滅菌器用壓力模塊校準(zhǔn)裝置的設(shè)計(jì)與研究

杜寅飛等

摘 要：壓力滅菌器作為消毒滅菌設(shè)備，對(duì)醫(yī)療器械、玻璃器皿、溶液培養(yǎng)基等物品進(jìn)行消毒滅菌，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生食品、科研和農(nóng)業(yè)等行業(yè)。可以將滅菌器用壓力模塊置于滅菌器內(nèi)，采集滅菌器內(nèi)的壓力值，保證校準(zhǔn)滅菌器內(nèi)的壓力工作。研究和設(shè)計(jì)了一套用于此類壓力模塊量值溯源的系統(tǒng)裝置，該裝置測(cè)量范圍為0～0.8 MPa，精度可達(dá)到0.02級(jí)，以供參考。

關(guān)鍵詞：滅菌器；壓力模塊；校準(zhǔn)裝置；消毒滅菌

中圖分類號(hào)：TH771+.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）06-0026-02

1 介紹

高壓蒸汽滅菌器作為一種有效的消毒滅菌設(shè)備，同時(shí)又是一種壓力容器，屬于特種設(shè)備。按《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》規(guī)定，其最高工作壓力應(yīng)≥0.1 MPa（表壓）、壓力與容積的乘積≥2.5 Mpa·L的氣體、液化氣體、最高工作溫度≥標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體的固定式容器和移動(dòng)式容器。使用單位應(yīng)當(dāng)對(duì)該設(shè)備上壓力、溫度計(jì)量?jī)x器進(jìn)行周期檢定或校準(zhǔn)，以保證量值傳遞的準(zhǔn)確性和可靠性。

傳統(tǒng)測(cè)量壓力活動(dòng)主要采用標(biāo)準(zhǔn)器與被檢儀器，通過(guò)氣路或油路方式相連接，實(shí)現(xiàn)測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值的比較。該方式的技術(shù)處理和量值溯源方法已經(jīng)非常成熟，但滅菌設(shè)備因其特有的高壓密封性質(zhì)，無(wú)法使用計(jì)量部門常規(guī)方法進(jìn)行測(cè)量。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和壓力傳感器技術(shù)的發(fā)展，最近研制出一種無(wú)線一體的壓力模塊，比如NanoVACQ的溫壓模塊，其壓力測(cè)量范圍為3 000～500 000 Pa（絕壓），精度為0.5%FS（%FS表示精度和滿量程的百分比），內(nèi)存容量為48 000 個(gè)點(diǎn)，采樣速率最低間隔1 s，將壓力模塊按要求設(shè)置好， 放置到密閉的滅菌設(shè)備內(nèi)， 就可以對(duì)滅菌全過(guò)程中的壓力參數(shù)進(jìn)行測(cè)量采集。此類模塊具有體積小、重量輕和無(wú)線連接等特點(diǎn)， 可根據(jù)需要放置滅菌設(shè)備內(nèi)任意位置；并且通過(guò)與計(jì)算機(jī)通訊連接，可以將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)硬盤內(nèi)，將壓力與時(shí)間參數(shù)按曲線形式直觀地展現(xiàn)出來(lái)。

目前，國(guó)內(nèi)有些計(jì)量部門已經(jīng)采用了此類模塊對(duì)密閉滅菌設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，但此類無(wú)線壓力模塊的量值溯源一直困擾著這些計(jì)量單位。因此，本課題提出并研制成功了一套可以溯源此類無(wú)線壓力模塊的校準(zhǔn)裝置。

2 校準(zhǔn)裝置設(shè)計(jì)

滅菌用壓力模塊是一種無(wú)線壓力測(cè)量模塊，其內(nèi)置的壓力傳感器作為感壓元件，沒有與外界連接的裝置，可以測(cè)量和采集該壓力模塊所置空間的壓力。所以，溯源此類壓力模塊必須建立一個(gè)能夠穩(wěn)定保持一定壓力的密閉壓力容器，設(shè)計(jì)系統(tǒng)由壓力主體系統(tǒng)和穩(wěn)壓系統(tǒng)兩部分組成。

