О возможности применения деформационно-частотного способа измерения абсолютного давления газа в эталонных вакуумметрах

An especially important direction in metrological science is ensuring the accuracy of vacuum measurements, which is crucial for industry. In Russia, predominantly foreign vacuum gauges with a vacuum measurement range PNPI – PVPI 0.1–1000 Pa are used as reference vacuum gauges for verification and calibration of vacuum gauges. On the basis of the analysis of the characteristics of reference vacuum gauges used in Russia based on various methods for measuring gas pressure, it can be argued that the most accurate and common measurement method among reference vacuum gauges is the strain method. However, the strain method has a number of limitations associated with the need to introduce the following corrections: correction for the residual pressure in the comparative chamber, correction for the influence of temperature effects during temperature control of the primary measuring transducer. The purpose of this work was to study the compliance of the metrological characteristics of a vacuum gauge based on a new strain-frequency method for measuring the absolute gas pressure with the requirements for reference vacuum gauges given in state verification schemes in the field of vacuum measurements.The main research methods were the study of the metrological characteristics of the strain-frequency vacuum gauge, taking into account the correction for the residual pressure in the comparative chamber; corrections for the influence of temperature effects during temperature control of the primary measuring transducer, as well as for the compliance of the method with the requirements of state verification schemes in the field of vacuum measurements. An assessment of the accuracy indicators of the strain-frequency method for measuring the absolute gas pressure based on the analysis of the measurement equation, taking into account the assessment of the components of the uncertainty sources, is given. The obtained results have shown the possibility of using the strain-frequency method of pressure measurement, with the exception of the correction for the residual pressure in the comparative chamber, corrections for the influence of temperature effects during temperature control of the primary measuring transducer in reference vacuum gauges that meet the requirements of state verification schemes in the field of vacuum measurements.As a result of the study, it was found that the expanded uncertainty of the result of measuring pressure with a vacuum gauge based on the new strain-frequency method does not exceed 2 %. This makes it possible to use this method in reference vacuum gauges.The practical significance of the developed scientific and methodological principles, and technological solutions for calculating and manufacturing the primary measuring transducer of a vacuum gauge based on a new method for measuring low absolute pressure lies in the possibility to manufacture the primary measuring transducer at Russian enterprises using domestic technologies of microsystem technology.Обеспечение точности вакуумных измерений крайне важное направление в метрологической науке, имеющее критическое значение для промышленности. На сегодняшний день в России при поверке и калибровке вакуумметров в качестве эталонных вакуумметров используются преимущественно иностранные вакуумметры с диапазоном измерений вакуума РНПИ – РВПИ 0,1 – 1000 Па. На основе проведенного анализа характеристик применяемых в России эталонных вакуумметров, основанных на различных методах измерений давления газа, можно утверждать, что наиболее точным и распространенным среди эталонных вакуумметров методом измерений является деформационный. Однако деформационный метод обладает рядом ограничений, связанных с необходимостью введения следующих поправок: поправкой на остаточное давление в сравнительной камере, поправкой на влияние температурных эффектов при термостатировании первичного измерительного преобразователя.Целью данной работы стало исследование соответствия метрологических характеристик вакуумметра, основанного на новом деформационно-частотном способе измерения абсолютного давления газа, требованиям к эталонным вакуумметрам, приведенным в государственных поверочных схемах в области измерений вакуума.Основными методами исследования стало исследование метрологических характеристик деформационно-частотного вакуумметра с учетом поправки на остаточное давление в сравнительной камере; поправки на влияния температурных эффектов при термостатировании первичного измерительного преобразователя, а также на соответствие метода требованиям государственных поверочных схем в области измерений вакуума. На основе анализа уравнения измерения (с учетом оценки составляющих источников неопределенностей) приведена оценка показателей точности деформационно-частотного способа измерения абсолютного давления газа. Полученные результаты исследования доказали возможность применения деформационно-частотного способа измерения давления с исключением поправки на остаточное давление в сравнительной камере, поправки на влияние температурных эффектов при термостатировании первичного измерительного преобразователя, в эталонных вакуумметрах, соответствующих требованиям государственных поверочных схем в области измерений вакуума.В результате исследования установлено, что расширенная неопределенность результата измерения давления вакуумметром, основанном на новом деформационно-частотном способе, не превышает 2 %, что позволяет использовать данный способ в эталонных вакуумметрах.Практическая значимость разработанных научно-методических принципов и технологических решений для расчета и изготовления первичного измерительного преобразователя вакуумметра, основанного на новом способе измерения низкого абсолютного давления и состоит в возможности изготавливать первичный измерительный преобразователь на российских предприятиях с использованием отечественных технологий микросистемной техники

Резонансный вакуумметр

This article is devoted to development and research of sensitive elements, transducers and vacuum gauges created by resonant method and intended for measuring absolute pressure in a wide range from 10 to 104 Pa.Данная статья посвящена разработке и исследованию метрологических характеристик преобразователя, реализующего резонансный метод и предназначенного для измерения абсолютного давления в широком диапазоне 10 до 10000 Па