MKS—690A電容薄膜真空計(jì)精度調(diào)整方法研究

郭永剛　蔣麗

摘 要：MKS-690A是美國(guó)MKS公司高精度電容薄膜真空計(jì)，精度達(dá)萬分之五，常被用作國(guó)際間比對(duì)的傳遞標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)電容薄膜真空計(jì)精度降低問題，在探討其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理后，給出利用現(xiàn)有設(shè)備對(duì)其進(jìn)行精度調(diào)整的方法。實(shí)際檢測(cè)證明：該方法簡(jiǎn)單實(shí)用，可操控性強(qiáng)，可為國(guó)內(nèi)其他單位所借鑒。

關(guān)鍵詞：真空測(cè)量 電容薄膜真空計(jì) 標(biāo)準(zhǔn) 校準(zhǔn) 精度調(diào)整

中圖分類號(hào)：TB772 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）09（a）-0087-02

真空測(cè)量是通過真空測(cè)量?jī)x表即各種真空計(jì)實(shí)現(xiàn)的。真空測(cè)量涵蓋的范圍約為（10-4～105）Pa，在這個(gè)范圍提供真空計(jì)的校準(zhǔn)和量值溯源，可以保證真空計(jì)的統(tǒng)一性和準(zhǔn)確性。各單位在真空計(jì)量的日常工作中有大量真空計(jì)量器具需要校準(zhǔn)，以保證真空測(cè)量的準(zhǔn)確可靠及研制、操作人員的人身安全。

1 真空校準(zhǔn)裝置

目前國(guó)內(nèi)研制的真空校準(zhǔn)裝置多采用復(fù)合型真空校準(zhǔn)方式，通常用不同量程的電容薄膜真空計(jì)和磁懸浮轉(zhuǎn)子真空計(jì)作為參考標(biāo)準(zhǔn)。尤其是美國(guó)MKS公司生產(chǎn)的690 A電容薄膜真空計(jì)雖然價(jià)格高一些，但其穩(wěn)定性好、精度高達(dá)0.05%，是公認(rèn)的二等標(biāo)準(zhǔn)。

2 MKS-690A標(biāo)準(zhǔn)電容薄膜真空計(jì)精度調(diào)整的背景

我們?cè)谟肕KS-690A電容薄膜真空計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：被校的真空計(jì)不合格率較高，改用其他標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果大部分是合格的，故懷疑MKS-690A電容薄膜真空計(jì)有問題，送中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院（以下簡(jiǎn)稱中國(guó)計(jì)量院）檢測(cè)、校準(zhǔn)結(jié)果見表1。

由表1可得絕對(duì)誤差最大值為-102.1 Pa，該電容薄膜真空計(jì)滿量程為13333.3 Pa，故精度最差值為-0.77%。

3 電容薄膜真空計(jì)精度調(diào)整電路

圖1是其內(nèi)部電子線路中的精度調(diào)整電路。由圖2可導(dǎo)出下式：

（1）

式中：R0為零點(diǎn)調(diào)節(jié)電位器，RS為滿點(diǎn)調(diào)節(jié)電位器，RL為線性度調(diào)節(jié)電位器，C1=（R6+R2）R8/（R5R1），C2=R3/R4，RLT=R2+RL，RST=R6+RS，R0T=R7+R0

4 MKS-690A電容薄膜真空計(jì)精度的調(diào)整

MKS電容薄膜真空計(jì)由于其技術(shù)的敏感性，國(guó)內(nèi)尚無廠家可以調(diào)修。在無廠家技術(shù)支持、無參照標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)的情況下，研究摸索出一套“影像”法的調(diào)整方法，即把表1的數(shù)據(jù)傳遞給一個(gè)重復(fù)性好的真空計(jì)，形成一個(gè)“影像”真空計(jì)，由該真空計(jì)復(fù)現(xiàn)出表1的數(shù)據(jù)，即我們可溯源的值。然后把“影像”真空計(jì)與我們要調(diào)整的MKS-690A電容薄膜真空計(jì)（簡(jiǎn)稱被調(diào)真空計(jì)）一起接到真空系統(tǒng)上，按中國(guó)計(jì)量院所給數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)試，就可測(cè)出被調(diào)真空計(jì)調(diào)整前后精度的變化。選定MKS公司型號(hào)為220DA-D4B、量程為100torr、精度為1.5‰的電容薄膜真空計(jì)作為“影像”真空計(jì)。

調(diào)試過程

把被調(diào)和影像真空計(jì)接到真空校準(zhǔn)裝置上。先把中國(guó)計(jì)量院表1的數(shù)據(jù)傳遞給影像真空計(jì)：按照表1上示值在校準(zhǔn)室上逐點(diǎn)調(diào)試出相應(yīng)的壓力值，同時(shí)利用接到校準(zhǔn)室上的影像真空計(jì)測(cè)試出相對(duì)應(yīng)的數(shù)值并記錄。表2就是在表1的相應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)上測(cè)出的被調(diào)真空計(jì)和影像真空計(jì)的數(shù)據(jù)。