2.1 壓力主體系統(tǒng)

主體為一密閉圓柱形壓力容器，由腔體和頂蓋兩部分組成，中間由法蘭零件連接。為保證密封性，在連接處增加一個(gè)O型密封圈。頂部與標(biāo)準(zhǔn)器數(shù)字精密壓力表相連，用來(lái)顯示容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)；底部裝有安全閥，用來(lái)對(duì)容器內(nèi)超壓時(shí)放氣減壓，以保證工作安全。

2.2 穩(wěn)壓系統(tǒng)

供氣增壓系統(tǒng)由加壓泵、壓力開關(guān)、加壓控制閥和泄壓控制閥組成。加壓泵可以逐漸穩(wěn)定地向壓力容器提供壓力，最大可達(dá)1 MPa；為防止連接管路壓力過(guò)大導(dǎo)致破裂，在加壓泵和壓力容器之間安裝一個(gè)壓力開關(guān)，當(dāng)管路壓力大于所設(shè)定的額定壓力時(shí)，可以自動(dòng)切斷加壓泵的電源；通過(guò)加壓控制閥和泄壓控制閥可以調(diào)節(jié)控制壓力容器內(nèi)壓力的大小，保證可以在不同壓力點(diǎn)下對(duì)壓力模塊進(jìn)行校準(zhǔn)。

2.3 試驗(yàn)樣機(jī)

試驗(yàn)樣機(jī)如圖1所示，主體部分的壓力容器采用5 mm厚不銹鋼鋼材加工而成，容積約為25 L；蓋體與主體采用法蘭式連接方式，能夠保證容器氣密性。標(biāo)準(zhǔn)表為ConST273數(shù)字精密壓力表，量程為0～1 MPa，精度等級(jí)為0.02級(jí)。氣體發(fā)生裝置為一高精度加壓泵，可以為壓力容器穩(wěn)定增壓。

3 實(shí)驗(yàn)

3.1 氣密性實(shí)驗(yàn)

3.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

該壓力模塊校準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)壓力測(cè)量范圍為0～1 MPa，精度等級(jí)為0.02%FS；被校準(zhǔn)壓力模塊測(cè)量滿量程一般為0.25～0.6 MPa，精度等級(jí)為0.5%FS.所以，該裝置壓力容器內(nèi)壓力值必須保證能夠穩(wěn)定在0.001 MPa。

3.1.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件

實(shí)驗(yàn)條件滿足溫度為（20±5）℃，相對(duì)濕度不大于85%，設(shè)備周圍無(wú)腐蝕性氣體和其他熱源。

3.1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

擰緊法蘭上各螺栓后，打開加壓控制閥，并關(guān)閉泄壓控制閥，開啟加壓泵；當(dāng)緩慢加壓到1 MPa時(shí)，關(guān)閉加壓控制閥，觀察精密數(shù)字壓力表數(shù)值的變化。

3.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：第一個(gè)1 min內(nèi)壓力值下降0.003 8 MPa；第二個(gè)1 min內(nèi)壓力值下降0.002 0 MPa；第三個(gè)1 min內(nèi)下降0.000 8 MPa；第四個(gè)1 min內(nèi)下降0.000 5 MPa。

3.1.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

在加壓過(guò)程中，由于氣體分子間距較大，存在彈性回滯問(wèn)題。所以腔體內(nèi)壓力在穩(wěn)定3～4 min后逐漸趨于穩(wěn)定，可以達(dá)到氣密性實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。可見，所設(shè)計(jì)研制的壓力容器的氣密性是有保證的。

3.2 校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)

3.2.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件

校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)的環(huán)境條件與氣密性實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件相同。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

將被校準(zhǔn)壓力模塊平穩(wěn)放置于壓力容器內(nèi)，封閉好壓力容器，開始加壓。當(dāng)精密數(shù)字壓力表上顯示的數(shù)值穩(wěn)定在0.100 MPa和0.200 MPa時(shí)，各放置一段時(shí)間，并對(duì)壓力模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)驗(yàn)后泄壓放氣。

