比較法校準(zhǔn)氦真空參考漏孔漏率及合成不確定度評定

2012-10-30 閆榮鑫 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所

  直接比對法是氦質(zhì)譜檢漏儀在穩(wěn)定工作和引入氣體相同條件下,將參考漏孔流出的氦氣和標(biāo)準(zhǔn)漏孔提供的已知流量的氦氣分別引入校準(zhǔn)室中,用氦質(zhì)譜檢漏儀分別測量氦氣產(chǎn)生的離子流,通過比較兩次離子流的測量值計算出參考漏孔漏率的一種校準(zhǔn)方法。這種校準(zhǔn)范圍為1×10- 7 Pa·m3/s~1×10- 10 Pa·m3/s。對同一參考漏孔,采用同樣的校準(zhǔn)測量,可以采用高斯分布統(tǒng)計的方法獲得校準(zhǔn)不確定度,其他不確定度分量由氦質(zhì)譜檢漏儀組成的校準(zhǔn)裝置決定,其合成相對不確定度可達(dá)到10%。

  氦真空參考漏孔漏率是密封性能檢測最基本、最廣泛、靈敏度最高的氦質(zhì)譜檢漏法的標(biāo)準(zhǔn)比對器具,其量值快速、準(zhǔn)確地現(xiàn)場校準(zhǔn)和比對,對產(chǎn)品密封測試至關(guān)重要。目前對其校準(zhǔn)有兩類方法,一類是在實驗室條件下的直接校準(zhǔn)定容法和恒壓法,另一類是既能在實驗室條件也可在現(xiàn)場使用條件下進(jìn)行校準(zhǔn)的直接比對法。

原理與程序

  直接比對法氦真空參考漏孔漏率校準(zhǔn)原理如圖1 所示,當(dāng)氦質(zhì)譜檢漏儀工作在穩(wěn)定狀態(tài)時,用已完成校準(zhǔn)的漏率已知的高精度標(biāo)準(zhǔn)漏孔,在檢漏儀上輸出穩(wěn)定的信號,同樣未知的被校驗的參考漏孔也產(chǎn)生穩(wěn)定的信號輸出,利用氦質(zhì)譜檢漏儀輸出信號和漏孔氦漏率的線性關(guān)系,確定出參考漏孔的漏率。

比較法校準(zhǔn)氦真空參考漏孔漏率示意圖

  圖1 比較法校準(zhǔn)氦真空參考漏孔漏率示意圖

校準(zhǔn)程序

校準(zhǔn)程序如下:

  (a) 將待校參考標(biāo)準(zhǔn)漏孔1 連接到氦質(zhì)譜檢漏儀的校準(zhǔn)裝置上;

  (b) 打開漏孔閥門2、3,利用氦質(zhì)譜檢漏儀對參考漏孔和標(biāo)準(zhǔn)漏孔抽真空,使校準(zhǔn)室壓力小于1×10- 3Pa;

  (c) 分別打開標(biāo)準(zhǔn)漏孔閥門3,逐一測出不同量級漏率的標(biāo)準(zhǔn)漏孔對應(yīng)的反應(yīng)值,關(guān)閉標(biāo)準(zhǔn)漏孔閥門3,打開要校準(zhǔn)的參考漏孔,測得另一反應(yīng)值,選擇兩反應(yīng)值盡可能相近或同一數(shù)量級的標(biāo)準(zhǔn)漏孔作為比對的標(biāo)準(zhǔn)漏孔;

  (d) 打開待校準(zhǔn)的參考漏孔的閥門2,待校參考漏孔流入校準(zhǔn)室中的氦流量為Q,測量此時檢漏儀的信號輸出I1i;關(guān)閉截閥門2,用檢漏儀測量系統(tǒng)的本底信號輸出I01i;

  (e) 打開所選擇的標(biāo)準(zhǔn)漏孔閥門3,經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)漏孔4 流入檢漏儀中已知氦流量Qs 的氦氣,測量此時檢漏儀的信號輸出為I2i;關(guān)閉截閥門3,用檢漏儀測量系統(tǒng)的本底信號輸出I02i;(f) 重復(fù)(d)~(e)的操作過程,測量n 組數(shù)據(jù)(n≥6)。

結(jié)論

  利用氦質(zhì)譜檢漏儀,采用相對比對法,可以對氦真空參考漏孔進(jìn)行校準(zhǔn),滿足測試要求精度較低的參考漏孔校準(zhǔn)。