恒壓式氣體微流量表的測量誤差綜合

恒壓式氣體微流量表的測量誤差綜合

　　恒壓式氣體微流量表(CPFM)被多個(gè)行政區(qū)劃級試驗(yàn)室選作為計(jì)量學(xué)設(shè)施,用來校準(zhǔn)真空規(guī)和真空漏孔。該文從實(shí)踐上對CPFM和帶參考室的CPFM的流量測量誤差繼續(xù)了綜合。測量內(nèi)中中熱度穩(wěn)定和壓力穩(wěn)定對CPFM的流量測量誤差作用較大。為CPFM增多一個(gè)適當(dāng)?shù)膮⒖际?能夠減小測量內(nèi)中中變?nèi)菔覠岫茸冞w對CPFM的流量測量誤差的奉獻(xiàn)。1、小引
　　 新世紀(jì)60年歲當(dāng)前,因?yàn)殪o態(tài)流量法真空規(guī)范的需要,增進(jìn)了高正確度的氣體微流量表的停滯。恒壓式氣體微流量表所以存在量程寬、測量正確、輸入流量穩(wěn)固等特點(diǎn),被多個(gè)行政區(qū)劃級試驗(yàn)室選作為計(jì)量學(xué)設(shè)施,用來校準(zhǔn)真空規(guī)和真空參考漏孔。
　　 白文從測量原理上面對恒壓式氣體微流量表可能存在的測量誤差繼續(xù)實(shí)踐綜合,并依據(jù)后果對恒壓式氣體微流量表的設(shè)計(jì)給出一些提議。2、恒壓式氣體微流量表的測量誤差綜合
　　 設(shè)恒壓式氣體微流量表的變?nèi)菔抑袣怏w在測量起始時(shí)的壓力、體積和熱度別離為P、V和T,測量終了時(shí)的壓力變遷量、體積變遷量和熱度變遷量別離為△P、△V和△T，測量工夫?yàn)椤鱰,則流量值Q由式(1)示意。式中R為普適氣體常數(shù)。
(1)
　　 設(shè)各參量的理論測量值別離存在測量誤差δP、δT、δ(△V)、δ(△t)和δQ,流量的測量值Q′為
　　 則流量的測量誤差為
　　 為便于劃算和探討,令流量的測量誤差絕對值相近為
(4)
　　 因?yàn)?amp;delta;(△V)<<△V、δ(△t)<<△t、δP<<P、△P<<P、δT<<T'、△T<<T'，故可省略δ(△V)、δ(△t)、δP、△P、δT和△T的二次之上(含二次)項(xiàng),則式(4)能夠簡化為:
　　 其中。另外,還須要思忖氣體微流量表的吸放氣和透氣問題。那末其吸放氣率和漏率別離為QG和QL,則流量測量誤差為
　　 將式(6)的等號兩邊取相對值,則恒壓式氣體微流量表的流量測量誤差為
　　 其中，這一項(xiàng)誤差重要由測量內(nèi)中中變?nèi)菔业臒岫确�(wěn)定和壓力穩(wěn)定導(dǎo)致,熱度和壓力的變遷被系數(shù)放大后,使δQTP項(xiàng)較大。若要減小這項(xiàng)誤差,除非在測量內(nèi)中中放量減小熱度穩(wěn)定和壓力穩(wěn)定以外,更要在設(shè)計(jì)恒壓式氣體微流量表時(shí)盡可能增大△V和減小V。然而務(wù)必留神,增大△V會(huì)延伸測量工夫,導(dǎo)致熱度穩(wěn)定和壓力穩(wěn)定增大,V太小又會(huì)帶來壓力測量的誤差和困苦。3、帶參考室的恒壓式氣體微流量表
