Температура влияет не только на газ в резервуаре, но и на рабочий элемент. Поэтому одной универсальной поправки для всех течей нет. Сначала определяют тип конструкции, затем используют характеристику, полученную для конкретного экземпляра или подтверждённой серии.
Проницаемая стеклянная течь
Гелий растворяется в стекле и диффундирует через него. В исследовании NIST для распространённого стеклянного элемента изменение около комнатной температуры составляло примерно 4 % на 1 °C, а в международном сравнении CCM.P-K12 два конкретных артефакта имели коэффициенты 3,96 и 4,00 %/К. Эти числа показывают масштаб эффекта, но не являются коэффициентами для любой течи.
Полная зависимость имеет экспоненциальный вид. Линейное приближение удобно на узком интервале около опорной температуры. NIST Handbook 150-2H не рекомендует переносить линейную поправку далее чем примерно на 5 °C от температуры калибровки без отдельного обоснования.
Капиллярная течь
В капилляре поток определяется геометрией, давлениями, температурой, свойствами газа и режимом течения. В вязкостном, переходном и молекулярном режимах зависимости различаются. Коэффициент проницаемой мембраны к капилляру неприменим.
Термостабилизация
- размещайте течь и датчик температуры в одинаковой среде;
- не нагревайте корпус рукой во время отсчёта;
- после переноса дождитесь устойчивой температуры и сигнала;
- фиксируйте температуру одновременно с показанием;
- не пересчитывайте результат, если коэффициент не указан в паспорте или калибровке.
Как записывать результат
В журнале указывают измеренный сигнал, температуру, применённую поправку и источник коэффициента. Если поправка отсутствует, результат сравнивают с паспортным значением только с учётом допустимого температурного интервала и неопределённости.
Источники: Abbott и Tison, NIST, 1996; BIPM CCM.P-K12; NIST Handbook 150-2H.
Температура, концентрация и давление резервуара
Для проницаемой течи поток определяется не только температурой мембраны, но и концентрацией гелия в резервуаре. В работе с одним переменно-резервуарным артефактом линейная связь потока и концентрации была подтверждена на исследованном интервале, а затем использована для формирования потоков порядка 10−13…10−14 моль/с. Переносить эту зависимость на другую мембрану без характеризации нельзя.
Сравнение NBS и Sandia отдельно показало риск линейной температурной коррекции на слишком широком диапазоне. Для узкого интервала около опорной температуры линейная поправка может быть практична; при большом отклонении требуется полная модель или новая калибровка.
Источники: DOI 10.1116/1.578834; 10.1116/1.573922; 10.1116/1.573921.
Инженерные выводы из исследований
Методы калибровки, конструкции рабочих элементов и ограничения, извлечённые из научных работ и патентных описаний.