正壓漏孔校準(zhǔn)技術(shù)的發(fā)展概況
介紹了國(guó)內(nèi)外正壓漏孔校準(zhǔn)技術(shù)的研究概況，對(duì)校準(zhǔn)裝置的原理和組成進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，對(duì)采用的校準(zhǔn)方法進(jìn)行了分析和討論。以此為基礎(chǔ)，歸納總結(jié)了正壓漏孔校準(zhǔn)技術(shù)中所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，分析了技術(shù)發(fā)展的總體趨勢(shì)，并對(duì)我國(guó)正壓漏孔校準(zhǔn)技術(shù)的研究工作提出了建議。
正壓檢漏是檢漏技術(shù)的一個(gè)重要研究方向，已經(jīng)在載人飛船、運(yùn)載火箭、衛(wèi)星等為代表的型號(hào)研制任務(wù)中發(fā)揮了重要作用，同時(shí)也在制冷、機(jī)械、汽車等民用領(lǐng)域被廣泛地采用。正壓漏孔是正壓檢漏時(shí)的漏率標(biāo)準(zhǔn)，其校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到正壓檢漏的質(zhì)量，因此得到了廣泛的關(guān)注。
正壓檢漏技術(shù)與真空檢漏技術(shù)相比，具有被檢件不用抽真空、工作狀態(tài)和檢漏狀態(tài)可保持一致等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也帶來(lái)了新的問(wèn)題。第一，在正壓檢漏中, 被檢容器內(nèi)壓力在1×105 Pa 以上,容器內(nèi)氣體分子多, 壓力受溫度影響大。壓力的變化不僅要考慮通過(guò)漏孔的質(zhì)量泄漏, 更要考慮與環(huán)境的熱能交換。換言之，就是正壓檢漏及正壓漏孔校準(zhǔn)受溫度的影響較為嚴(yán)重。而真空檢漏壓力一般在1 Pa 及以下,受溫度影響小;第二，正壓檢漏往往需要在不同的壓力條件下進(jìn)行，所以也必須對(duì)正壓漏孔在該條件下進(jìn)行校準(zhǔn)。而真空漏孔一般的校準(zhǔn)條件是進(jìn)口壓力為一個(gè)大氣壓，出口壓力為真空，狀態(tài)較為簡(jiǎn)單;第三，和真空檢漏一般使用氦氣不同，正壓檢漏往往可以使用氦氣、空氣、氮?dú)獾葰怏w，所以需要用不同氣體對(duì)正壓漏孔進(jìn)行校準(zhǔn)。正是由于以上原因，對(duì)正壓漏孔的校準(zhǔn)技術(shù)提出了新的、更高的要求，需要進(jìn)一步開(kāi)展研究工作，提出測(cè)量范圍寬，不確定度小的正壓漏孔校準(zhǔn)方法，研制校準(zhǔn)裝置。同時(shí)，真空漏孔和正壓漏孔的校準(zhǔn)是不同壓力條件下的漏率校準(zhǔn)，所以真空漏孔的校準(zhǔn)技術(shù)也很值得借鑒。
本文介紹了國(guó)內(nèi)外有關(guān)正壓漏孔校準(zhǔn)技術(shù)的研究現(xiàn)狀，對(duì)各種校準(zhǔn)裝置和校準(zhǔn)方法進(jìn)行了比較和討論，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了說(shuō)明，對(duì)今后的研究工作提出了自己的看法，希望對(duì)我國(guó)的正壓漏孔校準(zhǔn)及正壓檢漏工作能有所幫助。
1、國(guó)外研究狀況
介紹了德國(guó)物理技術(shù)研究院(PTB)、瑞士BALZERS 公司、美國(guó)材料與測(cè)試學(xué)會(huì)(ASTM)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(ECS)等國(guó)外正壓漏孔校準(zhǔn)技術(shù)的研究概況。
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2、國(guó)內(nèi)技術(shù)狀態(tài)
介紹了中國(guó)計(jì)量院(NIM)、上海計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所、清華大學(xué)、航天科技集團(tuán)一院蘭州物理研究所(LIP)等國(guó)內(nèi)正壓漏孔校準(zhǔn)技術(shù)的研究概況。
http://www.healwit.com.cn/leakhunting/032891.html
3、分析和討論