3.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

該壓力模塊為絕壓測(cè)量模塊，全過(guò)程采集數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)曲線處理后如圖2所示，曲線AB間為壓力模塊采集時(shí)的大氣壓力數(shù)值曲線，曲線CD和EF分別為精密數(shù)字壓力表顯示0.100 MPa和0.200 MPa時(shí)采集數(shù)據(jù)的數(shù)值曲線。通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算，當(dāng)時(shí)大氣壓力平均值為0.101 88 mbar，曲線CD間平均值為2020.6 mbar，曲線EF間平均值為3 017.7 mbar；經(jīng)計(jì)算和單位換算后可得曲線CD間平均值為0.100 2 MPa，曲線EF間平均值為0.199 9 MPa。

3.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

被校準(zhǔn)壓力模塊的測(cè)量數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)器精密數(shù)字壓力表顯示數(shù)值相差無(wú)幾，這說(shuō)明了該校準(zhǔn)裝置可以對(duì)此類無(wú)線壓力模塊進(jìn)行校準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

[1]王孔祥.高壓蒸汽滅菌器壓力校準(zhǔn)方法[J].上海計(jì)量測(cè)試，2011，22（05）：57-60.

[2]朱煒，張道雋.高溫高壓滅菌器校準(zhǔn)方法的研究[J].工業(yè)計(jì)量，2012，22（05）：30-31.

[3]于海崗.高壓蒸汽滅菌器的溫度分布[J].中國(guó)測(cè)試技術(shù)，2007，33（06）：66-67.

〔編輯：李玨〕

摘 要：壓力滅菌器作為消毒滅菌設(shè)備，對(duì)醫(yī)療器械、玻璃器皿、溶液培養(yǎng)基等物品進(jìn)行消毒滅菌，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生食品、科研和農(nóng)業(yè)等行業(yè)。可以將滅菌器用壓力模塊置于滅菌器內(nèi)，采集滅菌器內(nèi)的壓力值，保證校準(zhǔn)滅菌器內(nèi)的壓力工作。研究和設(shè)計(jì)了一套用于此類壓力模塊量值溯源的系統(tǒng)裝置，該裝置測(cè)量范圍為0～0.8 MPa，精度可達(dá)到0.02級(jí)，以供參考。

關(guān)鍵詞：滅菌器；壓力模塊；校準(zhǔn)裝置；消毒滅菌

中圖分類號(hào)：TH771+.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）06-0026-02

1 介紹

高壓蒸汽滅菌器作為一種有效的消毒滅菌設(shè)備，同時(shí)又是一種壓力容器，屬于特種設(shè)備。按《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》規(guī)定，其最高工作壓力應(yīng)≥0.1 MPa（表壓）、壓力與容積的乘積≥2.5 Mpa·L的氣體、液化氣體、最高工作溫度≥標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體的固定式容器和移動(dòng)式容器。使用單位應(yīng)當(dāng)對(duì)該設(shè)備上壓力、溫度計(jì)量?jī)x器進(jìn)行周期檢定或校準(zhǔn)，以保證量值傳遞的準(zhǔn)確性和可靠性。

傳統(tǒng)測(cè)量壓力活動(dòng)主要采用標(biāo)準(zhǔn)器與被檢儀器，通過(guò)氣路或油路方式相連接，實(shí)現(xiàn)測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值的比較。該方式的技術(shù)處理和量值溯源方法已經(jīng)非常成熟，但滅菌設(shè)備因其特有的高壓密封性質(zhì)，無(wú)法使用計(jì)量部門常規(guī)方法進(jìn)行測(cè)量。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和壓力傳感器技術(shù)的發(fā)展，最近研制出一種無(wú)線一體的壓力模塊，比如NanoVACQ的溫壓模塊，其壓力測(cè)量范圍為3 000～500 000 Pa（絕壓），精度為0.5%FS（%FS表示精度和滿量程的百分比），內(nèi)存容量為48 000 個(gè)點(diǎn)，采樣速率最低間隔1 s，將壓力模塊按要求設(shè)置好， 放置到密閉的滅菌設(shè)備內(nèi)， 就可以對(duì)滅菌全過(guò)程中的壓力參數(shù)進(jìn)行測(cè)量采集。此類模塊具有體積小、重量輕和無(wú)線連接等特點(diǎn)， 可根據(jù)需要放置滅菌設(shè)備內(nèi)任意位置；并且通過(guò)與計(jì)算機(jī)通訊連接，可以將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)硬盤內(nèi)，將壓力與時(shí)間參數(shù)按曲線形式直觀地展現(xiàn)出來(lái)。

