一种用气体累积法测量真空容器容积比的温度修正方法技术

本发明专利技术公开了一种用气体累积法测量真空容器容积比的温度修正方法，属于测量技术领域。所述方法通过对气体累积法测量真空容器容积比过程中存在的温度梯度和温漂等温度影响因素的修正，降低了运用气体累积法测量真空容器容积比的测量不确定度。采用本发明专利技术所述的温度修正方法的气体累积法，测量精度高，能够满足真空装置的容积比需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于测量

技术介绍
气体累积法是在对大容器不进行抽空的条件下，通过将气体从小容器到大容器中的大量重复膨胀过程而在大容器容器中积累气体，使大容器中产生的压强与起始压强具有相同的量级，这样起始压强和最终压强都可在很小的误差范围内被精确测量。当初始压力为一个大气压或接近部分低真空范围，经过计算后，膨胀后的压力在能够对真空计进行精确校准的范围内。通过对初始压力和膨胀后的压力的直接测量，即可得到大容器和小容器 的容积比。 这种方法的不足之处是所需要的累积时间过长，温度变化对测量结果的影响较大，会引起较大的测量不确定度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，所述方法能够准确测量真空容器的容积比，解决了气体累积法测量容器容积比的温度修正问题，降低了测量不确定度。本专利技术的目的由以下技术方案实现，其中，气体累积法中包括两个容器，一个小容器，一个大容器；测量过程中，气体从小容器向大容器膨胀，包括多次膨胀过程；且所采用的温度计分辨率小于0.1K。所述方法步骤如下(I)对气体累积法中的小容器、大容器及管道进行抽真空操作；(2)在测量过程中每次膨胀前赋予小容器恒定的初始压力Ptl ;设Vtl为小容器的容积；Vi为大容器的容积；(Ttl) i为第i次膨胀前小容器在压力为Ptl时的温度；(P1) i为第i次膨胀后大容器在压力达到平衡时的压力；(T1)i为第i次膨胀后大容器在压力为(P1)i时的温度；其中，i = 1,2,3,……η ；那么第一次膨胀过程可以描述为权利要求1.，其特征在于所述方法步骤如下 (1)对气体累积法中的小容器、大容器及管道进行抽真空操作； (2)在测量过程中每次膨胀前赋予小容器恒定的初始压力Ptl;设Vtl为小容器的容积W1为大容器的容积；(Ttl) i为第i次膨胀前小容器在压力为Ptl时的温度；(P1) i为第i次膨胀后大容器在压力达到平衡时的压力；(T1)i为第i次膨胀后大容器在压力为(P1)i时的温度；其中，i = I, 2, 3, ......n ； 那么第一次膨胀过程可以描述为 PqVq iPlW'\+V0)(T0)1 似(!) 由公式(I)可以得到V^V0(T0)1(2) (3)对于第二次膨胀，有 P0V0 ] (P1)1V1 (P1)2(V^V0) (J0)2 (Tl)1 — (Ii)1(3) 由公式(3)可以得到 ,、 K ('Ji)-. , 、 V-, (JX (p, )2 = Pa ——2--— + (a ),——1--— ^ + V0(T0)2 11V^V0(T1)1⑷ 将公式(2)代入公式(4)可以得到 {Pl)^PoV1+V0\T0)2 +V^V0(T0)11(,) (4)对于第三次膨胀，有 PoK , (Pi)2K _(Pi)3(K + K) (,:山! ( ;)2 — (/；),(6) 由公式(6)可以得到(P1 )；, = p., J^1J7 黑 + (Pi ) JT1Jr 靜 K+h (To)3 h+K (T1)2(7) 将公式(5)代入公式(7)可以得到 ,.yO 「(7:); , ^K y ( ；)M 」loVl^C(T0)i V1+V0 (T0)2 (Fl+V/ (F0)1 J(8) (5)按照以上步骤以此类推，对第n次膨胀，有 fnl n K 「(以,V1 ( “Rf ( , [f K y-AT,) {Pl)^PoV1+V0\T0X, Vl+Vn(F1+F0j (T0)n_2 V1+F0j (J0)1 J ⑶ (6)对于条件较好的恒温实验室来说，一天之内的温漂和温度梯度变化不高于I 2K，^通常接近于I，将#一级泰勒展开V^O/ Uo /72.根据权利要求I所述的，其特征在于所述方法中测量温度采用的温度计的分辨率小于0. 1K。全文摘要本专利技术公开了，属于测量
