技术文章

Technical articles

当前位置:首页技术文章真空计的工作原理

真空计的工作原理

更新时间:2025-01-22点击次数:165

真空计的工作原理多样,常见的有以下几种:

热传导真空计

 

l原理:气体的热传导与气体分子密度有关,在低压力下,气体分子间的碰撞频率降低,热传导能力随压力降低而减小。通过测量加热丝与周围气体之间的热传导来间接测量气体压力。

l举例:热偶真空计,利用加热丝和热电偶组成测量电路,加热丝通电发热,热电偶测量加热丝的温度,当气体压力变化时,热传导情况改变,导致加热丝温度变化,热电偶产生的热电势也随之变化,通过测量热电势来确定气体压力。

 

电离真空计

 

l原理:在高真空环境下,利用电子碰撞气体分子使其电离,产生的离子电流与气体分子密度成正比,而气体分子密度又与压力相关,从而通过测量离子电流来确定气体压力。

l举例:热阴极电离真空计,由阴极、栅极和收集极组成。阴极发射电子,电子在电场作用下加速飞向栅极,与气体分子碰撞使气体电离,产生的正离子被收集极收集形成离子电流,通过测量离子电流大小来计算气体压力。

 

电容薄膜真空计

 

l原理:基于电容原理,将被测压力作用在一个具有弹性的薄膜上,使薄膜产生变形,从而改变电容器两极板间的距离或面积,导致电容值发生变化,通过测量电容的变化量来反映压力的大小。

l举例:以平行板电容结构为例,当压力作用于薄膜时,薄膜向一侧弯曲,使平行板电容器的极板间距变小或极板重叠面积改变,电容值随之变化,通过电容测量电路将电容变化转换为电信号输出,进而得到压力值。

 

电阻真空计

 

l原理:利用金属丝或半导体等材料的电阻值随温度变化的特性,以及气体热传导对加热元件温度的影响。当气体压力变化时,气体与加热元件之间的热交换情况改变,导致加热元件温度变化,进而使其电阻值发生变化,通过测量电阻值来间接测量气体压力。

l举例:钨丝电阻真空计,以钨丝作为加热元件和感压元件,当给钨丝通电加热后,其电阻值会随温度变化。在不同的气体压力下,钨丝与周围气体的热交换不同,温度不同,电阻值也不同,通过测量钨丝电阻值的变化来确定气体压力。

 

麦克劳真空计

 

l原理:基于波义耳定律,即一定质量的气体,在温度不变的情况下,其压力与体积成反比。通过对一定量的被测气体进行压缩,使其压力升高,然后与已知压力的气体进行比较,从而确定被测气体的压力。

l举例:通过转动三通活塞,使真空系统中的气体进入麦克劳真空计的玻璃球泡和毛细管中,然后将水银面升高,压缩气体。当毛细管中的水银面与比较毛细管中的水银面齐平时,根据压缩后气体的体积和已知的玻璃球泡及毛细管的容积,利用波义耳定律计算出被测气体的压力。