恒压式气体微流量表的测量误差综合
恒压式气体微流量表(CPFM)被多个行政区划级试验室选作为计量学设施,用来校准真空规和真空漏孔。该文从实践上对CPFM和带参考室的CPFM的流量测量误差继续了综合。测量内中中热度稳定和压力稳定对CPFM的流量测量误差作用较大。为CPFM增多一个适当的参考室,能够减小测量内中中变容室热度变迁对CPFM的流量测量误差的奉献。1、小引
新世纪60年岁当前,因为静态流量法真空规范的需要,增进了高正确度的气体微流量表的停滞。恒压式气体微流量表所以存在量程宽、测量正确、输入流量稳固等特点,被多个行政区划级试验室选作为计量学设施,用来校准真空规和真空参考漏孔。
白文从测量原理上面对恒压式气体微流量表可能存在的测量误差继续实践综合,并依据后果对恒压式气体微流量表的设计给出一些提议。2、恒压式气体微流量表的测量误差综合
设恒压式气体微流量表的变容室中气体在测量起始时的压力、体积和热度别离为P、V和T,测量终了时的压力变迁量、体积变迁量和热度变迁量别离为△P、△V和△T，测量工夫为△t,则流量值Q由式(1)示意。式中R为普适气体常数。
(1)
设各参量的理论测量值别离存在测量误差δP、δT、δ(△V)、δ(△t)和δQ,流量的测量值Q′为
则流量的测量误差为
为便于划算和探讨,令流量的测量误差绝对值相近为
(4)
因为δ(△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)项,则式(4)能够简化为:
其中。另外,还须要思忖气体微流量表的吸放气和透气问题。那末其吸放气率和漏率别离为QG和QL,则流量测量误差为
将式(6)的等号两边取相对值,则恒压式气体微流量表的流量测量误差为
其中，这一项误差重要由测量内中中变容室的热度稳定和压力稳定导致,热度和压力的变迁被系数放大后,使δQTP项较大。若要减小这项误差,除非在测量内中中放量减小热度稳定和压力稳定以外,更要在设计恒压式气体微流量表时尽可能增大△V和减小V。然而务必留神,增大△V会延伸测量工夫,导致热度稳定和压力稳定增大,V太小又会带来压力测量的误差和困苦。3、带参考室的恒压式气体微流量表
为了拓展恒压式气体微流量表的测量规模,变容室内气体的作业压力通常能够在多个单位级规模设定,而在对变容室内的气体继续恒压掌握时,又务必可以锐敏地测量出变容室内气体压力的微弱变迁。显然,若采纳同一只真空规来正确而锐敏地测质变容室内的气体压力及其变迁是无比困苦的。为此,用来真空计量学的恒压式气体微流量表都增多了一个参考室,测量前在参考室中封存与变容室中压力大体相反的气体。测量时,参考室密闭,利用差压式真空规测质变容室绝对于参考室的压力差DP,测控零碎掌握变容室的体积使差压式真空规的测量值恒定。
假如测量起始时参考室的压力和热度别离为PR和TR,测量终了时参考室的压力变迁量和热度变迁量别离为△PR和△TR,变容室绝对于参考室的压力差变迁量为△(DP),参考室压力的测量误差和差压式真空规的测量误差别离为δPR和δDP;流量的测量值Q′仍用式(2)划算,但其中的P′为
(8)
则流量的测量误差为
(9)
同样,为便于划算和探讨,令流量的测量误差绝对值相近为
(10)
省略去δ(△V)、δ(△t)、δPR、△PR、δDP、△DP、δT和△T的二次之上(含二次)项,则式(10)简化为
再思忖到气体微流量表的吸放气和透气问题后,则恒压式气体微流量表的流量测量误差为
因为变容室内的压力是经过测量参考室的压力和测质变容室绝对于参考室的压力差而失去的，故式(11)、(12)也能够别离间接由式(5)、(7)而失去,即测量内中中变容室的压力变迁δP等于δPR+δDP,变容室的压力测量误差δP对应于δPR+δDP。然而δQRTP/QR项与δQTP/Q项相对不仅仅是内容上的相反,δQTP/Q项中变容室的压力变迁△P重要由恒压掌握动机确定,与热度变迁△T没无关系;而在δQRTP/QR项中则相反了,测控零碎仅掌握△DP恒定,△PR与△T能够有亲密关系。
在流量测量内中中,参考室是密闭的。假如参考室在测量内中中无吸放气和透气景象,△PR彻底是因为热度变迁而导致的,则参考室中的气体该当相符波义耳-马略一定理:
(13)
从式(13)中解出△PR,代入δQRTP/QR，则
(14)
其中,△DP重要由恒压掌握动机确定,与热度变迁△T和△TR都没无关系;而参考室的热度变迁量只有与变容室的热度变迁量濒临,就能够减小变容室的热度变迁对δQRTP/QR项误差的奉献。因而,在设计恒压式气体微流量表时,要使变容室与参考室的热定量和条件条件都尽可能相反。4、论断
关于恒压式气体微流量表,测量内中中变容室的热度变迁和压力变迁对流量测量误差的奉献比拟大。
用来真空计量学的恒压式气体微流量表都带有一个参考室,它不仅无利于对变容室的气体压力及其变迁继续正确而锐敏地测量,从而拓展气体微流量的测量规模;而且只有设计正当,还能够减小变容室的热度变迁对流量测量误差的奉献。
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