Kalibrierdruckerzeugung durch statische Gasexpansion

Das Verfahren der Erzeugung genau bekannter Kalibrierdrücke mittels statischer Expansion von Gasen wird vorgestellt und die benötigten Gleichungen werden in allgemeiner Form für reale Gase hergeleitet. Temperatureffekte durch den Expansionsprozess werden theoretisch abgeschätzt und mit Messwerten an einer Apparatur verglichen. Anschließend werden die experimentelle Bestimmung des Expansionsverhältnisses und die Erzeugung von Kalibrierdrücken über einen weiten Druckbereich diskutiert. Durch Thermostatisierung der Apparatur mit Hilfe eines umgewälzten Wasserbads konnte der Unsicherheitsbeitrag infolge von Temperatureffekten verglichen mit herkömmlichen Apparaturen erheblich verringert werden. Das Messunsicherheitsbudget zeigt, dass mit der Apparatur ein Druck von z. B. 0,1 mbar bei einer Reihe von Gasen mit einer kleinen relativen Unsicherheit (2σ) von 1 . 10‐3 erzeugt werden kann. The method of generating well known calibration pressures by means of static expansion of gases is described and the required mathematical equations are derived in general form for real gases. Temperature effects caused by the expansion process are estimated and compared with experimental data obtained at an expansion apparatus. Thereafter, the experimental measurement of the expansion ratio and the generation of calibration pressures over a wide pressure range are discussed for a specific apparatus. Controlling the temperature by immersing the apparatus in a circulated water bath, the uncertainty contribution due to temperature effects was substantially reduced as compared to conventional apparatuses. The uncertainty budget reveals that this apparatus allows the generation of a pressure of, e.g., 0.1 mbar for various gases with a small relative uncertainty (2σ) of 1 . 10‐3.