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真空干燥箱的校準(zhǔn)方法分析及常見問題解析
閱讀：2491 發(fā)布時(shí)間：2021-2-5
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真空箱按其工作室?guī)缀涡螤羁煞譃榱⒎襟w和圓柱體。真空箱的極限壓力一般為-0.1MPa,，常見的真空箱的壓力指示測量范圍一般為(-0.1～0)MPa,，每0.02MPa為一個(gè)標(biāo)有數(shù)字的分度線。真空箱高工作溫度可分為150℃,、200℃和250℃,，其他溫度等級由制造商與用戶協(xié)商確定。
不同高工作溫度的真空箱,，其溫度均勻度技術(shù)要求略有不同:對于高工作溫度≤200℃的真空箱,，溫度均勻度≤2℃；對于高工作溫度﹥200℃的真空箱,，溫度均勻度≤3℃,。
不同高工作溫度的真空箱，其溫度波動(dòng)度技術(shù)要求為:對于高工作溫度≤200℃的真空箱,，溫度波動(dòng)度≤1℃,；對于高工作溫度﹥200℃的真空箱，其溫度波動(dòng)度限值為±1℃,。
真空箱所配真空表一般為2.5級,，真空表在各個(gè)測試點(diǎn)的大允許誤差為±2.5%FS。如有其他等級真空表,，可參照執(zhí)行,。
這里需要說明的是,，上述各個(gè)指標(biāo)是國家標(biāo)準(zhǔn)中提及的對真空干燥箱生產(chǎn)上的要求；但實(shí)際計(jì)量工作中,，對真空干燥箱采用的是校準(zhǔn),，因此，以上指標(biāo)在校準(zhǔn)工作中僅作為參考,。
1.真空干燥箱溫度指標(biāo)的校準(zhǔn)
一般真空箱的工作空間體積小于0.4m3,，因此，選取工作空間的中層作為測試平面,。中層為通過工作室?guī)缀沃行牡钠叫杏诘酌娴男?zhǔn)工作面,，測試點(diǎn)與工作室內(nèi)壁的距離不小于各邊長的1/10，測試點(diǎn)的位置布局及數(shù)量,，如圖1所示,。工作空間體積大于0.4m3的真空箱，測試點(diǎn)的數(shù)量可以適當(dāng)增加至9個(gè)或更多,，其測試點(diǎn)的位置布置可以參考JJF1101-2003《環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度,、濕度校準(zhǔn)規(guī)范》中的測試點(diǎn)位置布置圖。
測試點(diǎn)位置布局及數(shù)量
按照上述方法,，布置好溫度傳感器,，待溫度穩(wěn)定后，就可以記錄被校真空干燥箱和標(biāo)準(zhǔn)器的溫度示值,，從而按照校準(zhǔn)規(guī)范中的計(jì)算方法計(jì)算出相應(yīng)的溫度偏差及不確定度,、溫度均勻度和溫度波動(dòng)度的值。
這里需要注意的是,，真空干燥箱盡管是在真空狀態(tài)下工作,，但是測量其溫度指標(biāo)是在非真空狀態(tài)下，也就是在常壓下進(jìn)行的,。真空干燥箱溫度的測量方法,，在GB/T29251-2012《真空干燥箱國家標(biāo)準(zhǔn)》以及JB/T9505-1999(2009)《真空干燥箱機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》中都有詳細(xì)介紹，這里就不再贅述,。同樣,，筆者起草的地方校準(zhǔn)規(guī)范中也沿用了這一方法。為什么溫度要在常壓下進(jìn)行,，而不是在真空狀態(tài)下進(jìn)行,？筆者認(rèn)為主要有兩方面原因:
