定容法测量小孔流导测量装置

        小孔流导的大小不仅取决于小孔的大小、形状、厚度等几何尺寸,而且还取决于通过小孔的气体成分与气体的流动状态。在分子流条件下,对于确定的气体来说,小孔流导值是恒定的; 当进气压力偏离分子流时,小孔的流导就随进气压力的不同而不同。

        对于形状规则小孔的流导可以通过理论计算得到, 对于尺寸无法准确测量的小孔, 其流导只能通过实验的方法测量得到,测量方法通常有恒压法和定容法。恒压法测量中,恒压式流量计根据变容室与参考室之间的差压式电容薄膜规采集差压信号, 计算机根据此差压信号, 调节电机转速, 使活塞以相应的速度向变容室中推进,从而改变变容室的体积,以保持变容室与参考室之间的压差尽可能的小,从而保证了变容室中的压力恒定。为了确保活塞有一定的运动速度,变容室体积要尽量小。实际测量过程中,小孔连接体积要计入变容室中,当连接体积太大时,就不能用恒压法测量, 而只能用定容法测量小孔流导。

        定容法测量小孔流导装置的工作原理如图1所示。主要由抽气系统、供气系统、测量系统组成。抽气系统用于对真空室、标准体积和各个管道及接头抽真空,真空室的极限真空度可达10^-8 Pa, 管道真空度可达10^-4Pa。供气系统提供99. 99% 高纯度的He气, 可用于接头体积的测量和小孔流导的测量。测量系统由1L标准体积和测量压力的真空计组成,1L标准体积经过中国计量科学研究院计量, 体积为9. 9932×10^-4 m³,合成标准不确定度为0.1%,绝压式电容薄膜规测量绝对压力, 差压式电容薄膜规精确测量压力的变化量。

1.真空室　2.电离真空规　3, 6, 8, 9, 11, 13, 16, 18, 20. 隔断阀　4, 14.分子泵　5, 15.机械泵　7.待测流导小孔　10.1L标准体积　12. FS133Pa 差压式电容薄膜规　17. He气瓶　19. FS133Pa绝压式电容薄膜规　21.FS133kPa 绝压式电容薄膜规

图1　定容法测量小孔流导装置工作原理图