目前，國(guó)內(nèi)有些計(jì)量部門已經(jīng)采用了此類模塊對(duì)密閉滅菌設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，但此類無(wú)線壓力模塊的量值溯源一直困擾著這些計(jì)量單位。因此，本課題提出并研制成功了一套可以溯源此類無(wú)線壓力模塊的校準(zhǔn)裝置。

2 校準(zhǔn)裝置設(shè)計(jì)

滅菌用壓力模塊是一種無(wú)線壓力測(cè)量模塊，其內(nèi)置的壓力傳感器作為感壓元件，沒有與外界連接的裝置，可以測(cè)量和采集該壓力模塊所置空間的壓力。所以，溯源此類壓力模塊必須建立一個(gè)能夠穩(wěn)定保持一定壓力的密閉壓力容器，設(shè)計(jì)系統(tǒng)由壓力主體系統(tǒng)和穩(wěn)壓系統(tǒng)兩部分組成。

2.1 壓力主體系統(tǒng)

主體為一密閉圓柱形壓力容器，由腔體和頂蓋兩部分組成，中間由法蘭零件連接。為保證密封性，在連接處增加一個(gè)O型密封圈。頂部與標(biāo)準(zhǔn)器數(shù)字精密壓力表相連，用來(lái)顯示容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)；底部裝有安全閥，用來(lái)對(duì)容器內(nèi)超壓時(shí)放氣減壓，以保證工作安全。

2.2 穩(wěn)壓系統(tǒng)

供氣增壓系統(tǒng)由加壓泵、壓力開關(guān)、加壓控制閥和泄壓控制閥組成。加壓泵可以逐漸穩(wěn)定地向壓力容器提供壓力，最大可達(dá)1 MPa；為防止連接管路壓力過(guò)大導(dǎo)致破裂，在加壓泵和壓力容器之間安裝一個(gè)壓力開關(guān)，當(dāng)管路壓力大于所設(shè)定的額定壓力時(shí)，可以自動(dòng)切斷加壓泵的電源；通過(guò)加壓控制閥和泄壓控制閥可以調(diào)節(jié)控制壓力容器內(nèi)壓力的大小，保證可以在不同壓力點(diǎn)下對(duì)壓力模塊進(jìn)行校準(zhǔn)。

2.3 試驗(yàn)樣機(jī)

試驗(yàn)樣機(jī)如圖1所示，主體部分的壓力容器采用5 mm厚不銹鋼鋼材加工而成，容積約為25 L；蓋體與主體采用法蘭式連接方式，能夠保證容器氣密性。標(biāo)準(zhǔn)表為ConST273數(shù)字精密壓力表，量程為0～1 MPa，精度等級(jí)為0.02級(jí)。氣體發(fā)生裝置為一高精度加壓泵，可以為壓力容器穩(wěn)定增壓。

3 實(shí)驗(yàn)

3.1 氣密性實(shí)驗(yàn)

3.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

該壓力模塊校準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)壓力測(cè)量范圍為0～1 MPa，精度等級(jí)為0.02%FS；被校準(zhǔn)壓力模塊測(cè)量滿量程一般為0.25～0.6 MPa，精度等級(jí)為0.5%FS.所以，該裝置壓力容器內(nèi)壓力值必須保證能夠穩(wěn)定在0.001 MPa。

