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氦質譜檢漏儀的校準方法
2020.07.29

氦質譜檢漏儀廣泛應用于制冷行業、核工業、電子行業、真空行業、電力行業、航空航天等行業。根據其工作原理和技術性能指標,通過實驗,總結通過氦質譜檢漏儀對其漏率校準的方法。

氦質譜檢漏儀原理: 

氦質譜檢漏儀是一種以氦氣作為示漏氣體專門用于檢漏的質譜分析儀器。其基本工作原理是采集被檢件中的氣體樣品并將其電離,根據不

氦質譜檢漏儀主要由質譜室、真空系統和電氣部分等組成。

氦質譜檢漏儀的內部一般有標準漏孔,可將標準漏孔拆卸進行校準,如果不能單獨校準標準漏孔,就可考慮直接通過氦質譜檢漏儀進行漏率部分的校準,本文主要討論這種情況下氦漏率的校準方法。

氦質譜檢漏儀漏率的校準方法

一、環境條件

校準環境溫度為(23 ± 5) ℃ ,校準過程中室溫變化不超過± 1℃ ,環境相對濕度不大于80% 。

校準設備周圍應無明顯的溫差、氣流和強電磁場等外部干擾。

環境溫度控制在23℃ 附近,因為標準漏孔的出廠標稱漏率對應的環境溫度一般為23℃ 。

二、標準器的選擇

標準器 采 用 滲 氦 型 標 準 漏 孔,漏 率 標 稱 值 在( 10 - 6 ~ 10 - 10 ) Pa·m3 /s,不確定度不大于 10% 。

精密玻璃溫度計,測量范圍(0 ~ 50) ℃ ,不確定度 U = 0. 04℃ ,k = 2。

三、校準方法

(1) 漏率校準

① 校準系統的組成

校準系統由標準漏孔、截止閥及需校準的氦質譜檢漏儀組成。

②示值誤差

通電預熱,待氦質譜檢漏儀啟動完成后,采用標準漏孔對氦質譜檢漏儀進行校準,將一經過校準的標準漏孔接入氦質譜檢漏儀系統,運行氦質譜檢漏儀,待漏率示值穩定后,可以讀出標準漏孔漏率的氦質譜檢漏儀示值,同一標準漏孔測量三次,計算氦質譜檢漏儀示值平均值,從而得到標準漏孔漏率與氦質譜檢漏儀示值平均值的示值誤差。

如果測試結果有較大編差,可以考慮氦質譜檢漏儀的自校功能,待完成后,再用標準漏孔進行測試。

③ 重復性

測量重復性是用實驗標準偏差表征的,本校準方法采用差法來表征重復性。在示值誤差測量中,每一標準漏孔用氦質譜檢漏儀重復測量三次,可用公式計算氦質譜檢漏儀在該漏率下的重復性。

氦質譜檢漏儀測量數據處理

(1) 漏率示值誤差

①漏率的溫度修正

標準漏孔漏率易受溫度變化影響,溫度對標準漏孔漏率的影響一般為3%/℃ ,所以如果實際環境溫度和標準漏孔證書中溫度不一致,需要將標準漏孔證書中漏率和標準漏孔漏率的氦質譜檢漏儀示值修正至同一環境溫度下來計算,并在測試結果中加以說明,修正方法如下:

方法一: 將標準漏孔證書中的漏率修正至實際環境溫度下,用標準漏孔證書中的漏率加上或減去溫度對標準漏孔漏率的影響系數計算值;

方法二: 將標準漏孔漏率的氦質譜檢漏儀示值平均值修正至標準漏孔證書中環境溫度下,用標準漏孔漏率的氦質譜檢漏儀示值平均值加上或減去溫度對標準漏孔漏率的影響系數計算值。

②漏率示值誤差計算公式:

式中: Qx —標準漏孔漏率值( Pa·m3/s) ;

Qb —氦質譜檢漏儀漏率示值平均值( Pa·m3/s) ;

ΔQ—氦質譜檢漏儀漏率示值誤差( % ) 。

(2) 漏率重復性計算公式

S = Qmax - Qmin

式中: S—漏率重復性 ( % );

Qmax —氦質譜檢漏儀示值漏率值( Pa·m3 /s);

Qmin —氦質譜檢漏儀示值漏率值( Pa·m3 /s);

C—差系數,測量次數 n 為 3 時,C = 1.64;

Qx —標準漏孔漏率( Pa·m3 /s) 。

氦質譜檢漏儀測試結果

采用漏率分別為 1.53 × 10Pa·m3 /s、1.89 × 10Pa·m3 /s、6.58 × 10Pa·m3 /s 三只標準漏孔對一臺氦質譜檢漏儀漏率部分按照上述校準方法進行測試,溫度修正后測試數據見表 1。

從測試結果分析,使用標準漏孔通過氦質譜檢漏儀直接對其漏率部分進行校準是可行的,數據是可靠的。

結論

此方法對氦質譜檢漏儀漏率部分進行校準,方法簡單明了,便于實際應用,可操作性強,可以滿足氦質譜檢漏儀漏率性能和使用要求,保證了氦質譜檢漏儀漏率量值準確可靠。

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