專利名稱：一種小孔流導(dǎo)的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一種小孔流導(dǎo)的測(cè)量方法，特別是流導(dǎo)值小于5X10_9m3/S且為分子流狀 態(tài)下的小孔流導(dǎo)的測(cè)量方法，屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
文獻(xiàn)“定容法測(cè)量小孔流導(dǎo)的方法研究，《真空》第43卷、2006年第1期、第62頁 66頁”，介紹了測(cè)量小孔流導(dǎo)的一種方法，稱為定容法。該方法是在已知容積V的定容室內(nèi) 充入壓力為Ptl的氣體，當(dāng)氣體通過小孔流出時(shí)，用電容薄膜真空計(jì)測(cè)量定容室的壓力變化
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值S P，同時(shí)測(cè)量壓力變化S P所需的時(shí)間t，則小孔流導(dǎo)C可用一In \ + 計(jì)算。該
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方法可以測(cè)量2X10_9m7S小孔流導(dǎo)值，測(cè)量不確定度為1. 1%。該方法的不足之處是測(cè)量下限不能延伸至2X10_9m7S及以下，這是因?yàn)樵摲椒?是通過測(cè)量定容室的壓升來測(cè)量小孔流導(dǎo)，當(dāng)小孔流導(dǎo)值小于2X 10_9m7S時(shí)，定容室壓力 變化值S ρ較小，難以精確測(cè)量。如果用較長(zhǎng)時(shí)間來累積壓力以獲得足夠大的壓力變化值 δ P，則在這段時(shí)間內(nèi)，由溫度變化產(chǎn)生的定容室壓力波動(dòng)會(huì)對(duì)小孔流導(dǎo)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有測(cè)量方法的不足之處，提供一種小孔流導(dǎo)的測(cè)量方 法；該方法利用活塞在變?nèi)菔疫\(yùn)動(dòng)改變變?nèi)菔胰莘e，使變?nèi)菔业膲毫υ跍y(cè)量開始和測(cè)量結(jié) 束時(shí)保持一致；通過測(cè)量變?nèi)菔业膲毫?、活塞橫截面積、活塞移動(dòng)距離和實(shí)驗(yàn)時(shí)間，計(jì)算出 小孔流導(dǎo)值；變?nèi)菔业膲毫ψ兓€為鋸齒型；該方法可以測(cè)量2X10_9m7S及以下的小孔 流導(dǎo)，且測(cè)量時(shí)間短，同時(shí)具有較小的測(cè)量不確定度。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的一種小孔流導(dǎo)的測(cè)量裝置由活塞、絕對(duì)式壓力計(jì)、真空閥門、變?nèi)菔摇⑿?孔、真空室、高真空規(guī)、真空泵和氣瓶組成；其連接關(guān)系為活塞和變?nèi)菔也捎脛?dòng)密封連接， 絕對(duì)式壓力計(jì)通過真空閥門與變?nèi)菔疫B接，氣瓶通過真空閥門與變?nèi)菔疫B接，真空泵通過 閥門與變?nèi)菔疫B接，高真空計(jì)與真空室直接連接，真空泵通過閥門與真空室連接，變?nèi)菔彝?過小孔、真空閥門與真空室連接。本發(fā)明的一種小孔流導(dǎo)的測(cè)量方法，其具體實(shí)施步驟如下1)打開閥門，打開電容薄膜規(guī)，打開真空泵，打開閥門對(duì)變?nèi)菔页檎婵眨?)關(guān)閉閥門，打開閥門，對(duì)變?nèi)菔页錃?，氣體壓力由電容薄膜規(guī)測(cè)量，記錄讀數(shù)為 P ；3)打開閥門，打開真空泵，對(duì)真空室抽真空，真空度由電離規(guī)測(cè)量；4)打開閥門，使變?nèi)菔业臍怏w通過小孔流入到真空室，計(jì)時(shí)為、；當(dāng)變?nèi)菔业膲毫?降低為(1-1%。)ρ時(shí)，活塞開始推進(jìn)以減小變?nèi)菔业娜莘e使變?nèi)菔抑械膲毫ι仙换钊娣e為A;5)當(dāng)變?nèi)菔业膲毫ι仙秊?1+1%。)ρ時(shí)，活塞停止運(yùn)動(dòng)，這時(shí)變?nèi)菔抑械膲毫τ珠_ 始降低；6)當(dāng)變?nèi)菔业膲毫档蜑棣褧r(shí)，計(jì)時(shí)為t2，活塞的移動(dòng)距離計(jì)為s ；7)小孔的流導(dǎo)C用C = AX s/ (Vt1)計(jì)算得到；8)用貝賽爾公式計(jì)算流導(dǎo)測(cè)量不確定度。所述步驟1)中變?nèi)菔业恼婵斩刃∮贗X ICT1Pa,溫度為23°C;所述步驟2)中變?nèi)菔?充入的氣體壓力P不超過IOOOPa ；所述步驟3)中真空室的真空度低于1 X ICT4Pa ；所述步驟 4)中活塞直徑范圍為(0.0008-0. 