電容式薄膜真空計的工作原理圖

2020-05-06 真空技術網 真空技術網整理

   根據彈性薄膜在壓差作用下產生應變而引起電容變化的原理制成的真空計稱為電容式薄膜真空計,它由電容式薄膜規管(又稱為電容式壓力傳感器)和測量儀器兩部分組成。根據測量電容的不同方法,儀器結構有偏位法和零位法兩種。零位法是一種補償法,具有較高的測量精度。目前在計量部門作為低真空副標準真空計的就是采用零位法結構。

零位法薄膜真空計的結構原理圖

圖20 零位法薄膜真空計的結構原理圖

   圖20示出了零位法電容式薄膜真空計的結構原理圖。它由電容式薄膜規管、測量電橋電路、直流補償電源、低頻振蕩器、低頻放大器、相敏檢波器和指示儀表等組成。

   電容式薄膜規管的中間裝著一張金屬彈性膜片,在膜片的一側裝有一個固定電極,當膜片兩側的壓差為零時,固定電極與膜片形成一個靜態電容C0,它與電容C1串聯后作為測量電橋的一條橋臂,電容C2、C3和C4與C5的串聯電容組成其它三條橋臂。

   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,關閉閥門7,測量室接通被測真空系統。當被測壓力Pl>Pb時,由于規管中的壓力差p1-pb,膜片發生應變引起電容C0改變,破壞了測量電橋電路的平衡,指示儀表上亦有相應的指示。調節直流補償電源電壓對電容C0充電,使其靜電力與壓差相等,此時,電橋電路重新達到平衡,指示儀表又重新指零。根據補償電壓的大小,就能得出被測壓力p1,故有

  p1-pb=KU2 (12)

  式中p1——被測壓力

  pb——參考壓力

  U——補償電壓

   K——規管常數,其值K=Co/d0,Co和d0分別為固定電極與膜片在平衡狀態下的靜態電容和間距。

  當p1》p0時,測量結果就是絕對壓力,即

  p1=KU2 (13)

  電容式薄膜真空計測量范圍為10-1~101Pa,其規管常數K可通過校準得到。

   近年來,電容式薄膜真空計取得了重大進展,新型的雙電容式薄膜真空計的問世,提高了該類真空計的精度,擴展了測量范圍,使其測量下限可達lO-3Pa。

   單側雙電容薄膜真空計具有靈敏度高、氣體的介電常數不變、壓力讀數完全不受氣體成分影響、反應速度快等特點。如將其規管參考室內加置消氣劑并抽至≤lO-5Pa,就可測量≥lO-3pa的絕對壓力。

與真空規管相關的文章: