微壓氣體活塞壓力計原理特點

活塞壓力計的量值來源于砝碼的質量和活塞有效面積，能夠溯源至基本量，可作為國家基準使用但由于活塞本身自重的影響，常規的活塞壓力計都會受到測量下限的限制，通常其測量下限不會低于5kPa且由于在小壓力時受活塞自重及轉動慣量的影響，其轉動延續時間較短，實際工作時其滿足測量不確定度要求的測量下限通常大于8kPa。而靜態膨脹系統測量1kPa以上的壓力也是相當困難的，由于前級取樣壓力太高，氣體膨脹做功會造成校準室溫度有較大的變化和溫度梯度，這也就造成了在膨脹系統在測量1kPa以上的壓力點時，不確定度會較大微壓氣體活塞式壓力計（滿量程為11kPa）的出現，很好地解決了這個問題。

1工作原理

FRS5活塞裝置是英國 Fumess Controls公司生產的微壓活塞產品，測量范圍為0～11kPa。微壓活塞的結構如圖1所示活塞桿上方為校準室，用于產生穩定的動平衡壓力。進氣端由精密壓力控制器控制，可產生穩定的進氣壓力，在表壓2-170kPa 范圍內連續可調。小流導為兩個可微調的針閥DV1和Dv2。通過調節進氣壓力和進氣針閥，來控制活塞校準室內所產生的動平衡壓力，用一臺分子泵對校準室進行抽氣，能夠快速達到10^-4Pa，方便對薄膜真空計進行調零活塞桿下方為參考室，用分子泵對其進行抽氣，可以獲得低于10^-3pa的參考壓力。

天平也在參考室內部，活塞桿直接放置在天平托盤上，由天平測量活塞桿所受到的來自校準室的壓力天平下部可安裝托盤，加載標準砝碼對天平進行校準，將量值溯源至國家質量基準。活塞有效面積約為4.5x10^-3m²，可以在表壓模式或者絕壓高壓力狀態由壓力基準對其有效面積進行量值傳遞、活塞桿與活塞筒之間的間隙約為25~30um，校準室內氣體通過這個間隙流入參考室，進而被分子泵抽走。

2特點

2.1不旋轉的活塞桿

與傳統活塞不同，FRSs的活塞桿是不旋轉的。活塞桿用一個四邊懸掛系統懸掛在活塞筒的同心位置，懸掛系統的一端連接到活塞桿上，另一端連接到活塞筒上活塞桿可微量移動，這個懸掛系統可以保證在活塞桿微量移動過程中，與活塞筒保持同軸活塞筒與活塞桿均為鎳鐵合金，這是一種熱膨脹系數很低的材質，根據廠家的說明，在室溫變化時，僅僅會引入4×10^-6或更小的有效面積改變。

2.2不需要潤滑氣體

為保證活塞正常工作，消除靜摩擦力，通常活塞桿是旋轉的，并需要對旋轉速度和下降速度有一定的要求，而不旋轉的活塞，則活塞桿與活塞筒之間需要潤滑氣體，以保證活塞桿與活塞筒不會接觸到一起，從而沒有額外的摩擦力。FRss的活塞桿和活塞筒之間的間隙較大，而且活塞桿是通過四邊懸掛系統直接平穩地作用在天平上，本身不會發生傾斜，避免了活塞筒與活塞桿的接觸，故不需要高壓潤滑氣體。沒有了潤滑氣體，所以Rss的參考端可以達到很高的真空度。

2.3干燥氮氣

FRS5的優勢是：在相同量限的活塞計中，只有這種活塞是可以用干燥氮氣作實驗氣體，而不需要用一定濕度的氣體。這就使得下RSs非常適合真空行業的使用，可直接用于測量靜態膨脹系統的前級壓力或者校準電容薄膜真空計，而不需要考慮水汽對真空系統的影響。