由表2可知：越往滿點(diǎn)走誤差值越大，此時(shí)應(yīng)調(diào)整滿點(diǎn)電位器。點(diǎn)10097 Pa（影像）處的誤差值最大，選該點(diǎn)調(diào)整Rs，Rs調(diào)整后，引起中間點(diǎn)誤差值變大，這時(shí)要再調(diào)整線性度電位器RL。經(jīng)反復(fù)多次調(diào)整Rs-RL-Rs方可達(dá)到理想結(jié)果。

5 結(jié)語

（表3）是被調(diào)真空計(jì)進(jìn)行精度調(diào)整后，由中國(guó)計(jì)量院給出的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)結(jié)果。

由表3可得，絕對(duì)誤差最大的值為3.2 Pa，此時(shí)精度最差為0.024%。由此可證明這種調(diào)整方法是可行的。該方法可為國(guó)內(nèi)其他單位所借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉洪慶.真空計(jì)量[M].中國(guó)計(jì)量出版社.

[2] MKS Type 690A Absolute High Accuracy Pressure Transducer Instruction Manual.

[3] 培訓(xùn)資料.國(guó)防科技工業(yè)第一計(jì)量測(cè)試研究中心.計(jì)量基礎(chǔ)知識(shí).

[4] 中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院.真空檢測(cè)與校準(zhǔn)技術(shù)及計(jì)量檢定.endprint

摘 要：MKS-690A是美國(guó)MKS公司高精度電容薄膜真空計(jì)，精度達(dá)萬分之五，常被用作國(guó)際間比對(duì)的傳遞標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)電容薄膜真空計(jì)精度降低問題，在探討其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理后，給出利用現(xiàn)有設(shè)備對(duì)其進(jìn)行精度調(diào)整的方法。實(shí)際檢測(cè)證明：該方法簡(jiǎn)單實(shí)用，可操控性強(qiáng)，可為國(guó)內(nèi)其他單位所借鑒。

關(guān)鍵詞：真空測(cè)量 電容薄膜真空計(jì) 標(biāo)準(zhǔn) 校準(zhǔn) 精度調(diào)整

中圖分類號(hào)：TB772 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）09（a）-0087-02

真空測(cè)量是通過真空測(cè)量?jī)x表即各種真空計(jì)實(shí)現(xiàn)的。真空測(cè)量涵蓋的范圍約為（10-4～105）Pa，在這個(gè)范圍提供真空計(jì)的校準(zhǔn)和量值溯源，可以保證真空計(jì)的統(tǒng)一性和準(zhǔn)確性。各單位在真空計(jì)量的日常工作中有大量真空計(jì)量器具需要校準(zhǔn)，以保證真空測(cè)量的準(zhǔn)確可靠及研制、操作人員的人身安全。

1 真空校準(zhǔn)裝置

目前國(guó)內(nèi)研制的真空校準(zhǔn)裝置多采用復(fù)合型真空校準(zhǔn)方式，通常用不同量程的電容薄膜真空計(jì)和磁懸浮轉(zhuǎn)子真空計(jì)作為參考標(biāo)準(zhǔn)。尤其是美國(guó)MKS公司生產(chǎn)的690 A電容薄膜真空計(jì)雖然價(jià)格高一些，但其穩(wěn)定性好、精度高達(dá)0.05%，是公認(rèn)的二等標(biāo)準(zhǔn)。

2 MKS-690A標(biāo)準(zhǔn)電容薄膜真空計(jì)精度調(diào)整的背景

我們?cè)谟肕KS-690A電容薄膜真空計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：被校的真空計(jì)不合格率較高，改用其他標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果大部分是合格的，故懷疑MKS-690A電容薄膜真空計(jì)有問題，送中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院（以下簡(jiǎn)稱中國(guó)計(jì)量院）檢測(cè)、校準(zhǔn)結(jié)果見表1。

由表1可得絕對(duì)誤差最大值為-102.1 Pa，該電容薄膜真空計(jì)滿量程為13333.3 Pa，故精度最差值為-0.77%。

3 電容薄膜真空計(jì)精度調(diào)整電路

圖1是其內(nèi)部電子線路中的精度調(diào)整電路。由圖2可導(dǎo)出下式：

（1）

式中：R0為零點(diǎn)調(diào)節(jié)電位器，RS為滿點(diǎn)調(diào)節(jié)電位器，RL為線性度調(diào)節(jié)電位器，C1=（R6+R2）R8/（R5R1），C2=R3/R4，RLT=R2+RL，RST=R6+RS，R0T=R7+R0