所述方法通过对气体累积法测量真空容器容积比过程中存在的温度梯度和温漂等温度影响因素的修正，降低了运用气体累积法测量真空容器容积比的测量不确定度。采用本专利技术所述的温度修正方法的气体累积法，测量精度高，能够满足真空装置的容积比需要。文档编号G01F17/00GK102967337SQ20121049197公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日专利技术者冯焱, 魏万印, 赵澜, 孙雯君, 董猛 申请人:中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用气体累积法测量真空容器容积比的温度修正方法，其特征在于：所述方法步骤如下：（1）对气体累积法中的小容器、大容器及管道进行抽真空操作；（2）在测量过程中每次膨胀前赋予小容器恒定的初始压力p0；设V0为小容器的容积；V1为大容器的容积；(T0)i为第i次膨胀前小容器在压力为p0时的温度；(p1)i为第i次膨胀后大容器在压力达到平衡时的压力；(T1)i为第i次膨胀后大容器在压力为(p1)i时的温度；其中，i＝1，2，3，……n；那么第一次膨胀过程可以描述为：p0V0(T0)1=(p1)1(V1+V0)(T1)1---(1)由公式（1）可以得到(p1)1=p0V0V1+V0(T1)1(T0)1---(2)（3）对于第二次膨胀，有p0V0(T0)2+(p1)1V1(T1)1=(p1)2(V1+V0)(T1)2---(3)由公式（3）可以得到：(p1)2=p0V0V1+V2(T1)2(T0)2+(p1)1V1V1+V0(T1)2(T1)1---(4)将公式（2）代入公式（4）可以得到(p1)2=p0V0V1+V0[(T1)2(T0)2+V1V1+V0(T1)2(T0)1]---(5)（4）对于第三次膨胀，有p0V0(T0)3+(p1)2V1(T1)2=(p1)3(V1+V0)(T1)3---(6)由公式（6）可以得到：(p1)3=p0V0V1+V0(T1)3(T0)3+(p1)2V1V1+V0(T1)3(T1)2---(7)将公式（5）代入公式（7）可以得到(p1)3=p0V0V1+V0[(T1)3(T0)3+V1V1+V0(T1)2(T0)2+(V1V1+V0)2(T1)3(T0)1]---(8)（5）按照以上步骤以此类推，对第n次膨胀，有(p1)n=p0V0V1+V0[(T1)n(T0)n+V1V1+V0(T1)n(T0)n-1+(V1V1+V0)2(T1)n(T0)n-2+...+(V1V1+V0)n-1(T1)n(T0)1]---(9)（6）对于条件较好的恒温实验室来说，一天之内的温漂和温度梯度变化不高于1～2K，通常接近于1，将一级泰勒展开(T1)n(T0)i=1+(T1)n-(T0)i(T0)i=1+(ΔT)i(T0)i---(10)（7）将公式（10）代入公式（9），有(p1)n=p0V0V1+V0[1+V1V1+V0+(V1V1+V0)2+...+(V1V1+V0)n-1+α]---(11)其中，α＜＜1，表示为α=[(ΔTT0)n+V1V1+V0(ΔT)n(T0)n-1+(V1V1+V0)2(ΔT)n(T0)n-2+...+(V1V1+V0)n-1(ΔT)n(T0)1]---(12)（8）设f=V0V1+V0---(13)则有1-f=V1V1+V0---(14)将公式（13）和公式（14）代入公式（11）并变形后得到(p1)np0=f(1-(1-f)nf+α)=1-(1-f)n+fα---(15)f=1-(1+fα-(p1)np0)1/n---(16)如果α＝0，公式（16）简化为f=1-(1-(p1)np0)1/n---(17)（9）计算公式（16）中的f遵循以下算法：①依据公式（17）计算没有进行温度修正即α＝0时的f值；②根据公式（12）和公式（14）计算α的值；③将步骤①中计算得到的f值和步骤②中的α值代入公式（16），就可以得到经过温度修正的f值，根据公式（13）即可得到容积比的温度修正值。FDA00002475555100024.jpg,FDA00002475555100025.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯焱，魏万印，赵澜，孙雯君，董猛，
申请(专利权)人：中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所，
类型：发明
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