵7和第二非蒸散型吸氣劑泵11，可提高激活效率，降低對(duì)第一非蒸散型吸氣劑泵7和第二非蒸散型吸氣劑泵11的損傷，延長使用壽命。
[0027]步驟3:開啟所述真空計(jì)2，并使所述真空計(jì)2至少穩(wěn)定預(yù)定時(shí)長后，關(guān)閉所述第一閥門4和所述第三閥門8，相應(yīng)開啟所述第二閥門6及所述第四閥門10，通過所述第一非蒸散型吸氣劑泵7、所述第二非蒸散型吸氣劑泵11相應(yīng)的選擇性抽除所述工作用容積體3及所述參考容積體5壁面脫附的活性氣體，維持所述工作用容積體3及所述參考容積體5內(nèi)靜態(tài)壓力，其中，真空計(jì)2可以但不限于采用磁懸浮轉(zhuǎn)子真空計(jì)。此處的活性氣體可以是H2, CO等。根據(jù)具體的實(shí)際需要來選擇性的決定工作用容積體3及參考容積體5內(nèi)的靜態(tài)壓力，例如但不限于為3.83 X IO^6Pa0
[0028]步驟4:向所工作用容積體3充入預(yù)定量的惰性氣體，穩(wěn)定第一設(shè)定時(shí)長后，通過所述真空計(jì)2獲得所述工作用容積體3的真空度Pl。
[0029]步驟5:開啟所述第一閥門4`，使所述工作用容積體3內(nèi)的所述惰性氣體膨脹至所述參考容積體5，穩(wěn)定第二設(shè)定時(shí)長后，通過所述真空計(jì)2獲得所述工作用容積體3的真空度P2。
[0030]步驟6:由所述P1、所述P2及所述參考容積體5的容積值，根據(jù)波義耳-馬略特定律獲得所述工作用容積體3的容積值。
[0031]由于第一非蒸散型吸氣劑泵7、第二非蒸散型吸氣劑泵11有效的避免了工作用容積體3及參考容積體5壁面氣體脫附產(chǎn)生的測量誤差，將測量不確定度減小為Um1=0.1%以內(nèi)，提高了工作用容積體3容積的測量精度。
[0032]實(shí)際使用中，惰性氣體的壓力可以但不限于為0.1Pa-1Pa數(shù)量級(jí)。預(yù)定時(shí)長至少為4小時(shí)。第一設(shè)定時(shí)長至少為50秒。第二設(shè)定時(shí)長至少為50秒，以使充入的惰性氣體充分的穩(wěn)定，防止出現(xiàn)壓力波動(dòng)。惰性氣體可選用氬氣或氦氣。極限真空度的設(shè)定數(shù)量級(jí)例如但不限于為10_6Pa。
[0033]例如，本發(fā)明實(shí)施例中，可選用通過氣源12向工作用容積體3內(nèi)充入約0.5Pa的氬氣，穩(wěn)定50秒后，測得P1為0.5864Pa。打開第一閥門4，使氬氣膨脹進(jìn)參考容積體5，然后穩(wěn)定50秒后，測得P2為3.3789 X 10_2Pa。若參考容積體5的容積為1.0086 X 10?3,則根據(jù)波義耳-馬略特定律獲得所述工作用容積體3的容積為6.1670X 10_5m3。[0034]最后應(yīng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種減小器壁出氣誤差的工作用容積測量裝置，其特征在于，包括工作用容積體和參考容積體，所述工作用容積體和所述參考容積體通過第一閥門連接，所述參考容積體通過第二閥門連接有第一非蒸散型吸氣劑泵，所述參考容積體通過第三閥門連接有抽氣系統(tǒng)，所述工作用容積體通過第四閥門連接有第二非蒸散型吸氣劑泵，所述工作用容積體連接有真空計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減小器壁出氣誤差的工作用容積測量裝置，其特征在于，所述工作用容積體通過第五閥門與氣源連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的減小器壁出氣誤差的工作用容積測量裝置，其特征在于，所述第一閥門、所述第二閥門、所述第三閥門、所述第四閥門及所述第五閥門均為真空閥門。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的減小器壁出氣誤差的工作用容積測量裝置，其特征在于，所述真空計(jì)為磁懸浮轉(zhuǎn)子真空計(jì)。
5.一種采用權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的減小器壁出氣誤差的工作用容積測量裝置的容積測量方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:關(guān)閉所述第二閥門及所述第四閥門，開啟所述第一閥門、所述第三閥門及所述抽氣系統(tǒng)，對(duì)所述工作用容積體和所述參考容積體進(jìn)行抽氣； 步驟2:抽至所述工作用容積體和所述參考容積體內(nèi)極限真空度達(dá)到設(shè)定數(shù)量級(jí)時(shí)，開啟所述第二閥門及所述第四閥門，并激活所述第一非蒸散型吸氣劑泵和所述第二非蒸散型吸氣劑泵，在所述第一非蒸散型吸氣劑泵和所述第二非蒸散型吸氣劑泵激活完畢后關(guān)閉所述第二閥門和所述第四閥門； 步驟3:開啟所述真空計(jì)，并使所述真空計(jì)至少穩(wěn)定預(yù)定時(shí)長后，關(guān)閉所述第一閥門和所述第三閥門，相應(yīng)開啟所述第二閥門及所述第四閥門，通過所述第一非蒸散型吸氣劑泵、所述第二非蒸散型吸氣劑泵相應(yīng)的選擇性抽除所述工作用容積體及所述參考容積體壁面脫附的活性氣體，維持所述工作用容積體及所述參考容積體內(nèi)靜態(tài)壓力； 步驟4:向所工作用容積體充入預(yù)定量的惰性氣體，穩(wěn)定第一設(shè)定時(shí)長后，通過所述真空計(jì)獲得所述工作用容積體的真空度P1 ; 步驟5:開啟所述第一閥門，使所述工作用容積體內(nèi)的所述惰性氣體膨脹至所述參考容積體，穩(wěn)定第二設(shè)定時(shí)長后，通過所述真空計(jì)獲得所述工作用容積體的真空度P2 ; 步驟6:由所述P1、所述p2及所述參考容積體的容積值，根據(jù)波義耳-馬略特定律獲得所述工作用容積體的容積值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的容積測量方法，其特征在于，所述惰性氣體的壓力為0.1Pa-1Pa數(shù)量級(jí)；和/或，所述極限真空度的設(shè)定數(shù)量級(jí)為10_6Pa。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的容積測量方法，其特征在于，所述預(yù)定時(shí)長至少為4小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的容積測量方法，其特征在于，所述第一設(shè)定時(shí)長至少為50秒。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的容積測量方法，其特征在于，所述第二設(shè)定時(shí)長至少為50秒。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的容積測量方法，其特征在于，所述惰性氣體為氬氣或氦氣。
【文檔編號(hào)】G01F17/00GK103808383SQ201310724789
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】習(xí)振華, 成永軍, 張偉文, 孫雯君, 馬奔, 魏萬印, 盛學(xué)民 申請人:蘭州空間技術(shù)物理研究所