[发明专利]一种小孔流导的测量方法

说明书

技术领域

本发明的一种小孔流导的测量方法，特别是流导值小于5×10^-9m³/s且为分子流状态下的小孔流导的测量方法，属于测量技术领域。 

背景技术

文献“定容法测量小孔流导的方法研究，《真空》第43卷、2006年第1期、第62页～66页”，介绍了测量小孔流导的一种方法，称为定容法。该方法是在已知容积V的定容室内充入压力为p₀的气体，当气体通过小孔流出时，用电容薄膜真空计测量定容室的压力变化值δp，同时测量压力变化δp所需的时间t，则小孔流导C可用 计算。该方法可以测量2×10^-9m³/s小孔流导值，测量不确定度为1.1％。 

该方法的不足之处是测量下限不能延伸至2×10^-9m³/s及以下，这是因为该方法是通过测量定容室的压升来测量小孔流导，当小孔流导值小于2×10^-9m³/s时，定容室压力变化值δp较小，难以精确测量。如果用较长时间来累积压力以获得足够大的压力变化值δp，则在这段时间内，由温度变化产生的定容室压力波动会对小孔流导测量结果产生较大影响。 

发明内容

本发明的目的是为了克服现有测量方法的不足之处，提供一种小孔流导的测量方法；该方法利用活塞在变容室运动改变变容室容积，使变容室的压力在测量开始和测量结束时保持一致；通过测量变容室的压力、活塞横截面积、活塞移动距离和实验时间，计算出小孔流导值；变容室的压力变化曲线为锯齿型；该方法可以测量2×10^-9m³/s及以下的小孔流导，且测量时间短，同时具有较小的测量不确定度。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。 

本发明的一种小孔流导的测量装置由活塞、绝对式压力计、真空阀门、变容室、小孔、真空室、高真空规、真空泵和气瓶组成；其连接关系为：活塞和变容室采用动密封连接，绝对式压力计通过真空阀门与变容室连接，气瓶通过真空阀门与变容室连接，真空泵通过阀门与变容室连接，高真空计与真空室直接连接，真空泵通过阀门与真空室连接，变容室通过小孔、真空阀门与真空室连接。 

本发明的一种小孔流导的测量方法，其具体实施步骤如下： 

1)打开阀门，打开电容薄膜规，打开真空泵，打开阀门对变容室抽真空； 

2)关闭阀门，打开阀门，对变容室充气，气体压力由电容薄膜规测量，记录读数为p； 

3)打开阀门，打开真空泵，对真空室抽真空，真空度由电离规测量； 

4)打开阀门，使变容室的气体通过小孔流入到真空室，计时为t₁；当变容室的压力降低为(1-1‰)p时，活塞开始推进以减小变容室的容积使变容室中的压力上升；活塞面积为A； 

5)当变容室的压力上升为(1+1‰)p时，活塞停止运动，这时变容室中的压力又开始降低； 

6)当变容室的压力降低为p时，计时为t₂，活塞的移动距离计为s； 

7)小孔的流导C用C＝A×s/(t₂-t₁)计算得到； 

8)用贝赛尔公式计算流导测量不确定度。 

所述步骤1)中变容室的真空度小于1×10^-1Pa，温度为23℃；所述步骤2)中变容室充入的气体压力p不超过1000Pa；所述步骤3)中真空室的真空度低于1×10^-4Pa；所述步骤4)中活塞直径范围为(0.0008-0.005)m；所述步骤4)中活塞与变容室为动密封连接，且不发生泄漏；所述步骤4)中活塞的截面积A由计量部门测量，并出具测量证书；所述步骤4)中当变容室的压力在(1-1‰)p±0.00005p范围时，既认为变容室的压力降低为(1-1‰)p；所述步骤5)中当变容室的压力在(1+1‰)p±0.00005p范围时，既认为变容室的压力上升为(1+1‰)p；所述步骤6)中当变容室的压力在p±0.00005p范围时，既认为变容室的压力降低为(1+1‰)p；所述步骤7)中流导C取n次(n≥6)测量的 平均值。 

有益效果 

1)测量结束时变容室压力维持在初始压力值，提高了小孔流导测量值的准确性； 

2)通过测量活塞的横截面积和移动距离来计算小孔流导，使测量下限可以达到2×10^-9m³/s及以下，同时具有较小的测量不确定度；