温度对薄膜渗氦型漏孔漏率的影响研究

2010-01-28 冯焱 兰州物理研究所

1、引言

  检漏技术在航天领域应用十分广泛。例如,火箭发射现场的危险气体检测,卫星内部自控系统燃料的检测,超高及极高真空的获得等各领域,都需要可靠的检漏技术作为保障。目前,在检漏工作中使用最广泛的是氦质谱检漏仪,它需要用标准漏孔对检漏仪进行校准。标准漏孔的校准结果直接关系到检漏的准确性。

  大部分条件下,在23 ℃的环保的湿度条件下看齐准漏孔开展校对,检定英语证书明确的是23 ℃匹配的漏率值。因为,在真正的检漏运行中环保的湿度条件和校对的湿度条件不齐全同样。在区别的的湿度条件下,条件漏孔的漏率值也区别样,需用开展调整。这样,必定分析方案在必须的湿度空间内的湿度与条件漏孔漏率的联系,以可以保障在区别的的湿度条件下检漏运行的安全性。在条件漏孔中贴膜渗氦型漏孔因为效能增强、抗污作用强、软件应用宽泛等特质,故而挑选一些漏孔算作分析方案另一半。   在16~50 ℃温湿度规模内,对两支pe膜渗氦型准则漏孔开始了效准,会根据效准成果,拿出了准则漏孔的漏率值随温湿度的波动的身材曲线,依据数学知识分折拿出了温湿度与漏率的的关系表达出来式。

2、校准装置

  使用国防科工委真空计量一级站建成的“气体微流量标准装置”对标准漏孔进行了校准,流量校准范围为10-2~10-10Pa·m3/s ,不确定度小于2% 。

  “甲烷有毒气体微人精准流量数据标准单位提升装置”由甲烷有毒气体微人精准流量数据计、人精准流量数据效正系统软件和进样系统软件二部分成小组成,如下图图甲中1 图甲中。

气体微流量标准装置工作原理图

图1  气物微流量的标淮平衡装置工作的机制图

1 、2. 电容薄膜规;3. 参考室;4 、8. 截止阀;5.稳压室;6. FB110 分子泵;7. 差压规; 9 、13.针阀;10. 变容室; 11. 油室; 12 、28. 机械泵;14. 气瓶;15. 活塞;16 、18 、25. 球阀;17. 四极质谱计; 19 、21. 校准室; 20. 小孔; 22. 插板阀;23. FB500 分子泵; 24. ; 26. 待校流量计;27. 恒温箱。

2.1、气体微流量计

  气体微流量计主要由稳压室(5) 、参考室(3) 、变容室(10) 、电容薄膜规(1 、2 、7) 等五部分组成,可提供2×10-5~1×10-8 Pa·m3/s 的标准流量。标准流量时,将校准气体充入标准微流量计的变容室、参考室和稳压室,并达到某一选定压力值p ,然后打开阀门(9) ,将流量流出变容室。流量稳定后,关闭变容室与稳压室之间的阀门(8) 。随着气体的流出,变容室中的压力发生变化,连接在变容室和参考室之间的差压式电容薄膜规(DCDG) 输出非零信号,并反馈到伺服控制单元,由计算机自动调节电机的转速,使活塞以相应的速度在油室中运动,以保持变容室与参考室之间的压差Δp 尽可能小,使变容室中的压力p 基本上保持恒定。测量变容室的压力p 、活塞的运动速度ΔL /Δt 和标准微流量计内的温度T ,计算流量Q

Q = p ×A ×ΔL / Δt ×Tr/ T (1)   式中 A 为汽缸横截面積; Tr 为参考使用温暖。

2.2、流量校准系统

  流量校准系统主要由双球真空室(19 、21) 、小孔(20) 、四极质谱计(17) 、分子泵(23) 、机械泵(28) 等组成,在校准室(19) 进行流量校准实验研究。上球室(19) 和下球室(21) 分别与流量计相连,在校准2 ×10 - 5~1 ×10 - 8 Pa·m3/ s范围内的标准漏孔时,流量计可直接向上球室进样。当校准1 ×10 - 8~1 ×10 - 10 Pa·m3/ s 范围内的标准漏孔时,流量计可从下球室进样,通过小孔(20) 的分流,使上球室产生的流量减小,满足较小漏率的校准。实际上,小孔(20) 的直径约为11 mm ,分流比为10 ,可使下球室中的流量有1/ 10 返回到上球室。

2.3、进样系统

  进样模式由止回阀(25) 、待校规则漏孔(26) 、衡温箱(27) 包含。图1 只拿出了1 路进气通道,现实上共出同等的4 路相连接在衡温箱的做的工作室中,可此外对4 支规则漏孔完成衡温掌握和校正。衡温箱运用PID 损坏自整定方法调正调温模式的调温量,以保护模式的控温精密度较值为等于6 -0. 1 ℃,控温条件5~75 ℃。

3、校准方法

  “汽体微水用户数据规定的平衡装置”通过待校规定的漏孔水用户数据和微水用户数据计提拱的规定的水用户数据开始对比分析的的方法复位规定的漏孔。   当较准要求的单位漏孔时,先将要求的单位漏孔装配在温控箱的事业室中,设置好好的需求的较准室温,所经一小段时期的和平,使事业室的室温动荡大于相当于 -0. 1 ℃。开放管道铜阀(25) ,将要求的单位漏孔发生的待校2g用户数据访问量的添加较准室,用四极质谱计侧量待校2g用户数据访问量的所匹配的铁铁阴阳正正离子流Ic ,启用管道铜阀,最后将2g用户数据访问量的计发生的要求的单位2g用户数据访问量的采用针阀(18) 添加较准室中,采用改善2g用户数据访问量的计2g用户数据访问量的的深浅,使要求的单位2g用户数据访问量的在较准室所匹配的铁铁阴阳正正离子流I 特别贴近待校2g用户数据访问量的所匹配的铁铁阴阳正正离子流Ic ,并侧量Is 参数值。假若要求的单位2g用户数据访问量的大了,就没有办法使它匹配的铁铁阴阳正正离子流贴近待校2g用户数据访问量的匹配的铁铁阴阳正正离子流,可采用阀(16) 将要求的单位2g用户数据访问量的添加到下球室,再返流到上球室。用2g用户数据访问量的计出示的要求的单位2g用户数据访问量的Qs ,算出出待校2g用户数据访问量的Qc Qc = k ( Ic/ Is) Qs (2)   式中 k 为质谱计的线型指数公式。待校用户流量的和细则用户流量的诞生的阴阳离子流特别近乎,使四极质谱计的线型引来的检测的不来确定度较小,一样 状态下k 值取1 。使用可以调节恒湿箱的恒湿保持,在不相同的的恒湿情况下对细则漏孔使用效正,必须得要到在不相同的温度因素情况下细则漏孔的漏率值。