[发明专利]一种小孔导流正压测量装置及其测量方法

说明书

本发明提供一种小孔导流正压测量装置，其特征在于，包括标准室、测量室、稳压室、压差计、压力计、机械泵、气源系统、恒温水浴系统和阀门；稳压室、小孔夹紧装置、测量室和标准室通过管道依次连接，压力计连接在稳压室上，压差计与测量室和标准室连接；稳压室和标准室通过管道连接，机械泵和气源系统分别通过第四阀门和第三阀门，与连接稳压室和标准室的管道相连通；稳压室、测量室和标准室放置于恒温水浴系统中。本发明解决了传统小孔流导测量过程中的本底压强和环境温度波动影响等问题，可测量粘滞流状态下，小孔流导在特定压差下的流导，测量过程简单，测量结果精确，可测量小孔对各种气体的流导。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种小孔导流正压测量装置及其测量方法。

背景技术

小孔流导的应用非常广泛，如在真空计量装置设计中，小孔流导的设计是个重要的环节；质谱仪校准装置中，可采用小孔流导获得更低的分压力；气体微流量计设计中，可使用小孔提供稳定的气体流量。

小孔流导的大小取决于小孔的形状、尺寸、通过小孔的气体、气体流动状态等。对于尺寸较小或不规则的小孔，无法通过理论计算得到，只能通过实验方法测量。

目前国内测量小孔流导的方法主要有定容法、恒压法、气体微流量计法等。这些方法主要测量分子流状态下小孔的流导，测量室为真空状态，小孔流导压差为1atm。测量室存在本底压强，周围环境温度有一定的波动性，因此对小孔流导的测量结果有一定的影响。因此，急需设计一种能精确测量在粘滞流状态中，微压差下小孔流导且测量过程简单的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小孔导流正压测量装置及其测量方法，以解决现有的测量方法因测量室存在本底压强，周围环境温度具有波动性，对小孔导流的测量结果有一定影响的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种小孔导流正压测量装置，包括标准室、测量室、稳压室、压差计、压力计、机械泵、气源系统、恒温水浴系统和阀门；

所述稳压室、小孔夹紧装置、测量室和标准室通过管道依次连接，所述小孔夹紧装置和测量室之间的管道上安装有第一阀门，测量室和标准室之间的管道上安装有第五阀门；所述压力计连接在稳压室上，所述压差计与测量室和标准室连接；所述稳压室和标准室通过管道连接，在所述管道上靠近稳压室的一端安装有第二阀门，靠近标准室的一端安装有第六阀门；所述机械泵和气源系统分别通过第四阀门和第三阀门，与连接稳压室和标准室的管道连接；所述稳压室、测量室和标准室放置于所述恒温水浴系统中。

进一步地，所述气源系统和第三阀门之间连接有过滤装置。

进一步地，所述标准室和测量室的体积和材料完全相同。

进一步地，所述恒温水浴系统的温控精度高于0.1℃。

本发明的另一个技术方案是，提供一种采用上述小孔导流正压测量装置的测量方法，包括以下步骤：

S1、将待测小孔安装在小孔夹紧装置中，开启恒温水浴系统维持在室温；

S2、关闭第三阀门，开启第一阀门、第二阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门；使用机械泵对标准室、测量室和稳压室抽真空；

S3、关闭第四阀门，开启第三阀门，使用气源系统向标准室、测量室和稳压室充入实验气体；观察压力计，当其示数稳定在一个大气压值时，关闭第一阀门和第六阀门；

S4、当压力计示数稳定在101325+ΔpPa且Δp小于5000Pa时，关闭第二阀门、第三阀门、第五阀门，开启第一阀门，稳压室中的气体通过小孔夹紧装置进入到测量室；差压计记录标准室与测量室之间的压差随随时间t的变化规律p(t)；

S5、根据步骤S4中得到的p(t)，小孔流导C用下式推导得出：