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熱偶真空計

利用熱電偶的電勢與加熱元件的溫度有關(guān),元件的溫度又與氣體的熱傳導(dǎo)有關(guān)的原理來測量真空度的真空計。
熱偶真空計
工作原理
熱電偶接在白金或鎢的細線上。這段細線通過電流后會發(fā)熱。發(fā)出的熱量通過周圍氣體分子的熱傳導(dǎo),或細線本身的固體熱傳導(dǎo),或熱輻射放出。利用氣體分子承擔(dān)的熱傳導(dǎo)量與壓力成正比的特點是此真空計的原理。

如果保持細線的發(fā)熱量即保持一定的電流,則周圍壓力高的時候氣體奪走的熱量較多,致使細線的溫度較低。反過來周圍壓力低的時候細線的溫度會升高。這種溫度的變化通過熱電偶檢測出來,將熱電偶的起電力換成壓力之后即可知真空腔內(nèi)的壓力。

特征
利用氣體分子的熱傳導(dǎo)現(xiàn)象,可能測量的壓力范圍在1~300Pa之間。熱電偶真空計測得細線溫度同時,也受到細線本身的固體熱傳導(dǎo)和熱輻射放熱的影響。因此精度不高。但是電路簡單,價格低廉。

另外此真空計在大氣壓狀態(tài)下也不會燒損。而且測得的壓力值通過電信號被取出,因此在自動控制方面容易控制。

使用注意事項
熱偶真空計的校準(zhǔn)

熱偶真空計在使用前也需要進行校準(zhǔn),熱偶規(guī)管在未開封前真空度已抽至為10^-2~10^-3Pa。將熱偶規(guī)管與儀器連接,使管座垂直向上,接通儀器電源開關(guān),預(yù)熱10min,"熱偶轉(zhuǎn)換"開關(guān)置"加熱電流"位置,調(diào)節(jié)"加熱電流"旋鈕,使加熱電流達到規(guī)定值(加熱電流標(biāo)注在每支熱電偶真規(guī)管的管座上或使用說明書中),熱偶真空計指針滿度,持續(xù)1min,再將"熱偶選擇"開關(guān)放在"測量"位置上,這樣反復(fù)測定三次,完成熱偶真空計的校準(zhǔn)工作。

在熱偶規(guī)管內(nèi)

氣體導(dǎo)熱是氣體與熱絲碰撞的結(jié)果且與熱絲表面狀況有關(guān)。因此,應(yīng)保持管內(nèi)及熱絲表面狀清潔,一般不要在大氣壓狀態(tài)下對熱絲加熱,盡量減少油蒸氣污染。

熱偶規(guī)管對電磁場敏感,測量時應(yīng)避免外界電磁場干擾,如測量中不要使高頻火花移近熱偶規(guī)管。

波爾登規(guī)(Bourdon)

細的管受氣體壓力不同會有舒展現(xiàn)象,會帶動杠桿和齒輪旋轉(zhuǎn),使得指針指示在不同刻度上,即可讀出相應(yīng)的氣壓值。這種規(guī)的測量范圍一般在100Pa至1atm。

薄膜電容規(guī)

在不同壓力下金屬膜片受力不同會有不同尺度的變形,使得金屬膜片和電極之間的電容變化,通過測量電容的變化量,即可知道金屬膜片上氣壓的變化。

這種規(guī)的測量范圍一般橫跨4個量級,比如可能是0.01Pa至100Pa、0.1Pa至1000Pa等。

這種規(guī)的優(yōu)點是靈敏度很高。缺點是必須在高于環(huán)境溫度的恒溫條件下使用,以消除溫度不同對膜片力學(xué)性能的影響,使用前一般需要預(yù)熱數(shù)小時。

皮拉尼(Pirani)電阻規(guī)

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,由于氣壓不同通過氣體傳導(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,通過測量熱絲電阻大小就可以推算氣壓大小。

如果配合電橋測量熱絲電阻的變化,將有效提高測量的準(zhǔn)確度。

這種規(guī)的測量范圍一般在0.1Pa至1000Pa。

由于不同氣體在相同氣壓時導(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)

熱電偶規(guī)與皮拉尼電阻規(guī)基本原理一致,只是它不用測量熱絲電阻的變化,而是用熱電偶直接測量熱比的溫度變化。

測量范圍一般與在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。

熱陰極電離規(guī)

熱陰極電離規(guī)中,由熱陰極即燈絲發(fā)射電子,電離真空中的氣體分子,產(chǎn)生離子,由收集極收集產(chǎn)生的離子,形成離子電流,通過測量離子電流的大小即可推算出真空中氣體分子的密度,進而得到氣壓大小。

這種規(guī)的測量范圍一般為1.0E-05Pa至0.1Pa。

經(jīng)改進后的熱陰極電離規(guī),Bayard-Alpert規(guī),可以將測量下限降低至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)在使用時也需要在不同氣體下進行標(biāo)定。

冷陰極電離規(guī)

冷陰極電離規(guī)也是通過電離氣體分子收集離子電流的方法進行氣壓測量,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)在使用時需要在不同氣體下標(biāo)定。

年檢校準(zhǔn)
年檢校準(zhǔn)的基本要求校準(zhǔn)應(yīng)滿足的基本要求如下:

1、環(huán)境條件校準(zhǔn)如在檢定(校準(zhǔn))室進行,則環(huán)境條件應(yīng)滿足實驗室要求的溫度、濕度等規(guī)定。校準(zhǔn)如在現(xiàn)場進行,則環(huán)境條件以能滿足儀表現(xiàn)場使用的條件為準(zhǔn)。
2、儀器作為校準(zhǔn)用的標(biāo)準(zhǔn)儀器其誤差限應(yīng)是被校表誤差限的1/3~1/10。
3、人員校準(zhǔn)雖不同于檢定,但進行校準(zhǔn)的人員也應(yīng)經(jīng)有效的考核,并取得相應(yīng)的合格證書,只有持證人員方呆出具校準(zhǔn)證書和校準(zhǔn)報告,也只有這種證書和報告才認為是有效的。

熱偶真空計校準(zhǔn)可以找地方計量所或者第三方校準(zhǔn)單位,如上海計量所、廣東計量所、蘇州計量校準(zhǔn)網(wǎng)等,前提都必須得有國家辦法的CNAS計量資質(zhì)。

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