005)m;所述步驟4)中活塞與變?nèi)菔覟閯?dòng)密封連接，且不 發(fā)生泄漏；所述步驟4)中活塞的截面積A由計(jì)量部門測(cè)量，并出具測(cè)量證書；所述步驟4) 中當(dāng)變?nèi)菔业膲毫υ?1-1%。)ρ士0. 00005p范圍時(shí)，既認(rèn)為變?nèi)菔业膲毫档蜑?1-1%。)ρ ； 所述步驟5)中當(dāng)變?nèi)菔业膲毫υ?1+1%。)ρ士0.00005p范圍時(shí)，既認(rèn)為變?nèi)菔业膲毫ι仙?為(1+1%。)ρ ；所述步驟6)中當(dāng)變?nèi)菔业膲毫υ趐±0. 00005p范圍時(shí)，既認(rèn)為變?nèi)菔业膲毫?降低為(1+1%。)ρ;所述步驟7)中流導(dǎo)C取η次(η >6)測(cè)量的平均值。有益效果1)測(cè)量結(jié)束時(shí)變?nèi)菔覊毫S持在初始?jí)毫χ?，提高了小孔流?dǎo)測(cè)量值的準(zhǔn)確性；2)通過測(cè)量活塞的橫截面積和移動(dòng)距離來計(jì)算小孔流導(dǎo)，使測(cè)量下限可以達(dá)到 2X10-V/S及以下，同時(shí)具有較小的測(cè)量不確定度；3)具有較短的測(cè)量時(shí)間，提高了工作效率。


圖1為本發(fā)明小孔流導(dǎo)測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖；其中，1-活塞、2-絕對(duì)式壓力計(jì)、3-真空閥門、4-變?nèi)菔摇?-小孔、6-真空閥門、 7-真空室、8-高真空規(guī)、9-真空閥門、10-真空泵、11-真空閥門、12-真空泵、13-氣瓶、 14-真空閥門。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例如圖1所示，本發(fā)明采用的小孔流導(dǎo)的測(cè)量裝置由活塞1、絕對(duì)式壓力計(jì)2、真空閥 門3、真空閥門6、真空閥門9、真空閥門11、真空閥門14、變?nèi)菔?、小孔5、真空室7、高真空 規(guī)8、真空泵10、真空泵12和氣瓶13組成。1)打開閥門3，打開電容薄膜規(guī)2，打開真空泵12，打開閥門11對(duì)變?nèi)菔?抽真空； 電容薄膜規(guī)2測(cè)量真空度為0. 02Pa ；2)關(guān)閉閥門11，打開閥門14，對(duì)變?nèi)菔?充氣，氣體壓力由電容薄膜規(guī)2測(cè)量，記 錄讀數(shù)為P (20. OOOPa)；3)打開閥門9，打開真空泵10，對(duì)真空室7抽真空，真空度由電離規(guī)8測(cè)量，20分 鐘后讀數(shù)為1.2 X IO-4Pa54)打開閥門6，使變?nèi)菔?的的氣體通過小孔5流入到真空室7，計(jì)時(shí)為 t^OQh: OOmin:00s)；當(dāng)變?nèi)菔?的壓力降低為19. 981時(shí)，活塞1開始推進(jìn)以減小變?nèi)菔?的容積使變?nèi)菔?中的壓力上升；活塞直徑為0. 005m，面積為1. 96 X IO-5Hi2 ；5)當(dāng)變?nèi)菔?的壓力上升為20. 019時(shí)，活塞1停止運(yùn)動(dòng)，這時(shí)變?nèi)菔?中的壓力 又開始降低；6)當(dāng)變?nèi)菔?的壓力降低為20.001時(shí)，計(jì)時(shí)為t2(09h:05min:32s)，活塞的移動(dòng) 距離計(jì)s為0. 00623m ；7)小孔5的流導(dǎo)C用0計(jì)算得到，為1.473X10_9m7s，重復(fù)測(cè)量 6 次，其余 5 次的流導(dǎo)測(cè)量值分別為 1. 471 X lO—V/s，1. 475X lO—V/s，1. 473X lO-V/s， 1. 473X l(T9m7s，1. 475X l(T9m7s，流導(dǎo)平均值為 1. 473X liTV/s ；8)用貝賽爾公式計(jì)算流導(dǎo)測(cè)量不確定度，為0. 1%。
權(quán)利要求
一種小孔流導(dǎo)的測(cè)量方法，實(shí)現(xiàn)該方法的該裝置由活塞(1)、絕對(duì)式壓力計(jì)(2)、真空閥門(3)、變?nèi)菔?4)、小孔(5)、真空閥門(6)、真空室(7)、高真空規(guī)(8)、真空閥門(9)、真空泵(10)、真空閥門(11)、真空泵(12)、氣瓶(13)和真空閥門(14)組成；其連接關(guān)系為活塞(1)和變?nèi)菔也捎脛?dòng)密封連接，絕對(duì)式壓力計(jì)(2)通過真空閥門(3)與變?nèi)菔?4)連接，氣瓶(13)通過真空閥門(14)與變?nèi)菔?4)連接，真空泵(12)通過閥門(11)與變?nèi)菔?4)連接，高真空計(jì)(8)與真空室(7)直接連接，真空泵(10)通過閥門與真空室(7)連接，變?nèi)菔?4)通過小孔(5)、真空閥門(6)與真空室(7)連接；其特征在于1)打開閥門(3)，打開電容薄膜規(guī)(2)，打開真空泵(12)，打開閥門(11)對(duì)變?nèi)菔?4)抽真空；2)關(guān)閉閥門(11)，打開閥門(14)，對(duì)變?nèi)菔?4)充氣，氣體壓力由電容薄膜規(guī)(2)測(cè)量，記錄讀數(shù)為p；3)打開閥門(9)，打開真空泵(10)，對(duì)真空室(7)抽真空，真空度由電離規(guī)(8)測(cè)量；4)打開閥門(6)，使變?nèi)菔?4)的的氣體通過小孔(5)流入到真空室(7)，計(jì)時(shí)為t1；當(dāng)變?nèi)菔?4)的壓力降低為(1 