3.1.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件

實(shí)驗(yàn)條件滿足溫度為（20±5）℃，相對(duì)濕度不大于85%，設(shè)備周圍無(wú)腐蝕性氣體和其他熱源。

3.1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

擰緊法蘭上各螺栓后，打開加壓控制閥，并關(guān)閉泄壓控制閥，開啟加壓泵；當(dāng)緩慢加壓到1 MPa時(shí)，關(guān)閉加壓控制閥，觀察精密數(shù)字壓力表數(shù)值的變化。

3.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：第一個(gè)1 min內(nèi)壓力值下降0.003 8 MPa；第二個(gè)1 min內(nèi)壓力值下降0.002 0 MPa；第三個(gè)1 min內(nèi)下降0.000 8 MPa；第四個(gè)1 min內(nèi)下降0.000 5 MPa。

3.1.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

在加壓過(guò)程中，由于氣體分子間距較大，存在彈性回滯問(wèn)題。所以腔體內(nèi)壓力在穩(wěn)定3～4 min后逐漸趨于穩(wěn)定，可以達(dá)到氣密性實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。可見，所設(shè)計(jì)研制的壓力容器的氣密性是有保證的。

3.2 校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)

3.2.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件

校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)的環(huán)境條件與氣密性實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件相同。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

將被校準(zhǔn)壓力模塊平穩(wěn)放置于壓力容器內(nèi)，封閉好壓力容器，開始加壓。當(dāng)精密數(shù)字壓力表上顯示的數(shù)值穩(wěn)定在0.100 MPa和0.200 MPa時(shí)，各放置一段時(shí)間，并對(duì)壓力模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)驗(yàn)后泄壓放氣。

3.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

該壓力模塊為絕壓測(cè)量模塊，全過(guò)程采集數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)曲線處理后如圖2所示，曲線AB間為壓力模塊采集時(shí)的大氣壓力數(shù)值曲線，曲線CD和EF分別為精密數(shù)字壓力表顯示0.100 MPa和0.200 MPa時(shí)采集數(shù)據(jù)的數(shù)值曲線。通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算，當(dāng)時(shí)大氣壓力平均值為0.101 88 mbar，曲線CD間平均值為2020.6 mbar，曲線EF間平均值為3 017.7 mbar；經(jīng)計(jì)算和單位換算后可得曲線CD間平均值為0.100 2 MPa，曲線EF間平均值為0.199 9 MPa。

3.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

被校準(zhǔn)壓力模塊的測(cè)量數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)器精密數(shù)字壓力表顯示數(shù)值相差無(wú)幾，這說(shuō)明了該校準(zhǔn)裝置可以對(duì)此類無(wú)線壓力模塊進(jìn)行校準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

[1]王孔祥.高壓蒸汽滅菌器壓力校準(zhǔn)方法[J].上海計(jì)量測(cè)試，2011，22（05）：57-60.

[2]朱煒，張道雋.高溫高壓滅菌器校準(zhǔn)方法的研究[J].工業(yè)計(jì)量，2012，22（05）：30-31.

[3]于海崗.高壓蒸汽滅菌器的溫度分布[J].中國(guó)測(cè)試技術(shù)，2007，33（06）：66-67.

〔編輯：李玨〕

摘 要：壓力滅菌器作為消毒滅菌設(shè)備，對(duì)醫(yī)療器械、玻璃器皿、溶液培養(yǎng)基等物品進(jìn)行消毒滅菌，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生食品、科研和農(nóng)業(yè)等行業(yè)。可以將滅菌器用壓力模塊置于滅菌器內(nèi)，采集滅菌器內(nèi)的壓力值，保證校準(zhǔn)滅菌器內(nèi)的壓力工作。研究和設(shè)計(jì)了一套用于此類壓力模塊量值溯源的系統(tǒng)裝置，該裝置測(cè)量范圍為0～0.8 MPa，精度可達(dá)到0.02級(jí)，以供參考。

關(guān)鍵詞：滅菌器；壓力模塊；校準(zhǔn)裝置；消毒滅菌

中圖分類號(hào)：TH771+.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）06-0026-02

