一种压力衰减法测量小孔流导的方法技术

本发明专利技术公开了一种压力衰减法测量小孔流导的方法，其采用压力衰减法将上游室充气压力经被测小孔衰减后在下游室形成动态平衡的压力，利用线性良好的电容薄膜真空计、超高真空热阴极电离真空计分别测量上游室、下游室压力，并利用形状规则、几何尺寸可精确计量的限流小孔的流导值可准确计算的特性，得到被测小孔对应充气压力下的流导测量结果。本发明专利技术有效缩短了测量时间，提高了小孔流导的测量效率；解决低压力及高压力小孔流导测量的难题，实现了小孔流导的全量程测量，且测量不确定度较小。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，其采用压力衰减法将上游室充气压力经被测小孔衰减后在下游室形成动态平衡的压力，利用线性良好的电容薄膜真空计、超高真空热阴极电离真空计分别测量上游室、下游室压力，并利用形状规则、几何尺寸可精确计量的限流小孔的流导值可准确计算的特性，得到被测小孔对应充气压力下的流导测量结果。本专利技术有效缩短了测量时间，提高了小孔流导的测量效率；解决低压力及高压力小孔流导测量的难题，实现了小孔流导的全量程测量，且测量不确定度较小。【专利说明】
本专利技术涉及小孔流导测量
，尤其涉及一种采用压力衰减法测量小孔流导 的方法。
技术介绍
测量小孔流导的目的是获得各测试压力点处的小孔流导值，从而得到整个校准范 围内流导随进气压力变化的拟合曲线和方程。 对于形状规则小孔的流导可以通过理论计算得到，但对于尺寸无法准确测量或不 规则的小孔，其流导只能通过实验的方法测量得到。定容法测量小孔流导是其中一种解决 方案。 文献"定容法测量小孔流导的方法研究，《真空》第43卷第1期、2006年1月、第62 页?66页"，介绍了采用定容法测量非规则形状小孔的流导测量方法。该方法采用绝压式 电容薄膜真空计测量小孔进气压力，差压式电容薄膜真空计测量小孔进气压力变化量Λp， 从而获得流导随进气压力变化的拟合曲线和方程。采用该方法的优点在于利用累积积分的 方法使得流导测量不确定度较小。 上述方案的不足之处体现在如下三点： -是，该方法在某一进气压力点下测量对应的小孔流导值时，需采用差压式电容 薄膜真空计测量进气压力在一段时间t内的变化量，S卩Λρ，该变化量应大于差压式电容薄 膜真空计的最小分辨力才能被测量到，因此，该时间段t应足够长，例如，该文献中采用时 间段t为720s，以满足测量需要。因此，完成小孔流导多点测量，全部过程通常持续数小时， 效率较低。 二是，在测量过程中，容积器壁会出现气体脱附现象，测量时间越长，体脱附量越 大，脱附气体会参杂在测试气体中，导致进气压力变化量Λρ无法准确测量。由于定容法测 量小孔流导每一被测点的时间较长，当充气压力较低时，进气压力变化量需要更长的时间 才能被差压式电容薄膜真空计测量到，因此相应的测量压力受到的影响也越大。 三是，当充气压力较高时，会出现定容室中压力的变化量超过差压式电容薄膜真 空计的测量范围； 以上三种情况导致无法利用定容法准确测量低压力以及高压力下对应的小孔流 导值，无法满足小孔流导全量程测量的需要，且测量持续时间过长，效率较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种采用压力衰减法测量小孔流导的方法，能够高效、准 确测量低压力以及高压力下对应的小孔流导值，满足小孔流导全量程测量的需要。 为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的： 所述压力衰减法测量小孔流导的方法包括下列步骤： 步骤1、将被测小孔连接至上游室与下游室之间；下游室的抽气管路上设有限流 小孔； 步骤2、联通抽气机组与上游室和下游室之间的抽气管路，对上游室和下游室进行 抽气；打开上游室上连接的绝压式电容薄膜真空计；当下游室内压力低于l〇_ 2Pa数量级时， 打开下游室上连接的超高真空热阴极电离真空计； 步骤3、开始对上游室和下游室进行匀速率升温烘烤，并在烘烤最高温度保持一 段时间，随后匀速降温，降温阶段对超高真空热阴极电离真空计进行除气，继续降温至室温 后，停止烘烤，抽气至极限真空度； 步骤4、切断上游室的抽气管路，保持下游室抽气管路的联通；联通上游室、被测 小孔和下游室之间的管路，待上游室压力稳定后，对绝压式电容薄膜真空计进行调零； 步骤5、打开气源与上游室之间的第一真空阀门，向上游室充入测试气体，根据小 孔流导所需测试压力调节第一真空阀门的开度，使得上游室按照由低压力至高压力的顺序 建立相应测试压力点，并记录各测试压力点处的绝压式电容薄膜真空计的示值 ？