甲烷流量計(jì) 作為一種用于氣體的質(zhì)量流量進(jìn)行測(cè)量和控制的儀器，氣體質(zhì)量流量計(jì)廣泛應(yīng)用半導(dǎo)體微電子工業(yè)、特種材料研制、化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)、醫(yī)藥、環(huán) 保和真空等多種領(lǐng)域的科研和生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用[1]。為了保證質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量的可靠性，國內(nèi)外許多實(shí)驗(yàn)室都建立了校準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)裝置，采用的工 作原理主要有定容法[2]和恒壓法，將氣體質(zhì)量流量計(jì)流出的被校流量引入定容室，測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)定容室內(nèi)壓力變化而獲得標(biāo)準(zhǔn)流量的方法就是定容法；將氣體質(zhì)量流量計(jì)流出的被校流量引入變?nèi)菔遥瑴y(cè)量單位時(shí)間內(nèi)壓力不變情況下變?nèi)菔殷w積變化而獲得標(biāo)準(zhǔn)流量的方法就是恒壓法。由于恒壓法校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作負(fù) 責(zé)，不易推廣；定容法校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，因此氣體質(zhì)量流量計(jì)的校準(zhǔn)主要采用定容法。

    甲烷流量計(jì)校準(zhǔn)原理及裝置

    2.1 校準(zhǔn)原理定容法校準(zhǔn)氣體微流量流量公式為公式（1）[3]：

        （1）

    由于該方法主要校準(zhǔn)的是質(zhì)量流量計(jì)，需要將流量單位轉(zhuǎn)換為質(zhì)量流量單位sccm（1ATM，參考溫度為0℃，標(biāo)準(zhǔn)毫升每分鐘），1sccm約為1.7×10^-3Pam³/s。

    忽略校準(zhǔn)過程中的溫度變化，可得[4]：

    （2）     

    式中　Q———氣體質(zhì)量流量

    T———校準(zhǔn)室內(nèi)氣體溫度

    Δp———校準(zhǔn)室壓力差

    Δt———氣體填充系統(tǒng)的時(shí)間間隔

    V———系統(tǒng)總體積

    2.2 校準(zhǔn)裝置

    圖1為采用定容法校準(zhǔn)氣體質(zhì)量流量計(jì)的氣體微流量標(biāo)準(zhǔn)裝置工作原理圖，整套裝置由計(jì)算機(jī)程序控制，實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)過程的全自動(dòng)化操作。

圖1 氣體微流量標(biāo)準(zhǔn)裝置

    機(jī)械泵是系統(tǒng)的主抽泵，用于對(duì)校準(zhǔn)室抽氣。校準(zhǔn)室是體積為8842.24ml的圓柱型不銹鋼容器。主標(biāo)準(zhǔn)器為120型電容薄膜規(guī)測(cè)量校準(zhǔn)室 內(nèi)氣體壓力。鉑電阻溫度計(jì)用于測(cè)量校準(zhǔn)室內(nèi)溫度。閥門（V1～V13）用于連接或斷開管道。高壓氣瓶（C1～C3）用于提供和回收校準(zhǔn)氣體供氣。壓力表1 表2測(cè)量氣瓶壓力。MFC為被校質(zhì)量流量計(jì)。該裝置測(cè)量范圍為（1×10^-3～10）Pam³/s，不確定度小于1.2%。

  計(jì)量特性研究

    3.1 質(zhì)量流量計(jì)的重復(fù)性研究

    通常重復(fù)性定義為在相同的測(cè)量條件下，對(duì)同一被測(cè)量連續(xù)進(jìn)行多次測(cè)量所得結(jié)果之間的*性[5]。重復(fù)性通常用采用貝賽爾公式法計(jì)算相對(duì)實(shí) 驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差表征。通過對(duì)3支質(zhì)量流量計(jì)的多次重復(fù)校準(zhǔn)，質(zhì)量流量計(jì)有較好的重復(fù)性，從表1可以看出，質(zhì)量流量計(jì)6次重復(fù)測(cè)量過程中，平均修正因子相對(duì)實(shí)驗(yàn) 標(biāo)準(zhǔn)偏差小于1.0%。

    3.2 質(zhì)量流量計(jì)線性研究

    在質(zhì)量流量計(jì)全量程范圍內(nèi)，設(shè)定全量程的10%，20%，40%，60%，80%，100%點(diǎn)，測(cè)量各個(gè)點(diǎn)上質(zhì)量流量計(jì)的修正因子，并用相 對(duì)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差表征。通過對(duì)3支質(zhì)量流量計(jì)的多次重復(fù)校準(zhǔn)，質(zhì)量流量計(jì)有較好的線性，從表2可以看出，質(zhì)量流量計(jì)全量程范圍內(nèi)，修正因子相對(duì)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差 小于1.0%。