1 介紹

高壓蒸汽滅菌器作為一種有效的消毒滅菌設(shè)備，同時(shí)又是一種壓力容器，屬于特種設(shè)備。按《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》規(guī)定，其最高工作壓力應(yīng)≥0.1 MPa（表壓）、壓力與容積的乘積≥2.5 Mpa·L的氣體、液化氣體、最高工作溫度≥標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體的固定式容器和移動(dòng)式容器。使用單位應(yīng)當(dāng)對(duì)該設(shè)備上壓力、溫度計(jì)量?jī)x器進(jìn)行周期檢定或校準(zhǔn)，以保證量值傳遞的準(zhǔn)確性和可靠性。

傳統(tǒng)測(cè)量壓力活動(dòng)主要采用標(biāo)準(zhǔn)器與被檢儀器，通過(guò)氣路或油路方式相連接，實(shí)現(xiàn)測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值的比較。該方式的技術(shù)處理和量值溯源方法已經(jīng)非常成熟，但滅菌設(shè)備因其特有的高壓密封性質(zhì)，無(wú)法使用計(jì)量部門常規(guī)方法進(jìn)行測(cè)量。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和壓力傳感器技術(shù)的發(fā)展，最近研制出一種無(wú)線一體的壓力模塊，比如NanoVACQ的溫壓模塊，其壓力測(cè)量范圍為3 000～500 000 Pa（絕壓），精度為0.5%FS（%FS表示精度和滿量程的百分比），內(nèi)存容量為48 000 個(gè)點(diǎn)，采樣速率最低間隔1 s，將壓力模塊按要求設(shè)置好， 放置到密閉的滅菌設(shè)備內(nèi)， 就可以對(duì)滅菌全過(guò)程中的壓力參數(shù)進(jìn)行測(cè)量采集。此類模塊具有體積小、重量輕和無(wú)線連接等特點(diǎn)， 可根據(jù)需要放置滅菌設(shè)備內(nèi)任意位置；并且通過(guò)與計(jì)算機(jī)通訊連接，可以將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)硬盤內(nèi)，將壓力與時(shí)間參數(shù)按曲線形式直觀地展現(xiàn)出來(lái)。

目前，國(guó)內(nèi)有些計(jì)量部門已經(jīng)采用了此類模塊對(duì)密閉滅菌設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，但此類無(wú)線壓力模塊的量值溯源一直困擾著這些計(jì)量單位。因此，本課題提出并研制成功了一套可以溯源此類無(wú)線壓力模塊的校準(zhǔn)裝置。

2 校準(zhǔn)裝置設(shè)計(jì)

滅菌用壓力模塊是一種無(wú)線壓力測(cè)量模塊，其內(nèi)置的壓力傳感器作為感壓元件，沒有與外界連接的裝置，可以測(cè)量和采集該壓力模塊所置空間的壓力。所以，溯源此類壓力模塊必須建立一個(gè)能夠穩(wěn)定保持一定壓力的密閉壓力容器，設(shè)計(jì)系統(tǒng)由壓力主體系統(tǒng)和穩(wěn)壓系統(tǒng)兩部分組成。

2.1 壓力主體系統(tǒng)

主體為一密閉圓柱形壓力容器，由腔體和頂蓋兩部分組成，中間由法蘭零件連接。為保證密封性，在連接處增加一個(gè)O型密封圈。頂部與標(biāo)準(zhǔn)器數(shù)字精密壓力表相連，用來(lái)顯示容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)；底部裝有安全閥，用來(lái)對(duì)容器內(nèi)超壓時(shí)放氣減壓，以保證工作安全。

2.2 穩(wěn)壓系統(tǒng)

供氣增壓系統(tǒng)由加壓泵、壓力開關(guān)、加壓控制閥和泄壓控制閥組成。加壓泵可以逐漸穩(wěn)定地向壓力容器提供壓力，最大可達(dá)1 MPa；為防止連接管路壓力過(guò)大導(dǎo)致破裂，在加壓泵和壓力容器之間安裝一個(gè)壓力開關(guān)，當(dāng)管路壓力大于所設(shè)定的額定壓力時(shí)，可以自動(dòng)切斷加壓泵的電源；通過(guò)加壓控制閥和泄壓控制閥可以調(diào)節(jié)控制壓力容器內(nèi)壓力的大小，保證可以在不同壓力點(diǎn)下對(duì)壓力模塊進(jìn)行校準(zhǔn)。

