[发明专利]一种高低温真空校准装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高低温真空校准装置及方法，特别是实现真空度在1×10^-4Pa～1×10⁵Pa范围内、温度在-140℃～+100℃范围内真空计的准确校准的装置及方法，属于测量领域。

背景技术

真空计广泛应用于工业生产的各个领域，真空计的校准技术研究是真空计量领域的一个重要研究方向。文献“李正海.复合式真空标准校准真空计的方法.真空与低温3（2）,1997.”介绍了目前真空计校准时所采用的一种典型校准装置和方法。复合式真空标准装置采用了动态与静态相结合的方法，把动态比对、静态比对、静态膨胀三种校准真空计的方法复合在一台真空标准上，该装置的校准范围为10^-4Pa～10⁵Pa，不确定度小于10%。

这种系统的不足之处是装置没有考虑到工作环境温度变化对真空计示值的影响，只能实现真空计在实验室常温下的校准，无法满足1×10^-4Pa～1×10⁵Pa范围内真空计在-140℃～+100℃温度范围内不同温度点的准确校准。当被校准过的真空计在不同的工作环境中使用时，会引起较大的测量不确定度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高低温真空校准装置及方法，所述装置及方法能够实现1×10^-4Pa～1×10⁵Pa范围内真空计在-140℃～+100℃温度范围内不同温度点的准确校准。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种高低温真空校准装置，所述装置包括：标准真空计、三通连接件、被校真空计、高低温真空校准室、监测真空计、温度控制板、制冷系统、抽气机组、阀门、供气系统、微调阀；

三通连接件包括A、B、C三个开口端，其中，C端为进气端，C端位于A端和B端之间的直管的中间，与直管垂直，且C端到A、B两端的距离相等，A、B两端的内径相等，能够保证气体从C端进入三通连接件后，流到A、B两端的压力相等，A端与标准真空计连接，B端与被校真空计连接，被校真空计固定在温度控制板上，温度控制板与制冷系统连接，三通连接件、被校真空计和温度控制板置于高低温真空校准室内，监测真空计与高低温真空校准室连接，抽气机组通过阀门与高低温真空校准室连接，供气系统通过微调阀与高低温真空校准室连接；

其中，所述供气系统为气瓶或气袋，高低温真空校准室为多层反射保温绝热材料，温度控制板为缠有加热电阻丝的紫铜板，阀门为超高真空全金属插板阀；微调阀为超高真空全金属微调阀，标准真空计包含三个测量准确度为满量程的0.05%电容薄膜型真空计，满量程分别为0.02Torr、10Torr、1000Torr；制冷系统采用低温泵一级冷头和压缩机组合的制冷方案；抽气机组采用涡轮分子泵和机械泵组合的抽气方案。

本发明所述高低温真空校准装置的校准方法，所述方法步骤如下：

①打开标准真空计和监测真空计，使标准真空计稳定24小时；

②启动抽气机组，打开阀门，对高低温真空校准室及管道进行抽气；当监测真空计读数显示高低温真空校准室的真空度小于1×10^-6Pa的极限真空度时，保持校准室的状态等待后续操作；

③打开微调阀，将供气系统中的校准气体引入到高低温真空校准室中，当高低温真空校准室中的气体压力达到平衡，且标准真空计读数达到所需的校准压力时，关闭微调阀；启动制冷系统和温度控制板，当高低温真空校准室内温度平衡且达到所需的校准温度时，关闭制冷系统和温度控制板，保持高低温校准室内的温度状态；待校准室中气体压力达到平衡后，分别记录标准真空计的压力读数p₁和被校真空计所显示的压力读数p₂；

根据式（I）计算得到高低温真空校准室的标准压力，

p=TT1p1---(I)]]>

式中：p－高低温真空校准室的标准压力，单位：Pa；