[发明专利]一种适于标定不规则形状气腔容积的系统及方法

说明书

本发明属于反应堆工程技术领域，公开了一种适于标定不规则形状气腔容积的系统及方法。该系统包括真空泵、标定气源、压力测量传感器、待标定容器、参考室容器、标准填块，其中标定气源为惰性气体；该方法是通过记录待标定容器和参考室容器的氦气压力和温度，建立以待标定容器容积和参考室容器容积为未知数的二元一次方程，再通过添加不同体积的标准填块至参考室容器内，建立多个二元一次方程组，解这些方程组即可获得待标定容器气腔容积的大小。该方法和系统标定过程简单且能够对形状不规则、不能填充液体的容器的气腔容积进行标定。

技术领域

本发明属于反应堆工程技术领域，具体涉及一种适于标定不规则形状气腔容积的系统及方法。

背景技术

在科研工作尤其是氚处理设施中，会经常遇到一些特殊情况下容器容积从数cm³至数dm³不等的高精度测量问题，测量不确定度通常要求低于2％。现有的测量方法有：称重法、气体膨胀法、几何计算法。各种方法测量过程如下；

(1)称重法：首先称量空容器重量，然后注入已知密度的水或酒精，再次称量，根据前后两次质量差与液体密度，即可计算得到容器容积大小；

(2)气体膨胀法：将气体由已知容积的容器膨胀至待测量容器，根据理想气体状态方程，即可计算得到待测量容器容积；

(3)几何计算法：根据待测量容器的边界尺寸，通过几何计算的方法，获得待测量容器容积大小。

这些方法虽然简单，但都有一定的局限性，在真空系统中的一些不规则形状的容器，在低温系统中内部结构比较复杂的容器或存在变温的系统，一些不能填充液体的容器，常用测量方法应用在这些场合时往往存在诸多不便或方法本身无法应用等问题，如称重法，不仅由于称重带来误差，而且注入液体污染容器内表面；气体膨胀法，由已知容器容积的误差带来的测量结果不准确，或容器内部死体积导致的测量结果误差；几何计算法，对不规则形状的容器误差非常大。

发明内容

(一)发明目的

根据现有技术所存在的问题，本发明提供了一种测定方法简单且能够对形状不规则、不能填充液体的容器的气腔容积进行标定的系统及方法。

(二)技术方案

为了解决现有技术所存在的问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种适于标定不规则形状气腔容积的系统，该系统包括真空泵、标定气源、压力测量传感器、待标定容器、参考室容器、标准填块，其中标定气源为惰性气体；待标定容器的容积记为V，其包括第一容器、第一容器与阀门F2之间管路(本领域中，第一容器、阀门F2及之间管路通常是一体化结构)；参考室容器的容积记为V_R，其包括第二容器、第二容器与阀门F1、阀门F2、阀门F3以及压力测量传感器之间管路；标准填块为已知体积的填块，其位于第二容器内；真空泵通过阀门F1所在管路与系统连接；标定气源通过阀门F3、阀门F2所在管路与第一容器连接；标定气源通过阀门F3所在管路与第二容器连接，通过阀门F3、阀门F1所在管路与真空泵连接；压力测量传感器设置在第二容器所在管路上。

优选地，所述标准填块为表面抛光的不锈钢圆柱体填块。

优选地，所述惰性气体为氦气。

优选地，标准填块体积为待标定容器容积的1/10至10倍。

利用该系统对不规则形状气腔容积进行标定的方法，该方法根据待标定容器容积与参考室容器容积的大小关系，分为方法(a)和方法(b)，步骤如下：

(a)当待标定容器的容积估值大于参考室容积时，该标定方法的步骤为：

(a-1)将体积为V_i的标准填块放置入第二容器内；对系统抽真空后，关闭所有阀门；