专利名称：便携式真空规校准系统及方法
技术领域：
本发明涉及便携式真空规校准系统及方法，用于较宽量程范围内现场或实验室真空规的校准或测试，属于测量技术领域。
背景技术：
在众多的科研生产过程中，采用大量的真空规监测产品生产过程，其测量结果对产品的质量具有重要影响，但实验室校准过的真空规在现场使用中，由于环境条件的变化测量结果与实验室校准数据产生较大偏差，同时大量的真空规送往实验室校准将会导致生产线停止生产，造成严重的经济损失。因此本专利提出了便携式真空规校准系统及方法，系统的重量小于40公斤，校准范围为10_6 105Pa。文献“比对法真空计量标准装置的研制”，《宇航计测技术》第66期、1992年第6 期、第70 73页”，介绍了比对法真空规的校准方法及校准系统，但其校准范围为10_4 IO5Pa,且在10_4 10’a压力范围内通过磁悬浮转子规进行测量，这种测量方法的下限受制于磁悬浮转子规测量下限，同时磁悬浮转子规成本比较昂贵，再加上该系统比较庞大，只适合在实验室使用，无法满足现场真空规的校准需求。本专利提出了便携式真空规校准系统及方法，通过参考标准现场比对校准真空规，系统具有质量轻(小于40公斤)、校准范围宽(10_6 10 )、便携等优点，从而解决了现场各种真空规的校准问题。
发明内容
本发明的目的是为了提出便携式真空规校准系统及方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。本发明的便携式真空规校准系统，包括机械泵1、第一真空阀门2、分子泵3、第二真空阀门4、第一真空规5、第二真空规6、第三真空规7、阀门8、第四真空规9、小孔10、微调真空阀门11、气源12、真空室13和第五真空规14 ；机械泵1与第一真空阀门2的一端连接，第一真空阀门2的另一端与分子泵3的一端连接，分子泵3的另一端与第二真空阀门4的一端连接，第二真空阀门4的另一端与真空室13连接；真空室13还与第一真空规5、第二真空规6、第四真空规9的一端、第五真空规14以及小孔10的一端连接；第四真空规9的另一端与阀门8的一端连接，阀门8的另一端与第三真空规7连接；小孔10的另一端与微调真空阀门11的一端连接，微调真空阀门11 的另一端与气源12连接。机械泵1与真空阀门2连接，分子泵3 —端与真空阀门2连接，另一端与真空阀门 4连接；真空室13上安装有真空规5、6、9、14，真空规7通过阀门8与真空室13连接，真空室13的上端与小孔10连接，微调真空阀门11 一端与气源12连接，另一端与小孔10连接。当被校准范围在IO5 KT1Pa时，采用电容薄膜规作为参考标准，当校准范围在 10_6 10’a时，采用B-A型副标准电离规作为参考标准，校准过程根据被校准范围选择合适的参考标准并确定真空室需要的真空度；
所选用第一真空规5是B-A型副标准电离规，其测量范围为10_9 KT1Pa,使用前必须稳定工作1小时以上；第三真空规7和第四真空规9采用电容薄膜规(CDG)作为参考标准，其满量程分别为lTorrUOOOTorr，精度都小于或等于读数的0. 12%，使用前必须稳定4小时以上；所选第五真空规14是监测真空规是复合型规，其测量范围为10_9 IO5Pa,在一个大气压下可直接打开；整个系统的重量小于40公斤；整个系统之间采用管路连接。本发明的便携式真空规校准方法，具体步骤为1)将被校准第二真空规6安装在真空室13上，并检查密封性；2)打开机械泵1，然后打开第一真空阀门2和第二真空阀门4对真空室13及阀门管道抽气，打开第五真空规14，当第五真空规14测量值小于10 时，打开分子泵3抽真空；3)当真空室13中真空度小于0. 11 时，打开阀门8，如果校准范围在10_6 10_2Pa 时，打开第一真空规5和第二真空规6，并进入第4)步；如果校准范围在KT1 105 时打开第二真空规6、第三真空规7和第四真空规9，并进入第5)步；4)如果校准范围在10_6 时，当真空室13中真空度小于lX10_7Pa时(第五真空规14的指示值)，通过微调真空阀门11向真空室13引入气体，在真空室13中压力稳定后作为一个校准点，记录被校准第二真空规6和参考标准第一真空规5的指示值；5)如果KT1 105 时，当真空室13中真空度小于1X10_4!^时(第五真空规14 的指示值)，关闭第二真空阀门4后，通过微调真空阀门11向真空室13引入气体，在真空室 13中压力稳定后，记录被校准第二真空规6和参考标准第三真空规7或第四真空规9的指示值；6)关闭所有真空阀门，关闭真空计、分子泵、机械泵及所有工作仪器，并向真空室 13中引入氮气进行保护，最后给出校准结果，如果被校准真空规是线性的，给出修正因子C =Ps/Pm(Ps参考标准测量压力，Pm为被校准真空规测量压力)；如果被校准真空规是非线性的，给出校准数据或图示。上述步骤1)中第二真空规6安装后的密封性要好，需要真空室达到校准所要的真空度；上述步骤3)中根据校准需要选择打开参考标准，第四真空规9的校准范围为 IO5 IO2Pa ；第三真空规7的校准范围为100 0. IPa ；第一真空规5的校准范围为10_6 l(T2Pa。