第1，國標(biāo)中對真空干燥箱的溫度指標(biāo)是這么要求的,，這與真空干燥箱在實(shí)際計(jì)量工作中的特殊性有關(guān),。從分子運(yùn)動(dòng)論觀點(diǎn)看，溫度是氣體分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志,，表示氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度,。氣體溫度是采用溫度計(jì)間接測量,，當(dāng)溫度計(jì)與環(huán)境氣體達(dá)到熱平衡后，用溫度計(jì)溫度作為氣體溫度,。但是在真空環(huán)境下,，氣體分子數(shù)量少，短時(shí)間內(nèi)不足以使得溫度計(jì)的溫度與氣體溫度相平衡,。因此,，真空干燥箱溫度指標(biāo)的校準(zhǔn)都是在非真空條件下進(jìn)行的。另外,，由于真空干燥箱生產(chǎn)的特殊性，它沒有鼓風(fēng),，自身沒有溫度均衡的功能,，全靠腔體內(nèi)溫度自我均衡。如果在真空條件下,，恒溫均勻是需要很長時(shí)間的,，一般計(jì)量工作都是有時(shí)間限制的，或者說現(xiàn)場檢測的時(shí)間是有限制的,，檢定人員不可能無限制地一直等到它溫度均勻,。
這就引出了第二個(gè)原因。大部分企業(yè)也好,，地方計(jì)量單位也好,，傳統(tǒng)的溫度計(jì)量用的都是“有線”溫度傳感器，比如常見的工業(yè)鉑電阻,，成本低,、準(zhǔn)確度高，一直受大家青睞,。而真空干燥箱,，放入這類“有線”的溫度傳感器后，就不能再進(jìn)行抽真空的操作,，因?yàn)檎婵崭稍锵涞墓ぷ髑辉谡９ぷ鲿r(shí)需要密閉,，放入了溫度傳感器，就會(huì)使門縫處有縫隙,，無法抽真空,，也就無法對箱體進(jìn)行真空狀態(tài)下的校準(zhǔn)。
如果想進(jìn)行真空條件下的校準(zhǔn),，也不是不可以,。首先得有無線溫度記錄儀器，這樣的設(shè)備一般都很貴,，對于普通企業(yè)或者計(jì)量機(jī)構(gòu)來說,，成本太高,。同時(shí)，如第1點(diǎn)里所說,，無線溫度記錄儀器需要配合電腦工作,，且目前的無線溫度記錄儀器都不支持在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，都是事先用電腦設(shè)置好,，記錄完成后,，再用電腦讀取數(shù)據(jù)。這樣的無線溫度記錄設(shè)備無法實(shí)時(shí)顯示腔體內(nèi)溫度,，自然也就無法知曉腔體內(nèi)何時(shí)達(dá)到溫度平衡及溫度均勻,，計(jì)量檢測人員從外觀根本看不出來。只有測量在非真空狀態(tài)下腔體的溫度時(shí),，才能達(dá)到在時(shí)間上比較快,，同時(shí)，計(jì)量檢測人員又能在顯示儀器上觀測到腔體內(nèi)溫度是否平衡和均勻,，從而達(dá)到計(jì)量檢測的目的,。真空干燥箱的腔體一般比較小，如果在非真空條件下測量真空干燥箱的溫度,，溫度偏差還可以的話,，那么在真空條件下，對溫度影響也不會(huì)太大,，至少在可控的溫度范圍內(nèi),。
2.真空干燥箱真空壓力值指標(biāo)的校準(zhǔn)
一般真空干燥箱均配置有真空泵，用真空膠管連接真空箱與真空泵的吸氣口,，使整個(gè)真空系統(tǒng)處于密封狀態(tài),。檢測真空箱所配套的真空表時(shí)，用三通(或其他同功能器件)將標(biāo)準(zhǔn)真空表連接進(jìn)入這個(gè)真空密閉系統(tǒng),，使其再次成為一個(gè)閉合回路,。
真空度偏差測量標(biāo)準(zhǔn)真空表連接
開啟真空泵，當(dāng)真空箱的真空度接近-0.1MPa時(shí),，基本達(dá)到真空箱所用真空度使用范圍的極限值,。待示值穩(wěn)定后，記錄下標(biāo)準(zhǔn)真空表壓力示值及真空箱所配真空表壓力示值,。緩慢放開真空箱的放氣閥,，使其緩慢且以較均勻的速度放氣。在此過程中,，當(dāng)真空箱所配真空表的壓力示值指示-0.08MPa,、-0.06MPa、-0.04MPa,、-0.02MPa四個(gè)點(diǎn)時(shí),，關(guān)閉真空箱的放氣閥,，待示值穩(wěn)定后，同時(shí)記錄標(biāo)準(zhǔn)真空表的壓力示值和真空箱所配真空表的壓力示值,。這四組示值加上之前的極限值示值,，共五組示值。比較這五組示值的差值,，作為各個(gè)測試點(diǎn)的真空度偏差,。