1‰)p時(shí)，活塞(1)開始推進(jìn)以減小變?nèi)菔?4)的容積使變?nèi)菔?4)中的壓力上升；活塞面積為A；5)當(dāng)變?nèi)菔?4)的壓力上升為(1+1‰)p時(shí)，活塞(1)停止運(yùn)動(dòng)，這時(shí)變?nèi)菔?4)中的壓力又開始降低；6)當(dāng)變?nèi)菔?4)的壓力降低為p時(shí)，計(jì)時(shí)為t2，活塞的移動(dòng)距離計(jì)為s；7)小孔(5)的流導(dǎo)C用C＝A×s/(t2 t1)計(jì)算得到；8)用貝賽爾公式計(jì)算流導(dǎo)測(cè)量不確定度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小孔流導(dǎo)的測(cè)量方法，其特征在于步驟1)中變?nèi)菔?(4)的真空度小于IX KT1Pa,溫度為230C 0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小孔流導(dǎo)的測(cè)量方法，其特征在于所述步驟2)中變?nèi)?室(4)充入的氣體壓力ρ不超過lOOOPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小孔流導(dǎo)的測(cè)量方法，其特征在于所述步驟3)中真空 室(7)的真空度低于lX10_4Pa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小孔流導(dǎo)的測(cè)量方法，其特征在于所述步驟4)中活塞 (1)直徑范圍為(0. 0008-0. 005)m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小孔流導(dǎo)的測(cè)量方法，其特征在于所述步驟4)中活塞 (1)與變?nèi)菔?4)為動(dòng)密封連接，且不發(fā)生泄漏；活塞(1)的截面積A由計(jì)量部門測(cè)量，并 出具測(cè)量證書；所述步驟4)中當(dāng)變?nèi)菔?4)的壓力在(1-1%。)ρ士0.00005p范圍時(shí)，既認(rèn) 為變?nèi)菔?4)的壓力降低為(1_1%。)p。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小孔流導(dǎo)的測(cè)量方法，其特征在于所述步驟5)中當(dāng)變 容室(4)的壓力在(1+1%。)ρ士0·00005ρ范圍時(shí)，既認(rèn)為變?nèi)菔?4)的壓力上升為(1+1%0)P。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小孔流導(dǎo)的測(cè)量方法，其特征在于所述步驟6)中當(dāng)變 容室(4)的壓力在ρ士0·00005ρ范圍時(shí)，既認(rèn)為變?nèi)菔?4)的壓力降低為(1+1%。)p。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小孔流導(dǎo)的測(cè)量方法，其特征在于所述步驟7)中流導(dǎo) C取η次(η彡6)測(cè)量的平均值。
全文摘要
本發(fā)明的一種小孔流導(dǎo)的測(cè)量方法，特別是流導(dǎo)值小于5×10-9m3/s且為分子流狀態(tài)下的小孔流導(dǎo)的測(cè)量方法，屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)該方法的裝置由活塞、絕對(duì)式壓力計(jì)、真空閥門、變?nèi)菔?、小孔、真空室、高真空?guī)、真空泵和氣瓶組成。本發(fā)明測(cè)量結(jié)束時(shí)變?nèi)菔覊毫S持在初始?jí)毫χ?，提高了小孔流?dǎo)測(cè)量值的準(zhǔn)確性；通過測(cè)量活塞的橫截面積和移動(dòng)距離來計(jì)算小孔流導(dǎo)，使測(cè)量下限可以達(dá)到2×10-9m3/s及以下，同時(shí)具有較小的測(cè)量不確定度；具有較短的測(cè)量時(shí)間，提高了工作效率。
文檔編號(hào)G01N11/04GK101900632SQ200910259318
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者馮焱, 張滌新, 成永軍, 李得天, 郭美如 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一○研究所