從國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀可以看到，用恒壓法校準(zhǔn)正壓漏孔是各國(guó)計(jì)量機(jī)構(gòu)主要研究的方向，恒壓法與定容法相比，具有更低的測(cè)量下限和更小的測(cè)量不確定度，這正是研制計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)所追求的最終目的。另外，校準(zhǔn)裝置的自動(dòng)化水平越來(lái)越高，可以在校準(zhǔn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制并得到最終的測(cè)量結(jié)果，提高了工作效率，減少由人為操作帶來(lái)的不確定性影響。在恒壓法校準(zhǔn)裝置的研究中，普遍采用差壓式電容薄膜規(guī)測(cè)量壓力變化，用活塞在變?nèi)菔抑衅絼?dòng)來(lái)保持壓力恒定，并采取恒溫措施以保證校準(zhǔn)裝置的溫度穩(wěn)定。恒壓法的關(guān)鍵技術(shù)是，第一，設(shè)計(jì)大小適合的變?nèi)菔胰莘e，一般要小于10 mL，最好能在7 mL 左右,這是提高流量測(cè)量下限、降低氣體累計(jì)時(shí)間的前提;第二，應(yīng)使用直徑小的細(xì)活塞，并保證活塞與校準(zhǔn)系統(tǒng)的動(dòng)密封連接不漏氣。一般活塞直徑應(yīng)小于1 mm，理想的直徑是0.8 mm。同時(shí)，活塞的最小運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)小于1×10- 5 m/s，以實(shí)現(xiàn)微小的容積變化。這樣可以將測(cè)量下限延伸到5×10- 7 Pa·m3/s 及以下，并大大縮短測(cè)量時(shí)間;第三，實(shí)現(xiàn)良好的恒溫，減小溫度變化引入的測(cè)量誤差。目前商品化的正壓漏孔的漏率基本在10- 7 Pa·m 3/s 量級(jí)，采用恒壓法是較為適合的方法，這種方法兼顧了測(cè)量精度和工作效率，可以作為主要的研究方向。
對(duì)于進(jìn)一步延伸正壓漏孔的測(cè)量下限而言，動(dòng)態(tài)比較法具有較大的潛力，但需要進(jìn)一步研究四極質(zhì)譜計(jì)的靈敏度、穩(wěn)定性和非線性等問(wèn)題。定容法具有裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低的優(yōu)點(diǎn)，可以在測(cè)量較大漏率的正壓漏孔時(shí)發(fā)揮作用。另外，對(duì)于不同狀態(tài)下的正壓漏孔漏率的校準(zhǔn)也受到了關(guān)注。如在不同的進(jìn)、出口壓力條件下，不同的實(shí)驗(yàn)氣體下，正壓漏孔的漏率都會(huì)發(fā)生變化。如何找到一種實(shí)用的修正技術(shù)，滿足實(shí)際工作中的使用要求，同時(shí)降低校準(zhǔn)的工作量，這是一個(gè)重要的研究和發(fā)展方向。
真空標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際比對(duì)是真空計(jì)量發(fā)展的一個(gè)重要階段，目前已經(jīng)在全壓力、真空漏率等方面開(kāi)展了工作，并且已經(jīng)取得了很多研究成果。對(duì)于正壓漏孔校準(zhǔn)技術(shù)而言，也需要采用不同方法、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)傳遞標(biāo)準(zhǔn)漏孔進(jìn)行漏率的比對(duì)，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)、國(guó)際的技術(shù)交流和量值比較，不斷提高正壓漏孔的校準(zhǔn)水平。
4、結(jié)論
正壓漏孔的校準(zhǔn)水平直接影響正壓檢漏的質(zhì)量， 得到了廣泛重視， 以德國(guó)PTB、瑞士Balzers、中國(guó)計(jì)量院、蘭州物理研究所等為代表的國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)均建立了正壓漏孔校準(zhǔn)裝置。目前主要采用的校準(zhǔn)方法有恒壓法、定容法和動(dòng)態(tài)比較法等三種方法，可以覆蓋(10-3~10- 7 )Pa·m3/s范圍內(nèi)正壓漏孔漏率的校準(zhǔn)。其中恒壓法具有測(cè)量下限低，測(cè)量效率高，測(cè)量不確定度小等優(yōu)點(diǎn)，是世界各國(guó)主要研究的方向。在今后的研究工作中，面臨的主要問(wèn)題是如何進(jìn)一步將測(cè)量下限延伸至10-8 Pa·m3/s 量級(jí)，目前來(lái)看，這個(gè)問(wèn)題的解決還有賴于新方法和新技術(shù)的提出。建議我國(guó)積極和國(guó)外研究機(jī)構(gòu)開(kāi)展正壓漏孔漏率的比對(duì)工作，充分的進(jìn)行技術(shù)交流，相互借鑒研究經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)正壓漏孔校準(zhǔn)技術(shù)的較快發(fā)展。
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