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| 電容式薄膜真空計是如何工作的？ |
| 發布時間：2023-10-05 瀏覽： 次 |
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根(gen)據彈性薄膜(mo)在壓差作(zuo)用下產生(sheng)應變(bian)而(er)引起電容變(bian)化(hua)的原理制成的真空(kong)計稱(cheng)為電容式(shi)薄膜(mo)真空(kong)計，它由(you)電容式(shi)薄膜(mo)規管(又稱(cheng)為電容式(shi)壓力傳感器(qi))和測量儀器(qi)兩部分組成。 根據測量(liang)(liang)電(dian)容的(de)不同方法，儀(yi)器結構有偏位法和零(ling)位法兩種。零(ling)位法是一(yi)種補償法，具有較(jiao)高的(de)測量(liang)(liang)精(jing)度。目前(qian)在計量(liang)(liang)部門作(zuo)為低真空(kong)副標(biao)準真空(kong)計的(de)就(jiu)是采(cai)用零(ling)位法結構。 
圖20 零位法薄膜真空計的結構原(yuan)理圖 圖(tu)20示(shi)出了零位法(fa)電(dian)(dian)容(rong)式(shi)(shi)薄膜(mo)真空計(ji)的(de)結構(gou)原理圖(tu)。它由電(dian)(dian)容(rong)式(shi)(shi)薄膜(mo)規管、測量電(dian)(dian)橋電(dian)(dian)路(lu)、直流補償電(dian)(dian)源、低頻振蕩(dang)器(qi)、低頻放大器(qi)、相(xiang)敏檢波器(qi)和(he)指示(shi)儀(yi)表等組成。 電(dian)(dian)容(rong)式薄膜(mo)(mo)規管的(de)(de)中(zhong)間(jian)裝(zhuang)著一(yi)張金屬彈(dan)性(xing)膜(mo)(mo)片，在膜(mo)(mo)片的(de)(de)一(yi)側(ce)裝(zhuang)有一(yi)個(ge)固(gu)定電(dian)(dian)極(ji)，當膜(mo)(mo)片兩側(ce)的(de)(de)壓差為零時，固(gu)定電(dian)(dian)極(ji)與(yu)(yu)膜(mo)(mo)片形(xing)成一(yi)個(ge)靜態電(dian)(dian)容(rong)C0，它(ta)與(yu)(yu)電(dian)(dian)容(rong)C1串聯后作為測(ce)量(liang)電(dian)(dian)橋的(de)(de)一(yi)條橋臂，電(dian)(dian)容(rong)C2、C3和C4與(yu)(yu)C5的(de)(de)串聯電(dian)(dian)容(rong)組成其它(ta)三條橋臂。 金屬彈性膜片將薄膜真空規管隔離成兩個室，分別為接被測真空系統的測量室和接高真空系統(pb<10-3Pa)的參考壓力室。在這兩個室的連通管道上設置一個高真空閥門7。測量時，先將閥門7打開，用高真空抽氣系統將規管內膜片兩側的空間抽至參考壓力pb。同時調節測量電橋電路，使之平衡，即指示儀表指零。 然后，關閉閥(fa)門7，測(ce)量室(shi)接通被測(ce)真空系統。當被測(ce)壓(ya)力Pl>Pb時，由于規管(guan)中的壓(ya)力差p1-pb，膜片發生應(ying)變(bian)引起電(dian)(dian)(dian)容(rong)C0改變(bian)，破(po)壞了測(ce)量電(dian)(dian)(dian)橋電(dian)(dian)(dian)路(lu)的平衡(heng)，指(zhi)(zhi)示儀表上亦有(you)相(xiang)應(ying)的指(zhi)(zhi)示。調節(jie)直流補償電(dian)(dian)(dian)源電(dian)(dian)(dian)壓(ya)對電(dian)(dian)(dian)容(rong)C0充電(dian)(dian)(dian)，使(shi)其靜電(dian)(dian)(dian)力與壓(ya)差相(xiang)等，此時，電(dian)(dian)(dian)橋電(dian)(dian)(dian)路(lu)重新(xin)達到(dao)平衡(heng)，指(zhi)(zhi)示儀表又重新(xin)指(zhi)(zhi)零。根據補償電(dian)(dian)(dian)壓(ya)的大小，就能得出被測(ce)壓(ya)力p1，故有(you) p1-pb=KU2 (12) 式中(zhong)p1——被測壓力(li) pb——參(can)考壓力(li) U——補償電壓(ya) K——規(gui)管常數，其值(zhi)K=Co/d0,Co和(he)d0分別為固定電(dian)極與膜片在平衡狀態(tai)下(xia)的靜態(tai)電(dian)容和(he)間(jian)距(ju)。 當p1》p0時，測量結果就是絕對(dui)壓力，即(ji) p1=KU2 (13) 電容(rong)式薄膜真空計測量范圍(wei)為(wei)10-1～101Pa，其規管常數(shu)K可通過校準得到(dao)。 近年來，電(dian)容(rong)式薄(bo)膜真(zhen)空計取(qu)得了重大進展(zhan)，新型的雙(shuang)電(dian)容(rong)式薄(bo)膜真(zhen)空計的問世(shi)，提高(gao)了該類真(zhen)空計的精度，擴展(zhan)了測(ce)量范圍，使其測(ce)量下(xia)限可達lO-3Pa。 單側雙電容薄膜真空(kong)計(ji)具有靈敏度高、氣(qi)體的(de)介電常(chang)數不變(bian)、壓力(li)讀數完全不受氣(qi)體成分影響(xiang)、反(fan)應速度快等(deng)特點。如將其規管(guan)參(can)考(kao)室內加置(zhi)消氣(qi)劑并抽至≤lO-5Pa，就可測(ce)量≥lO-3pa的(de)絕對壓力(li)。 本文由愛加真空收(shou)集(ji)整(zheng)理自真空(kong)技術網，僅供學習(xi)和分享。 |
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