上述步骤4)中如果校准10’a时，真空室需要获得小于1 X KT7Pa的真空度，在小于KT6Pa的校准范围，真空室校准时的真空度需要低于校准范围两个数量级即可。上述步骤4)和步骤幻中一个数量级至少取3个校准点，校准点分别为数量级的 30^^60%和90%附近，每个点取多次测量平均值作为结果。上述步骤5)中当真空室13压力大于130Pa时，关闭阀门8对第三真空规7进行保护。上述步骤6)关闭仪器安装顺序执行，向真空室13中引入氮气必须是缓慢进行；如果被校准第二真空规6是线性真空规，给出修正因子，如果是非线性的，给出测量结果比较表或图。
上述步骤6)中系统的测量标准合成测量不确定度为当校准范围在10_6 1 (T2Pa,小于10% ；当校准范围在KT1 IO5Pa,小于2%0有益效果本发明采用参考标准直接比对校准真空规，当被校准范围在KT1 IO5Pa时，采用电容薄膜规作为参考标准，当校准范围在10_6 10- 时，采用B-A型副标准电离规作为参考标准，校准过程根据被校准范围选择合适的参考标准并确定真空室需要的真空度。如果被校准真空规是线性的，给出修正因子；如果被校准真空规是非线性的，给出校准数据或图
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图1为本发明的系统结构示意图；其中，1-机械泵，2-第一真空阀门，3-分子泵，4-第二真空阀门，5-第一真空规， 6-第二真空规，7-第三真空规，8-阀门，9-第四真空规，10-小孔，11-微调真空阀门，12-气源，13-真空室，14-第五真空规。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不是限制本发明的范围。实施例便携式真空规校准系统，包括机械泵1、第一真空阀门2、分子泵3、第二真空阀门 4、第一真空规5、第二真空规6、第三真空规7、阀门8、第四真空规9、小孔10、微调真空阀门 11、气源12、真空室13和第五真空规14 ；机械泵1与第一真空阀门2的一端连接，第一真空阀门2的另一端与分子泵3的一端连接，分子泵3的另一端与第二真空阀门4的一端连接，第二真空阀门4的另一端与真空室13连接；真空室13还与第一真空规5、第二真空规6、第四真空规9的一端、第五真空规14以及小孔10的一端连接；第四真空规9的另一端与阀门8的一端连接，阀门8的另一端与第三真空规连接；小孔10的另一端与微调真空阀门11的一端连接，微调真空阀门11 的另一端与气源12连接。机械泵1与真空阀门2连接，分子泵3 —端与真空阀门2连接，另一端与真空阀门 4连接；真空室13上安装有真空规5、6、9、14，真空规7通过阀门8与真空室13连接，真空室13的上端与小孔10连接，微调真空阀门11 一端与气源12连接，另一端与小孔10连接。当被校准范围在IO5 KT1Pa时，采用电容薄膜规作为参考标准，当校准范围在 10_6 10’a时，采用B-A型副标准电离规作为参考标准，校准过程根据被校准范围选择合适的参考标准并确定真空室需要的真空度；所选用第一真空规5是B-A型副标准电离规，其测量范围为10_9 KT1Pa,使用前必须稳定工作1小时以上；第三真空规7和第四真空规9采用电容薄膜规(CDG)作为参考标准，其满量程分别为lTorrUOOOTorr，精度都小于或等于读数的0. 12%，使用前必须稳定4小时以上；所选第五真空规14是监测真空规是复合型规，其测量范围为10_9 IO5Pa,在一个大气压下可直接打开；整个系统的重量小于40公斤；整个系统之间采用管路连接。本发明的便携式真空规校准方法，具体步骤为1)将被校准第二真空规6安装在真空室13上，并检查密封性；2)打开机械泵1，然后打开第一真空阀门2和第二真空阀门4对真空室13及阀门管道抽气，打开第五真空规14，当第五真空规14测量值小于10 时，打开分子泵3抽真空；3)当真空室13中真空度小于0. IPa时，打开阀门8，需要校准范围为10_6 10_2Pa 时，打开第一真空规5和第二真空规6 ；4)当真空室13中真空度小于1 X IO^7Pa时，第五真空规14的指示值为 9. 2X10_8Pa，通过微调真空阀门11向真空室13引入气体，在真空室13中压力稳定后作为一个校准点，测量采用压力由低到高的顺序，每个数量级选择3个校准点，(分别为30%、 60%、90% )，例如当校准压力为KT6Pa量级时，校准点选取3* 1 (T6Pa，6*KT6Pa，9*KT6Pa ； 记录被校准第二真空规6和参考标准第一真空规5的指示值，例如在10-5 量级分别为 2. 8 Xl(T5Pa，2. 9 X KT5Pa ；5)校准结束后，关闭所有真空阀门，关闭真空计、分子泵、机械泵及所有工作仪器， 并向真空室I3中引入氮气进行保护，压力为10098Pa，被校准真空规是线性的，在全量程范围内的修正因子为0. 