一種測量真空容器容積比的裝置及方法

2023-05-31 00:44:31 3

專利名稱：一種測量真空容器容積比的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種測量真空容器容積比的裝置及方法，屬於測量技術領域。
背景技術：
在靜態膨脹系統中，確定容器容積比的一個基本方法是稱重法，即稱量容器裝滿 液體(通常為蒸餾水)前後的重量來計算絕對容積，之後計算出容積之比。這種方法由於液 體中的氣泡及閥門死空間的影響，使容積的測量難以準確。對小容積來說，這種現象尤為嚴 重。因此，一旦設備裝配好後，要用此方法確定在安裝閥門過程中出現的容積變化就很不方 便。稱重法測量容積比的隨機性大，相對測量不確定度難以估計。發明內容
本發明的目的在於提供一種測量真空容器容積比的裝置及方法，所述裝置結構簡 單，在測量過程中引入了溫度修正，降低了測量不確定度；所述方法簡單，測量成本低，測量 不確定小。
本發明的目的由以下技術方案實現
一種測量真空容器容積比的裝置，所述裝置包括氣瓶、第一真空閥門、穩壓室、第 二真空閥門、未知容積的小容器、第一溫度計組、第三真空閥門、未知容積的大容器、第二溫 度計組、真空計、第四真空閥門和抽氣系統；
其中，氣瓶、第一真空閥門、穩壓室、第二真空閥門、未知容積的小容器、第三真空 閥門、未知容積的大容器、真空計依次相連；抽氣系統通過第四真空閥門與未知容積的小 容器相連；未知容積的小容器內裝有第一溫度計組，未知容積的大容器內裝有第二溫度計 組；
所述抽氣系統採用機械泵和分子泵，分子泵為主泵，前級泵為機械泵。
本發明所述的一種測量真空容器容積比的裝置的測量方法，所述測量真空容器容 積比的裝置初始時所有閥門均處於關閉狀態，步驟如下
(I)啟動抽氣系統，抽氣系統正常運行後，打開第三真空閥門和第四真空閥門，對 未知容積的小容器和未知容積的大容器抽氣，使真空度達到KT4Pa量級；
(2)關閉第四真空閥門和抽氣系統，打開第一真空閥門，通過氣瓶給穩壓室進氣；
(3)關閉第一真空閥門，打開第二真空閥門給未知容積的小容器和未知容積的 大容器充入氣體，未知容積的大容器中的壓力接近真空計的測量上限後，關閉第二真空閥 門；
(4)關閉第三真空閥門，啟動抽氣系統，打開第四真空閥門對未知容積的小容器抽 氣，使真空度達到10_4Pa量級；
(5)關閉第四真空閥門；
(6)記錄下真空計和第二溫度計組的測量值Ptl和Ttl,打開第三真空閥門，未知容積 的大容器中的氣體進入未知容積的小容器中，記為氣體第一次膨脹，達到熱平衡後記錄下真空計的測量值，記為Ptlf,，同時，根據第一溫度計組和第二溫度計組中的測量值分別計算出溫度平均值，第一溫度計組的溫度平均值記為tM，第二溫度計組的溫度平均值記為Ttlf ；
(7)氣體第一次膨脹並達到熱平衡後，未知容積的大容器和未知容積的小容器內氣體加權平均溫度『(^為
權利要求
1.一種測量真空容器容積比的裝置，其特徵在於所述裝置包括氣瓶(I)、第一真空閥門(2)、穩壓室(3)、第二真空閥門(4)、未知容積的小容器(5)、第一溫度計組(6)、第三真空閥門(7)、未知容積的大容器(8)、第二溫度計組(9)、真空計(10)、第四真空閥門(11)和抽氣系統(12)；其中，氣瓶(I)、第一真空閥門(2)、穩壓室(3)、第二真空閥門(4)、未知容積的小容器 (5)、第三真空閥門(7)、未知容積的大容器(8)、真空計(10)依次相連；抽氣系統(12)通過第四真空閥門(11)與未知容積的小容器(5)相連；未知容積的小容器(5)內裝有第一溫度計組(6)，未知容積的大容器(8)內裝有第二溫度計組(9)。
2.根據權利要求1所述的一種測量真空容器容積比的裝置，其特徵在於所述抽氣系統(12)採用機械泵和分子泵，分子泵為主泵，前級泵為機械泵。
3.一種採用權利要求1所述的測量真空容器容積比的裝置的測量方法，其特徵在於 所述測量真空容器容積比的裝置初始時所有閥門均處於關閉狀態，所述方法步驟如下(1)啟動抽氣系統(12)，抽氣系統(12)正常運行後，打開第三真空閥門(7)和第四真空閥門(11)，對未知容積的小容器(5)和未知容積的大容器(8)抽氣，使真空度達到KT4Pa量級；(2)關閉第四真空閥門(11)和抽氣系統(12)，打開第一真空閥門(2)，通過氣瓶(I)給穩壓室(3)進氣；(3)關閉第一真空閥門(2)，打開第二真空閥門(4)給未知容積的小容器(5)和未知容積的大容器(8)充入氣體，未知容積的大容器(8)中的壓力接近真空計(10)的測量上限後， 關閉第二真空閥門(4);(4)關閉第三真空閥門(7)，啟動抽氣系統(12)，打開第四真空閥門(11)對未知容積的小容器(5)抽氣，使真空度達到10_4Pa量級；(5)關閉第四真空閥門(11);(6)記錄下真空計(10)和第二溫度計組(9)的測量值P。和T。，打開第三真空閥門(7)， 未知容積的大容器(8)中的氣體進入未知容積的小容器(5)中，記為氣體第一次膨脹，達到熱平衡後記錄下真空計(10)的測量值，記為ρΜ'，同時，根據第一溫度計組(6)和第二溫度計組(9)中的測量值分別計算出溫度平均值，第一溫度計組(6)的溫度平均值記為tM，第二溫度計組(9)的溫度平均值記為Ttlf ；(7)氣體第一次膨脹並達到熱平衡後，未知容積的大容器(8)和未知容積的小容器(5)內氣體加權平均溫度T7Of為
全文摘要
本發明公開了一種測量真空容器容積比的裝置及方法，屬於測量技術領域。所述裝置包括氣瓶、第一真空閥門、穩壓室、第二真空閥門、未知容積的小容器、第一溫度計組、第三真空閥門、未知容積的大容器、第二溫度計組、真空計、第四真空閥門和抽氣系統。所述裝置結構簡單，在測量過程中引入了溫度修正，降低了測量不確定度；所述方法簡單，測量成本低，測量不確定小。
文檔編號G01F17/00GK103017850SQ20121049166
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月27日 優先權日2012年11月27日
發明者魏萬印, 馮焱, 孫雯君, 張滌新 申請人:中國航天科技集團公司第五研究院第五一〇研究所