微压气体活塞压力计原理特点

活塞压力计的量值来源于砝码的质量和活塞有效面积，能够溯源至基本量，可作为国家基准使用但由于活塞本身自重的影响，常规的活塞压力计都会受到测量下限的限制，通常其测量下限不会低于5kPa且由于在小压力时受活塞自重及转动惯量的影响，其转动延续时间较短，实际工作时其满足测量不确定度要求的测量下限通常大于8kPa。而静态膨胀系统测量1kPa以上的压力也是相当困难的，由于前级取样压力太高，气体膨胀做功会造成校准室温度有较大的变化和温度梯度，这也就造成了在膨胀系统在测量1kPa以上的压力点时，不确定度会较大微压气体活塞式压力计（满量程为11kPa）的出现，很好地解决了这个问题。

1工作原理

FRS5活塞装置是英国 Fumess Controls公司生产的微压活塞产品，测量范围为0～11kPa。微压活塞的结构如图1所示活塞杆上方为校准室，用于产生稳定的动平衡压力。进气端由精密压力控制器控制，可产生稳定的进气压力，在表压2-170kPa 范围内连续可调。小流导为两个可微调的针阀DV1和Dv2。通过调节进气压力和进气针阀，来控制活塞校准室内所产生的动平衡压力，用一台分子泵对校准室进行抽气，能够快速达到10^-4Pa，方便对薄膜真空计进行调零活塞杆下方为参考室，用分子泵对其进行抽气，可以获得低于10^-3pa的参考压力。

天平也在参考室内部，活塞杆直接放置在天平托盘上，由天平测量活塞杆所受到的来自校准室的压力天平下部可安装托盘，加载标准砝码对天平进行校准，将量值溯源至国家质量基准。活塞有效面积约为4.5x10^-3m²，可以在表压模式或者绝压高压力状态由压力基准对其有效面积进行量值传递、活塞杆与活塞筒之间的间隙约为25~30um，校准室内气体通过这个间隙流入参考室，进而被分子泵抽走。

2特点

2.1不旋转的活塞杆

与传统活塞不同，FRSs的活塞杆是不旋转的。活塞杆用一个四边悬挂系统悬挂在活塞筒的同心位置，悬挂系统的一端连接到活塞杆上，另一端连接到活塞筒上活塞杆可微量移动，这个悬挂系统可以保证在活塞杆微量移动过程中，与活塞筒保持同轴活塞筒与活塞杆均为镍铁合金，这是一种热膨胀系数很低的材质，根据厂家的说明，在室温变化时，仅仅会引入4×10^-6或更小的有效面积改变。

2.2不需要润滑气体

为保证活塞正常工作，消除静摩擦力，通常活塞杆是旋转的，并需要对旋转速度和下降速度有一定的要求，而不旋转的活塞，则活塞杆与活塞筒之间需要润滑气体，以保证活塞杆与活塞筒不会接触到一起，从而没有额外的摩擦力。FRss的活塞杆和活塞筒之间的间隙较大，而且活塞杆是通过四边悬挂系统直接平稳地作用在天平上，本身不会发生倾斜，避免了活塞筒与活塞杆的接触，故不需要高压润滑气体。没有了润滑气体，所以Rss的参考端可以达到很高的真空度。

2.3干燥氮气

FRS5最大的优势是：在相同量限的活塞计中，只有这种活塞是可以用干燥氮气作实验气体，而不需要用一定湿度的气体。这就使得下RSs非常适合真空行业的使用，可直接用于测量静态膨胀系统的前级压力或者校准电容薄膜真空计，而不需要考虑水汽对真空系统的影响。