《真空的测量简介》PPT课件

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1、赵风周物理学院2011年6月真空物理与技术VacuumPhysicsandTechnology1第四章真空的测量概述总压强测量分压强测量真空计校准真空测量技术2第一节概述一、真空度真空度：真空技术中习惯以各向同性的中性气体的压强来表示真空度的高低，压强越小，则真空度越高真空计：通常把测量比大气压强小得多的气压的工具称为真空计或真空规一般意义上的真空测量属于混合气体全压强测量真空测量技术还包含气体成分分析和分压强测量真空计分类：绝对真空计和相对真空计，后者需要经过校准才能使用3真空度量值的单位采用压强单位，Pa工程上还使用kPa、MPa还

2、有毫米汞柱、毫巴、Torr、PPI等单位测量大于100Pa压强时，也可使用真空度百分数表示二、真空度量值的单位45三、真空计的分类与测量范围67第二节总压强测量U形管真空计(UtubeManometer)是利用液柱的高度差来进行气体压强测量的真空计，真空测量中一般使用水银，也有使用油的使用时，将管的一端与待测真空系统相连，另一端开口联通大气或封死，读数由U形管两边得液面差决定测量范围：10~105Pa在低真空范围内测量全压强的绝对真空计一、液位式真空计81.1开式U形管真空计开始抽气前，两端液面等高；开始抽气后，随着真空系统压强降低，两

3、端液面出现高度差，某一时刻达到平衡状态时，有使用水银为工作液时，=13.595×103kg/m391.2闭式U形管真空计将管内预抽至10-1Pa真空，注入工作液，开口端与待测系统相连抽气到某一时刻，两端液面处于静力平衡时，待测压强为使用水银为工作液时101.3U形管真空计的改进当待测压强很小时，就会出现读数困难，可作如下改进换用密度小的液体将U形设计改成斜放式利用光放大读数光干涉放大，可确定1.72×10-9m的液面变化1112二、压缩式真空计压缩式真空计由硬质玻璃吹制而成，主要包含一下几部分：测量毛细管、比较毛细管、玻璃泡、水银贮存

4、器、刻度尺、连接导管原理：理想气体的波意耳定律测量前，将真空计与被测系统连接，压强相等测量时，线将水银面提到MM线高度，将被测系统与玻璃泡分开,玻璃泡内的压强与被测压强p相等，MM线以上玻璃泡+测量毛细管体积为V2.1工作原理13水银面升到右图位置时,测量毛细管内气体体积为V1，压强为p1，而比较毛细管内压强仍为p，测量毛细管和比较毛细管的液面差h=h1=h2，则测量毛细管内压强为根据玻义耳定律，有测量低压，p<<gh，V1=d2h1/4，可得压缩真空计基本方程14V和d在制作压缩真空计时可测得，为固定数据，则上式可写成152.2压

5、缩真空计的测量刻度方法和灵敏度压缩真空计的刻度按测量时选定的水银面基准位置不同，可分为三种方法：(1)平方刻度法测量时将比较毛细管内液面升到测量毛细管顶进行读数的方法，即h2=0，h1=h(2)直线刻度法测量时将液面升到测量毛细管的某一基准线进行读数，即h1=常数，h1-h2=h16(3)无标定刻度法测量时无基准线，将水银面提升到任意位置固定，利用测高仪分别测出h1和h2，直接代入基准方程求出p压缩真空计是麦克劳(H.McLeod)1874年发明的，因此又称为麦克劳真空计压缩真空计是一种测量可靠性很高的绝对真空计，普遍将其定为国家级的真

6、空测量标准17压缩真空计的灵敏度压缩真空计的灵敏度用dh/dp表示平方刻度，灵敏度为直线刻度，灵敏度为灵敏度主要取决于V、d、h等值：V一般约为500cm3，d=0.8mm，h最小分辨率一般取为1mm灵敏度一般为(2~5)×10-3mm/Pa，测量范围102~10-3Pa182.3压缩真空计的优缺点优点：绝对真空计，压强数值完全由其尺寸算出，无需校准缺点：水银饱和蒸汽压高，污染真空室，对人体有害，不能连续读数——仅作为测量标准使用19三、弹性变形真空计弹性变形真空计是利用弹性元件在压强差作用下产生变形的原理制成的一种直接测量真空计，测量

7、范围105~10Pa特点：规管的灵敏度与气体种类无关，吸气放气少，对系统干扰小，可对腐蚀性和可凝性蒸汽测量存在问题：金属弹性元件的蠕变和弹性系数的温度效应根据弹性单元的结构，可分为三类：弹簧式、膜盒式、膜片式根据弹性变量的测量方式，分为：机械传动式和电量测量式弹性元件材料通常为磷青铜、黄铜或者薄壁不锈钢等材料一般使用指针表盘来显示真空度，也称为指针式真空表刻度：习惯将大气压标为0，高真空状态标为-0.1MPa202122四、电容式薄膜真空计弹性膜片真空计中，膜片在压强差作用下产生的形变量，可通过机械的、光学的和电学的多种方法测量。电测量

8、可实现连续远距离测量、灵敏度高而被广泛采用。变形量的电信号变送方式有电感式、压电式、电阻应变式和电容式，压电式和电容式薄膜真空计应用广泛，逐渐取代了传统机械式薄膜真空计，获得广泛应用。232425264.1