基于微膨脹的容積測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、容積是容器重要的物理量之一。快速、精確、無(wú)損地獲取各類容器的容積，是準(zhǔn)確評(píng)價(jià)與之相關(guān)的各種物理參數(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在真空檢漏、真空計(jì)量、真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算等真空科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域中具有廣泛而重要的應(yīng)用價(jià)值。
　　本課題提出并研究了一種適用性強(qiáng)的容積測(cè)量方法。該方法的原理是以對(duì)被測(cè)容器進(jìn)行微小膨脹為手段，以具有良好恒壓特性的參考容器為壓力基準(zhǔn)，通過(guò)測(cè)量微膨脹所產(chǎn)生壓力的微小變化量，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算出被測(cè)容器的容積。該方法在測(cè)量過(guò)程中

2、顯著縮短了氣體變?nèi)莺蟮臒崞胶鈺r(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)容器容積的快速測(cè)量。采用參考容器作為壓力基準(zhǔn)，配合量程較小的差壓傳感器測(cè)量微膨脹產(chǎn)生的壓差，可以實(shí)現(xiàn)容器容積的精確測(cè)量。此外，微膨脹使被測(cè)容器發(fā)生微小的壓力變化，滿足對(duì)某些特殊用途容器的無(wú)損測(cè)量要求。本文完成的主要工作有:
　　(1)建立了被測(cè)容器微膨脹過(guò)程的熱力學(xué)模型與傳熱學(xué)模型，分析了影響系統(tǒng)測(cè)量時(shí)間和測(cè)量結(jié)果的因素。在此基礎(chǔ)上，提出以球形容器和絕熱膨脹的綜合仿真模型，獲得了容積測(cè)量系

3、統(tǒng)較為保守的弛豫時(shí)間數(shù)值模擬結(jié)果。以實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度測(cè)量為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提出采用隨機(jī)性非穩(wěn)態(tài)傳熱與多孔介質(zhì)模型，對(duì)填充金屬絲的參考容器的恒壓特性進(jìn)行仿真模擬。此外，仿真模擬了環(huán)境溫度對(duì)本底壓差的影響效應(yīng)。
　　(2)研制了容積測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并開展了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。在對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行泄漏檢測(cè)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了本底壓差實(shí)驗(yàn)、同一容積的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)以及不同微膨脹容積實(shí)驗(yàn)等研究工作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在0.1％～0.4％的膨脹比下，系統(tǒng)測(cè)量時(shí)間小于40s，