2.3 試驗(yàn)樣機(jī)

試驗(yàn)樣機(jī)如圖1所示，主體部分的壓力容器采用5 mm厚不銹鋼鋼材加工而成，容積約為25 L；蓋體與主體采用法蘭式連接方式，能夠保證容器氣密性。標(biāo)準(zhǔn)表為ConST273數(shù)字精密壓力表，量程為0～1 MPa，精度等級(jí)為0.02級(jí)。氣體發(fā)生裝置為一高精度加壓泵，可以為壓力容器穩(wěn)定增壓。

3 實(shí)驗(yàn)

3.1 氣密性實(shí)驗(yàn)

3.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

該壓力模塊校準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)壓力測(cè)量范圍為0～1 MPa，精度等級(jí)為0.02%FS；被校準(zhǔn)壓力模塊測(cè)量滿量程一般為0.25～0.6 MPa，精度等級(jí)為0.5%FS.所以，該裝置壓力容器內(nèi)壓力值必須保證能夠穩(wěn)定在0.001 MPa。

3.1.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件

實(shí)驗(yàn)條件滿足溫度為（20±5）℃，相對(duì)濕度不大于85%，設(shè)備周圍無(wú)腐蝕性氣體和其他熱源。

3.1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

擰緊法蘭上各螺栓后，打開加壓控制閥，并關(guān)閉泄壓控制閥，開啟加壓泵；當(dāng)緩慢加壓到1 MPa時(shí)，關(guān)閉加壓控制閥，觀察精密數(shù)字壓力表數(shù)值的變化。

3.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：第一個(gè)1 min內(nèi)壓力值下降0.003 8 MPa；第二個(gè)1 min內(nèi)壓力值下降0.002 0 MPa；第三個(gè)1 min內(nèi)下降0.000 8 MPa；第四個(gè)1 min內(nèi)下降0.000 5 MPa。

3.1.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

在加壓過(guò)程中，由于氣體分子間距較大，存在彈性回滯問(wèn)題。所以腔體內(nèi)壓力在穩(wěn)定3～4 min后逐漸趨于穩(wěn)定，可以達(dá)到氣密性實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。可見，所設(shè)計(jì)研制的壓力容器的氣密性是有保證的。

3.2 校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)

3.2.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件

校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)的環(huán)境條件與氣密性實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件相同。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

將被校準(zhǔn)壓力模塊平穩(wěn)放置于壓力容器內(nèi)，封閉好壓力容器，開始加壓。當(dāng)精密數(shù)字壓力表上顯示的數(shù)值穩(wěn)定在0.100 MPa和0.200 MPa時(shí)，各放置一段時(shí)間，并對(duì)壓力模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)驗(yàn)后泄壓放氣。

3.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

該壓力模塊為絕壓測(cè)量模塊，全過(guò)程采集數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)曲線處理后如圖2所示，曲線AB間為壓力模塊采集時(shí)的大氣壓力數(shù)值曲線，曲線CD和EF分別為精密數(shù)字壓力表顯示0.100 MPa和0.200 MPa時(shí)采集數(shù)據(jù)的數(shù)值曲線。通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算，當(dāng)時(shí)大氣壓力平均值為0.101 88 mbar，曲線CD間平均值為2020.6 mbar，曲線EF間平均值為3 017.7 mbar；經(jīng)計(jì)算和單位換算后可得曲線CD間平均值為0.100 2 MPa，曲線EF間平均值為0.199 9 MPa。

3.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

被校準(zhǔn)壓力模塊的測(cè)量數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)器精密數(shù)字壓力表顯示數(shù)值相差無(wú)幾，這說(shuō)明了該校準(zhǔn)裝置可以對(duì)此類無(wú)線壓力模塊進(jìn)行校準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：李玨〕