4 MKS-690A電容薄膜真空計(jì)精度的調(diào)整

MKS電容薄膜真空計(jì)由于其技術(shù)的敏感性，國(guó)內(nèi)尚無廠家可以調(diào)修。在無廠家技術(shù)支持、無參照標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)的情況下，研究摸索出一套“影像”法的調(diào)整方法，即把表1的數(shù)據(jù)傳遞給一個(gè)重復(fù)性好的真空計(jì)，形成一個(gè)“影像”真空計(jì)，由該真空計(jì)復(fù)現(xiàn)出表1的數(shù)據(jù)，即我們可溯源的值。然后把“影像”真空計(jì)與我們要調(diào)整的MKS-690A電容薄膜真空計(jì)（簡(jiǎn)稱被調(diào)真空計(jì)）一起接到真空系統(tǒng)上，按中國(guó)計(jì)量院所給數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)試，就可測(cè)出被調(diào)真空計(jì)調(diào)整前后精度的變化。選定MKS公司型號(hào)為220DA-D4B、量程為100torr、精度為1.5‰的電容薄膜真空計(jì)作為“影像”真空計(jì)。

調(diào)試過程

把被調(diào)和影像真空計(jì)接到真空校準(zhǔn)裝置上。先把中國(guó)計(jì)量院表1的數(shù)據(jù)傳遞給影像真空計(jì)：按照表1上示值在校準(zhǔn)室上逐點(diǎn)調(diào)試出相應(yīng)的壓力值，同時(shí)利用接到校準(zhǔn)室上的影像真空計(jì)測(cè)試出相對(duì)應(yīng)的數(shù)值并記錄。表2就是在表1的相應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)上測(cè)出的被調(diào)真空計(jì)和影像真空計(jì)的數(shù)據(jù)。

由表2可知：越往滿點(diǎn)走誤差值越大，此時(shí)應(yīng)調(diào)整滿點(diǎn)電位器。點(diǎn)10097 Pa（影像）處的誤差值最大，選該點(diǎn)調(diào)整Rs，Rs調(diào)整后，引起中間點(diǎn)誤差值變大，這時(shí)要再調(diào)整線性度電位器RL。經(jīng)反復(fù)多次調(diào)整Rs-RL-Rs方可達(dá)到理想結(jié)果。

5 結(jié)語

（表3）是被調(diào)真空計(jì)進(jìn)行精度調(diào)整后，由中國(guó)計(jì)量院給出的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)結(jié)果。

由表3可得，絕對(duì)誤差最大的值為3.2 Pa，此時(shí)精度最差為0.024%。由此可證明這種調(diào)整方法是可行的。該方法可為國(guó)內(nèi)其他單位所借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉洪慶.真空計(jì)量[M].中國(guó)計(jì)量出版社.

[2] MKS Type 690A Absolute High Accuracy Pressure Transducer Instruction Manual.

[3] 培訓(xùn)資料.國(guó)防科技工業(yè)第一計(jì)量測(cè)試研究中心.計(jì)量基礎(chǔ)知識(shí).

[4] 中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院.真空檢測(cè)與校準(zhǔn)技術(shù)及計(jì)量檢定.endprint

摘 要：MKS-690A是美國(guó)MKS公司高精度電容薄膜真空計(jì)，精度達(dá)萬分之五，常被用作國(guó)際間比對(duì)的傳遞標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)電容薄膜真空計(jì)精度降低問題，在探討其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理后，給出利用現(xiàn)有設(shè)備對(duì)其進(jìn)行精度調(diào)整的方法。實(shí)際檢測(cè)證明：該方法簡(jiǎn)單實(shí)用，可操控性強(qiáng)，可為國(guó)內(nèi)其他單位所借鑒。

關(guān)鍵詞：真空測(cè)量 電容薄膜真空計(jì) 標(biāo)準(zhǔn) 校準(zhǔn) 精度調(diào)整

中圖分類號(hào)：TB772 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）09（a）-0087-02

真空測(cè)量是通過真空測(cè)量?jī)x表即各種真空計(jì)實(shí)現(xiàn)的。真空測(cè)量涵蓋的范圍約為（10-4～105）Pa，在這個(gè)范圍提供真空計(jì)的校準(zhǔn)和量值溯源，可以保證真空計(jì)的統(tǒng)一性和準(zhǔn)確性。各單位在真空計(jì)量的日常工作中有大量真空計(jì)量器具需要校準(zhǔn)，以保證真空測(cè)量的準(zhǔn)確可靠及研制、操作人員的人身安全。