97。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.便携式真空规校准系统，其特征在于包括机械泵(1)、第一真空阀门O)、分子泵 ⑶、第二真空阀门⑷、第一真空规(5)、第二真空规(6)、第三真空规(7)、阀门⑶、第四真空规(9)、小孔(10)、微调真空阀门(11)、气源(12)、真空室(13)和第五真空规(14)；机械泵⑴与第一真空阀门⑵的一端连接，第一真空阀门⑵的另一端与分子泵⑶ 的一端连接，分子泵(3)的另一端与第二真空阀门(4)的一端连接，第二真空阀门(4)的另一端与真空室(13)连接；真空室(13)还与第一真空规(5)、第二真空规(6)、第四真空规 (9)的一端、第五真空规(14)以及小孔(10)的一端连接；第四真空规(9)的另一端与阀门 ⑶的一端连接，阀门⑶的另一端与第三真空规(7)连接；小孔(10)的另一端与微调真空阀门(11)的一端连接，微调真空阀门(11)的另一端与气源(12)连接；整个系统的重量小于40公斤；整个系统之间采用管路连接。
2.便携式真空规校准方法，其特征在于具体步骤为1)将被校准第二真空规(6)安装在真空室(13)上，并检查密封性；2)打开机械泵(1)，然后打开第一真空阀门(2)和第二真空阀门(4)对真空室(13)及阀门管道抽气，打开第五真空规(14)，当第五真空规(14)测量值小于10 时，打开分子泵 ⑶抽真空；3)当真空室(13)中真空度小于0.1 时，打开阀门(8)，如果校准范围在10_6 KT2Pa 时，打开第一真空规(5)和第二真空规(6)，并进入第4)步；如果校准范围在10—1 IO5Pa 时打开第二真空规(6)、第三真空规(7)和第四真空规(9)，并进入第5)步；4)如果校准范围在10_6 KT2Pa时，当真空室(13)中真空度小于1X KT7Pa时即第五真空规(14)的指示值，通过微调真空阀门(11)向真空室(13)引入气体，在真空室(13)中压力稳定后作为一个校准点，记录被校准第二真空规(6)和参考标准第一真空规(5)的指示值；5)如果10—1 IO5Pa时，当真空室(13)中真空度小于1X 10_4Pa时即第五真空规(14) 的指示值，关闭第二真空阀门⑷后，通过微调真空阀门(11)向真空室(13)引入气体，在真空室(13)中压力稳定后，记录被校准第二真空规(6)和参考标准第三真空规(7)或第四真空规(9)的指示值；6)关闭所有真空阀门，关闭真空计、分子泵、机械泵及所有工作仪器，并向真空室(13) 中引入氮气进行保护，最后给出校准结果，如果被校准真空规是线性的，给出修正因子C = I^s/Pm，其中I^s参考标准测量压力，Rii为被校准真空规测量压力；如果被校准真空规是非线性的，给出校准数据或图示。
3.根据权利要求2所述的便携式真空规校准方法，其特征在于步骤3)中第四真空规 (9)的校准范围为IO5 IO2Pa ；第三真空规(7)的校准范围为100 0. IPa ；第一真空规 (5)的校准范围为10_6 10_2Pa。
4.根据权利要求2所述的便携式真空规校准方法，其特征在于步骤5)中当真空室 (13)压力大于130Pa时，关闭阀门(8)对第三真空规(7)进行保护。
5.根据权利要求2所述的便携式真空规校准方法，其特征在于第一真空规(5)是B-A 型副标准电离规，其测量范围为10_9 KT1I^，使用前必须稳定工作1小时以上。
6.根据权利要求2所述的便携式真空规校准方法，其特征在于第三真空规(7)和第四真空规(9)采用电容薄膜规作为参考标准，其满量程分别为lTorrUOOOTorr，精度都小于或等于读数的0. 12%，使用前必须稳定4小时以上。
7.根据权利要求2所述的便携式真空规校准方法，其特征在于第五真空规(14)是监测真空规是复合型规，其测量范围为10_9 IO5Pa,在一个大气压下可直接打开。
全文摘要
本发明涉及便携式真空规校准系统及方法，用于较宽量程范围内现场或实验室真空规的校准或测试，属于测量技术领域。包括机械泵、第一真空阀门、分子泵、第二真空阀门、第一真空规、第二真空规、第三真空规、阀门、第四真空规、小孔、微调真空阀门、气源、真空室和第五真空规；整个系统之间采用管路连接。本发明采用参考标准直接比对校准真空规，当被校准范围在10-1～105Pa时，采用电容薄膜规作为参考标准，当校准范围在10-6～10-2Pa时，采用B-A型副标准电离规作为参考标准，校准过程根据被校准范围选择合适的参考标准并确定真空室需要的真空度。
文档编号G01L27/00GK102564696SQ20121002799
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月9日 优先权日2012年2月9日
发明者卢耀文 申请人:江苏东方航天校准检测有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
