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壓縮式真空規(guī)誤差源概述
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2015-03-27  閱讀

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對于日常的測量來說,壓縮式真空規(guī)并不是一種很好的測量工作。因?yàn)樗墓ぷ饕核y對人體有傷害,操作也比較復(fù)雜,而且如果沒有熟練的操作技術(shù),就很難獲得精確可靠的讀數(shù)。

但是壓縮式真空規(guī)在lPa—l0-3Pa壓力范圍內(nèi)是一種很好的真空測量標(biāo)準(zhǔn),在它一百多年的發(fā)展過程中,逐漸發(fā)現(xiàn)和消除了一些誤差源,是一種研究得較深入的真空標(biāo)準(zhǔn)。曾經(jīng)進(jìn)行過壓縮式真空規(guī)之間的互校、壓縮式真空規(guī)與靜態(tài)膨脹式校準(zhǔn)系統(tǒng)之間的互校、壓縮式真空規(guī)與動(dòng)態(tài)流量法校準(zhǔn)系統(tǒng)之間的互校,都獲得了良好的一致性。在國際上已公認(rèn)壓縮式真空規(guī)具有很高的可靠性,并普遍將它定為國家級的真空測量標(biāo)準(zhǔn)。

壓縮式真空規(guī)的誤差源有:不穩(wěn)定的毛細(xì)作用、水銀蒸氣流效應(yīng)、靜電效應(yīng)、溫度變化、結(jié)構(gòu)尺寸不準(zhǔn)和偏離理想氣體的波義耳定律等。其中前兩項(xiàng)是主要的誤差源。

1939年盧森堡用磨毛的毛細(xì)管制作了壓縮式真空規(guī)。由于對毛細(xì)管內(nèi)壁進(jìn)行了磨毛加工,因而該真空規(guī)能有一對均勻內(nèi)徑的毛細(xì)管,并降低了由水銀在毛細(xì)管中的一些異常現(xiàn)象所引起的誤差。他認(rèn)為他的壓縮式真空規(guī)在10 -3Pa時(shí)的精度為±6%。

在盧森堡之后22年,日本人和德國人在1961年先后獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了壓縮式真空規(guī)的一個(gè)新誤差源,即水銀蒸氣流效應(yīng)可引起近20%的系統(tǒng)誤差。他們還采取了相應(yīng)措施,克服了85年來這種未被人們認(rèn)識(shí)的誤差源,使壓縮式真空規(guī)的可信程度大大提高了一步。

煞而,直到目前為止,在國外發(fā)表的文獻(xiàn)中,對影響壓縮式真空規(guī)測量精度的主要因素——毛細(xì)管中水銀不規(guī)則運(yùn)動(dòng)所引起的一系列異?,F(xiàn)象,尚未完全探清其本質(zhì),也沒有從實(shí)踐中找到根本消除這些異常現(xiàn)象的方法,因此盧森堡的方法一直延用到現(xiàn)在。

1963年蘭州物理所為了提高壓縮式真空規(guī)的測量精度,著重研究了水銀在毛細(xì)管中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),基于大量的實(shí)驗(yàn)觀察,提出了“摩擦阻力是引起毛細(xì)管中水銀不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的主要原因”的假設(shè),用“流動(dòng)”模型和“塞流”模型解釋了毛細(xì)管中所發(fā)生的一系列異常現(xiàn)象。在此理論的指導(dǎo)下,從實(shí)踐中找到了涂油潤滑的新方法,即在毛細(xì)管內(nèi)表面涂一層厚度約為3ym的均勻油膜(DC-704油),較徹底地消除了毛細(xì)管中發(fā)生的一系列異?,F(xiàn)象。