真空計(jì)分類及工作原理

時(shí)間：2021-04-09作者：合肥迪泰真空技術(shù)有限公司瀏覽：67

真空計(jì)（Vacuum Gauge），又稱規(guī)，是測(cè)量真空度或氣壓的儀器。一般是利用不同氣壓下氣體的某種物理效應(yīng)的變化進(jìn)行氣壓的測(cè)量。在科研和工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用。按照真空計(jì)測(cè)量原理所利用的不同的物理機(jī)制，可將主要的真空計(jì)分為三大類，分別是利用力學(xué)性能、利用氣體動(dòng)力學(xué)效應(yīng)和利用帶電粒子效應(yīng)的真空計(jì)。利用力學(xué)性能的真空計(jì)典型的有波爾登規(guī)（Bourdon）和薄膜電容規(guī)；利用氣體動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的典型真空計(jì)有皮拉尼（Pirani）電阻規(guī)和熱電偶規(guī)；利用帶電粒子效應(yīng)的典型真空計(jì)有熱陰極電離規(guī)和冷陰極電離規(guī)。

波爾登規(guī)（Bourdon）　　

如下圖所示，細(xì)的銅管受氣體壓力不同會(huì)有舒展現(xiàn)象，會(huì)帶動(dòng)杠桿和齒輪旋轉(zhuǎn)，使得指針指示在不同刻度上，即可讀出相應(yīng)的氣壓值。

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這種規(guī)的測(cè)量范圍一般在100Pa至1atm。

如右圖所示，在不同壓力下金屬膜片受力不同會(huì)有不同尺度的變形，使得金屬膜片和電極之間的電容變化，通過(guò)測(cè)量電容的變化量，即可知道金屬膜片上氣壓的變化。這種規(guī)的測(cè)量范圍一般橫跨4個(gè)量級(jí)，比如可能是0.01Pa至100Pa、0.1Pa至1000Pa等。

 

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這種規(guī)的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度很高。缺點(diǎn)是必須在**環(huán)境溫度的恒溫條件下使用，以消除溫度不同對(duì)膜片力學(xué)性能的影響，使用**般需要預(yù)熱數(shù)小時(shí)。

由于不同氣壓下氣體分子熱傳導(dǎo)能力不同，當(dāng)給熱絲加恒定的電流時(shí)，由于氣壓不同通過(guò)氣體傳導(dǎo)走的熱量不同，熱絲所保持的溫度就不同，這導(dǎo)致熱絲電阻大小不同，通過(guò)測(cè)量熱絲電阻大小就可以推算氣壓大小。

如果配合電橋測(cè)量熱絲電阻的變化，將有效提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。這種規(guī)的測(cè)量范圍一般在0.1Pa至1000Pa。由于不同氣體在相同氣壓時(shí)導(dǎo)熱性不同，所以這種規(guī)需要在不同的使用氣體下標(biāo)定。

 

熱電偶規(guī)與皮拉尼電阻規(guī)基本原理一致，只是它不用測(cè)量熱絲電阻的變化，而是用熱電偶直接測(cè)量熱比的溫度變化。測(cè)量范圍一般與在0.1Pa至1000Pa，與皮拉尼電阻規(guī)一樣，這種規(guī)也需要在不同的使用氣體下標(biāo)定

如下圖所示，熱陰極電離規(guī)中，由熱陰極即燈絲**電子，電離真空中的氣體分子，產(chǎn)生離子，由收集較收集產(chǎn)生的離子，形成離子電流，通過(guò)測(cè)量離子電流的大小即可推算出真空中氣體分子的密度，進(jìn)而得到氣壓大小。  

 

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這種規(guī)的測(cè)量范圍一般為1.0E-05Pa至0.1Pa。經(jīng)改進(jìn)后的熱陰極電離規(guī)，Bayard-Alpert規(guī)，可以將測(cè)量下限降低至1.0E-09Pa。 由于不同氣體在相同氣壓下的電離率不同，這種規(guī)在使用時(shí)也需要在不同氣體下進(jìn)行標(biāo)定。

冷陰極電離規(guī)也是通過(guò)電離氣體分子收集離子電流的方法進(jìn)行氣壓測(cè)量，但與熱陰極電離規(guī)不同的是，它是利用磁控放電電離氣體分子產(chǎn)生離子。 　　    

這種規(guī)的測(cè)量范圍一般為1.0E-07Pa至0.1Pa。與熱陰極電離規(guī)同樣的原因，這種規(guī)在使用時(shí)需要在不同氣體下標(biāo)定。


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