1及超高真 空热阴极电离真空计的示值P2 ; 步骤6、根据步骤5得到的绝压式电容薄膜真空计及超高真空热阴极电离真空计 的示值Pl和P 2，依据公式计算得到各测试压力点处的被测小孔流导值Q ; 【权利要求】1. ，该方法包括下列步骤： 步骤1、将被测小孔（5)连接至上游室（3)与下游室（6)之间；下游室（6)的抽气管路 上设有限流小孔（8); 步骤2、联通抽气机组（10)与上游室（3)和下游室（6)之间的抽气管路，对上游室 (3)和下游室（6)进行抽气；打开上游室（3)上连接的绝压式电容薄膜真空计（2);当下游 室（6)内压力低于l(T2Pa数量级时，打开下游室（6)上连接的超高真空热阴极电离真空计 (7)； 步骤3、开始对上游室（3)和下游室（6)进行匀速率升温烘烤，并在烘烤最高温度保持 一段时间，随后匀速率降温，降温阶段对超高真空热阴极电离真空计（7)进行除气，继续降 温至室温后，停止烘烤；继续抽气直至达到极限真空度后执行步骤4 ; 步骤4、切断上游室（3)的抽气管路，保持下游室（6)抽气管路的联通；联通上游室 (3)、被测小孔（5)和下游室（6)之间的管路，待上游室（3)压力稳定后，对绝压式电容薄膜 真空计（2)进行调零； 步骤5、打开气源与上游室（3)之间的第一真空阀门（1)，向上游室（3)充入测试气 体，根据小孔流导所需测试压力调节第一真空阀门（1)的开度，使得上游室（3)按照由低压 力至高压力的顺序建立相应测试压力点，并记录各测试压力点处的绝压式电容薄膜真空计 (2)的示值 ？1及超高真空热阴极电离真空计（7)的示值p2; 步骤6、根据步骤5得到的绝压式电容薄膜真空计（2)及超高真空热阴极电离真空计 (7)的示值？1和？2，依据公式（1)计算得到各测试压力点处的被测小孔流导值C1; ^ _ C\p2{\-a) （/?) ⑴ 式中：C2为限流小孔流导值，α为返流比。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述式（1)简化为： Q = C>1(l-a) Px 所述步骤6采用简化后得到的式（2)进行被测小孔流导值q的计算。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述极限真空度为l(T8Pa数量级。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上游室（3)的容积至少为1L。5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超高真空热阴极电离真空计（7)的测量 范围为l(T9Pa?IPa。6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中，所述除气完成的判断方式为：当 上游室（3)和下游室（6)达到极限真空度时，监测超高真空热阴极电离真空计（7)的示值， 示值升高后又降低，当降低后的终值低于升高之前的初值，且终值趋于平稳时，认为除气完 成。7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述终值趋于平稳后，首先停止对超高真空 热阴极电离真空计（7)的除气，然后再次开启对超高真空热阴极电离真空计（7)的除气，此 时如果确认超高真空热阴极电离真空计（7)的示值没有变化时，则最终确认除气完成。【文档编号】G01N11/04GK104266820SQ201410484796【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力衰减法测量小孔流导的方法，该方法包括下列步骤：步骤1、将被测小孔(5)连接至上游室(3)与下游室(6)之间；下游室(6)的抽气管路上设有限流小孔(8)；步骤2、联通抽气机组(10)与上游室(3)和下游室(6)之间的抽气管路，对上游室(3)和下游室(6)进行抽气；打开上游室(3)上连接的绝压式电容薄膜真空计(2)；当下游室(6)内压力低于10‑2Pa数量级时，打开下游室(6)上连接的超高真空热阴极电离真空计(7)；步骤3、开始对上游室(3)和下游室(6)进行匀速率升温烘烤，并在烘烤最高温度保持一段时间，随后匀速率降温，降温阶段对超高真空热阴极电离真空计(7)进行除气，继续降温至室温后，停止烘烤；继续抽气直至达到极限真空度后执行步骤4；步骤4、切断上游室(3)的抽气管路，保持下游室(6)抽气管路的联通；联通上游室(3)、被测小孔(5)和下游室(6)之间的管路，待上游室(3)压力稳定后，对绝压式电容薄膜真空计(2)进行调零；步骤5、打开气源与上游室(3)之间的第一真空阀门(1)，向上游室(3)充入测试气体，根据小孔流导所需测试压力调节第一真空阀门(1)的开度，使得上游室(3)按照由低压力至高压力的顺序建立相应测试压力点，并记录各测试压力点处的绝压式电容薄膜真空计(2)的示值p1及超高真空热阴极电离真空计(7)的示值p2；步骤6、根据步骤5得到的绝压式电容薄膜真空计(2)及超高真空热阴极电离真空计(7)的示值p1和p2，依据公式(1)计算得到各测试压力点处的被测小孔流导值C1；C1=C2p2(1-α)(p1-p2)---(1)]]>式中：C2为限流小孔流导值，α为返流比。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：习振华，冯焱，张伟文，成永军，赵澜，孙雯君，董猛，李莉，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62