　　 為了拓展恒壓式氣體微流量表的測量規(guī)模,變?nèi)菔覂?nèi)氣體的作業(yè)壓力通常能夠在多個(gè)單位級規(guī)模設(shè)定,而在對變?nèi)菔覂?nèi)的氣體繼續(xù)恒壓掌握時(shí),又務(wù)必可以銳敏地測量出變?nèi)菔覂?nèi)氣體壓力的微弱變遷。顯然,若采納同一只真空規(guī)來正確而銳敏地測質(zhì)變?nèi)菔覂?nèi)的氣體壓力及其變遷是無比困苦的。為此,用來真空計(jì)量學(xué)的恒壓式氣體微流量表都增多了一個(gè)參考室,測量前在參考室中封存與變?nèi)菔抑袎毫Υ篌w相反的氣體。測量時(shí),參考室密閉,利用差壓式真空規(guī)測質(zhì)變?nèi)菔医^對于參考室的壓力差DP,測控零碎掌握變?nèi)菔业捏w積使差壓式真空規(guī)的測量值恒定。
　　 假如測量起始時(shí)參考室的壓力和熱度別離為PR和TR,測量終了時(shí)參考室的壓力變遷量和熱度變遷量別離為△PR和△TR,變?nèi)菔医^對于參考室的壓力差變遷量為△(DP),參考室壓力的測量誤差和差壓式真空規(guī)的測量誤差別離為δPR和δDP;流量的測量值Q′仍用式(2)劃算,但其中的P′為
(8)
　　 則流量的測量誤差為
　　 (9)
　　 同樣,為便于劃算和探討,令流量的測量誤差絕對值相近為
(10)
　　 省略去δ(△V)、δ(△t)、δPR、△PR、δDP、△DP、δT和△T的二次之上(含二次)項(xiàng),則式(10)簡化為
　　 再思忖到氣體微流量表的吸放氣和透氣問題后,則恒壓式氣體微流量表的流量測量誤差為
　　 因?yàn)樽內(nèi)菔覂?nèi)的壓力是經(jīng)過測量參考室的壓力和測質(zhì)變?nèi)菔医^對于參考室的壓力差而失去的，故式(11)、(12)也能夠別離間接由式(5)、(7)而失去,即測量內(nèi)中中變?nèi)菔业膲毫ψ冞wδP等于δPR+δDP,變?nèi)菔业膲毫�測量誤差δP對應(yīng)于δPR+δDP。然而δQRTP/QR項(xiàng)與δQTP/Q項(xiàng)相對不僅僅是內(nèi)容上的相反,δQTP/Q項(xiàng)中變?nèi)菔业膲毫ψ冞w△P重要由恒壓掌握動(dòng)機(jī)確定,與熱度變遷△T沒無關(guān)系;而在δQRTP/QR項(xiàng)中則相反了,測控零碎僅掌握△DP恒定,△PR與△T能夠有親密關(guān)系。
　　 在流量測量內(nèi)中中,參考室是密閉的。假如參考室在測量內(nèi)中中無吸放氣和透氣景象,△PR徹底是因?yàn)闊岫茸冞w而導(dǎo)致的,則參考室中的氣體該當(dāng)相符波義耳-馬略一定理:
(13)
　　 從式(13)中解出△PR,代入δQRTP/QR，則
(14)
　　 其中,△DP重要由恒壓掌握動(dòng)機(jī)確定,與熱度變遷△T和△TR都沒無關(guān)系;而參考室的熱度變遷量只有與變?nèi)菔业臒岫茸冞w量瀕臨,就能夠減小變?nèi)菔业臒岫茸冞w對δQRTP/QR項(xiàng)誤差的奉獻(xiàn)。因而,在設(shè)計(jì)恒壓式氣體微流量表時(shí),要使變?nèi)菔遗c參考室的熱定量和條件條件都盡可能相反。4、論斷
　　 關(guān)于恒壓式氣體微流量表,測量內(nèi)中中變?nèi)菔业臒岫茸冞w和壓力變遷對流量測量誤差的奉獻(xiàn)比擬大。
　　 用來真空計(jì)量學(xué)的恒壓式氣體微流量表都帶有一個(gè)參考室,它不僅無利于對變?nèi)菔业臍怏w壓力及其變遷繼續(xù)正確而銳敏地測量,從而拓展氣體微流量的測量規(guī)模;而且只有設(shè)計(jì)正當(dāng),還能夠減小變?nèi)菔业臒岫茸冞w對流量測量誤差的奉獻(xiàn)。