1 真空校準(zhǔn)裝置

目前國(guó)內(nèi)研制的真空校準(zhǔn)裝置多采用復(fù)合型真空校準(zhǔn)方式，通常用不同量程的電容薄膜真空計(jì)和磁懸浮轉(zhuǎn)子真空計(jì)作為參考標(biāo)準(zhǔn)。尤其是美國(guó)MKS公司生產(chǎn)的690 A電容薄膜真空計(jì)雖然價(jià)格高一些，但其穩(wěn)定性好、精度高達(dá)0.05%，是公認(rèn)的二等標(biāo)準(zhǔn)。

2 MKS-690A標(biāo)準(zhǔn)電容薄膜真空計(jì)精度調(diào)整的背景

我們?cè)谟肕KS-690A電容薄膜真空計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：被校的真空計(jì)不合格率較高，改用其他標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果大部分是合格的，故懷疑MKS-690A電容薄膜真空計(jì)有問題，送中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院（以下簡(jiǎn)稱中國(guó)計(jì)量院）檢測(cè)、校準(zhǔn)結(jié)果見表1。

由表1可得絕對(duì)誤差最大值為-102.1 Pa，該電容薄膜真空計(jì)滿量程為13333.3 Pa，故精度最差值為-0.77%。

3 電容薄膜真空計(jì)精度調(diào)整電路

圖1是其內(nèi)部電子線路中的精度調(diào)整電路。由圖2可導(dǎo)出下式：

（1）

式中：R0為零點(diǎn)調(diào)節(jié)電位器，RS為滿點(diǎn)調(diào)節(jié)電位器，RL為線性度調(diào)節(jié)電位器，C1=（R6+R2）R8/（R5R1），C2=R3/R4，RLT=R2+RL，RST=R6+RS，R0T=R7+R0

4 MKS-690A電容薄膜真空計(jì)精度的調(diào)整

MKS電容薄膜真空計(jì)由于其技術(shù)的敏感性，國(guó)內(nèi)尚無廠家可以調(diào)修。在無廠家技術(shù)支持、無參照標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)的情況下，研究摸索出一套“影像”法的調(diào)整方法，即把表1的數(shù)據(jù)傳遞給一個(gè)重復(fù)性好的真空計(jì)，形成一個(gè)“影像”真空計(jì)，由該真空計(jì)復(fù)現(xiàn)出表1的數(shù)據(jù)，即我們可溯源的值。然后把“影像”真空計(jì)與我們要調(diào)整的MKS-690A電容薄膜真空計(jì)（簡(jiǎn)稱被調(diào)真空計(jì)）一起接到真空系統(tǒng)上，按中國(guó)計(jì)量院所給數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)試，就可測(cè)出被調(diào)真空計(jì)調(diào)整前后精度的變化。選定MKS公司型號(hào)為220DA-D4B、量程為100torr、精度為1.5‰的電容薄膜真空計(jì)作為“影像”真空計(jì)。

調(diào)試過程

把被調(diào)和影像真空計(jì)接到真空校準(zhǔn)裝置上。先把中國(guó)計(jì)量院表1的數(shù)據(jù)傳遞給影像真空計(jì)：按照表1上示值在校準(zhǔn)室上逐點(diǎn)調(diào)試出相應(yīng)的壓力值，同時(shí)利用接到校準(zhǔn)室上的影像真空計(jì)測(cè)試出相對(duì)應(yīng)的數(shù)值并記錄。表2就是在表1的相應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)上測(cè)出的被調(diào)真空計(jì)和影像真空計(jì)的數(shù)據(jù)。

由表2可知：越往滿點(diǎn)走誤差值越大，此時(shí)應(yīng)調(diào)整滿點(diǎn)電位器。點(diǎn)10097 Pa（影像）處的誤差值最大，選該點(diǎn)調(diào)整Rs，Rs調(diào)整后，引起中間點(diǎn)誤差值變大，這時(shí)要再調(diào)整線性度電位器RL。經(jīng)反復(fù)多次調(diào)整Rs-RL-Rs方可達(dá)到理想結(jié)果。

5 結(jié)語

（表3）是被調(diào)真空計(jì)進(jìn)行精度調(diào)整后，由中國(guó)計(jì)量院給出的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)結(jié)果。

由表3可得，絕對(duì)誤差最大的值為3.2 Pa，此時(shí)精度最差為0.024%。由此可證明這種調(diào)整方法是可行的。該方法可為國(guó)內(nèi)其他單位所借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉洪慶.真空計(jì)量[M].中國(guó)計(jì)量出版社.

[2] MKS Type 690A Absolute High Accuracy Pressure Transducer Instruction Manual.

[3] 培訓(xùn)資料.國(guó)防科技工業(yè)第一計(jì)量測(cè)試研究中心.計(jì)量基礎(chǔ)知識(shí).

[4] 中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院.真空檢測(cè)與校準(zhǔn)技術(shù)及計(jì)量檢定.endprint