热偶真空计

真空计

利用热电偶的电势与加热元件的温度有关，元件的温度又与气体的热传导有关的原理来测量真空度的真空计。

工作原理

热电偶接在白金或钨的细线上。这段细线通过电流後会发热。发出的热量通过周围气体分子的热传导,或细线本身的固体热传导,或热辐射放出。利用气体分子承担的热传导量与压力成正比的特点是此真空计的原理。

如果保持细线的发热量即保持一定的电流,则周围压力高的时候气体夺走的热量较多,致使细线的温度较低。反过来周围压力低的时候细线的温度会升高。这种温度的变化通过热电偶检测出来,将热电偶的起电力换成压力之後即可知真空腔内的压力。

特征

利用气体分子的热传导现象，可能测量的压力范围在1~300Pa之间。热电偶真空计测得细线温度同时,也受到细线本身的固体热传导和热辐射放热的影响。因此精度不高。但是电路简单，价格低廉。

另外此真空计在大气压状态下也不会烧损。而且测得的压力值通过电信号被取出，因此在自动控制方面容易控制。

使用注意事项

热偶真空计的校准

热偶真空计在使用前也需要进行校准，热偶规管在未开封前真空度已抽至为10^-2~10^-3Pa。将热偶规管与仪器连接，使管座垂直向上，接通仪器电源开关，预热10min,“热偶转换”开关置“加热电流”位置，调节“加热电流”旋钮，使加热电流达到规定值(加热电流标注在每支热电偶真规管的管座上或使用说明书中)，热偶真空计指针满度，持续1min，再将“热偶选择”开关放在“测量”位置上，这样反复测定三次，完成热偶真空计的校准工作。

在热偶规管内

气体导热是气体与热丝碰撞的结果且与热丝表面状况有关。因此，应保持管内及热丝表面状清洁，一般不要在大气压状态下对热丝加热，尽量减少油蒸气污染。

热偶规管对电磁场敏感，测量时应避免外界电磁场干扰，如测量中不要使高频火花移近热偶规管。

波尔登规（Bourdon）

细的铜管受气体压力不同会有舒展现象，会带动杠杆和齿轮旋转，使得指针指示在不同刻度上，即可读出相应的气压值。这种规的测量范围一般在100Pa至1atm。

薄膜电容规

在不同压力下金属膜片受力不同会有不同尺度的变形，使得金属膜片和电极之间的电容变化，通过测量电容的变化量，即可知道金属膜片上气压的变化。

这种规的测量范围一般横跨4个量级，比如可能是0.01Pa至100Pa、0.1Pa至1000Pa等。

这种规的优点是灵敏度很高。缺点是必须在高于环境温度的恒温条件下使用，以消除温度不同对膜片力学性能的影响，使用前一般需要预热数小时。

皮拉尼（Pirani）电阻规

由于不同气压下气体分子热传导能力不同，当给热丝加恒定的电流时，由于气压不同通过气体传导走的热量不同，热丝所保持的温度就不同，这导致热丝电阻大小不同，通过测量热丝电阻大小就可以推算气压大小。

如果配合电桥测量热丝电阻的变化，将有效提高测量的准确度。

这种规的测量范围一般在0.1Pa至1000Pa。

由于不同气体在相同气压时导热性不同，所以这种规需要在不同的使用气体下标定。

热电偶规

热电偶规与皮拉尼电阻规基本原理一致，只是它不用测量热丝电阻的变化，而是用热电偶直接测量热比的温度变化。

测量范围一般与在0.1Pa至1000Pa。

与皮拉尼电阻规一样，这种规也需要在不同的使用气体下标定。

热阴极电离规

热阴极电离规中，由热阴极即灯丝发射电子，电离真空中的气体分子，产生离子，由收集极收集产生的离子，形成离子电流，通过测量离子电流的大小即可推算出真空中气体分子的密度，进而得到气压大小。

这种规的测量范围一般为1.0E-05Pa至0.1Pa。

经改进后的热阴极电离规，Bayard-Alpert规，可以将测量下限降低至1.0E-09Pa。

由于不同气体在相同气压下的电离率不同，这种规在使用时也需要在不同气体下进行标定。

冷阴极电离规

冷阴极电离规也是通过电离气体分子收集离子电流的方法进行气压测量，但与热阴极电离规不同的是，它是利用磁控放电电离气体分子产生离子。

这种规的测量范围一般为1.0E-07Pa至0.1Pa。

与热阴极电离规同样的原因，这种规在使用时需要在不同气体下标定。

年检校准

年检校准的基本要求校准应满足的基本要求如下：

（1）环境条件校准如在检定(校准)室进行，则环境条件应满足实验室要求的温度、湿度等规定。校准如在现场进行，则环境条件以能满足仪表现场使用的条件为准。（2）仪器作为校准用的标准仪器其误差限应是被校表误差限的1/3~1/10。（3）人员校准虽不同于检定，但进行校准的人员也应经有效的考核，并取得相应的合格证书，只有持证人员方呆出具校准证书和校准报告，也只有这种证书和报告才认为是有效的。

热偶真空计校准可以找地方计量所或者第三方校准单位，如上海计量所、广东计量所、苏州计量校准网等，前提都必须得有国家办法的CNAS计量资质。

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