熱損失真空計Heat Loss Vacuum Gauges

熱損失真空計

通過測量與壓力有關的熱損失來確定氣壓

皮拉尼真空計

取決于粒子數密度的熱傳導是氣體的另一特征。能量是通過分子碰撞傳遞的。轉移效率取決于顆粒的平均自由程長度。在一定壓力范圍內,熱傳導與壓力成正比。但是,必須考慮分散效應,例如氣體對流,熱輻射,連接器插針處的熱損耗等。

Pirani真空計的基本概念依賴于加熱到恒定溫度的細線,該溫度明顯高于真空中周圍氣體的溫度。導線(典型直徑:5…25 μm;長度在50到100 mm之間)將熱量傳遞給氣體,同時也是電路的一部分,例如惠斯通電橋。取決于壓力的溫度可以從監視的導線電阻得出。由于在Pirani設備中的技術實現,因此可以監控與電線電阻成正比的電能。

用于溫度穩定的惠斯通電橋也可以測量加熱器電壓和定義的參考電壓之間的差。實際電壓和參考電壓之間的差在壓力值下被調整為零,在此壓力下,導熱不再起作用。該校準主要消除了導線連接器引腳處的熱輻射和熱傳導的不良影響。

Pirani真空計的優點是從10?-4?mbar到大氣壓的寬范圍測量范圍,以及±10%的精度,足以滿足大多數應用的要求。

氣體的熱導率也是分子平均速度的函數,因此也是氣體顆粒分子質量的函數。因此,熱損失真空計根據氣體類型來測量壓力。通常,儀器已針對氮氣和空氣進行校準。使用其他氣體(例如氬氣,氦氣)進行測量時應格外小心。例如,用氬氣排放腔室會在腔室中產生輕微的過壓,而皮拉尼壓力表則無法顯示出來。

在高于10 mbar的壓力范圍內,氣體對流會增加,并且運動會受到重力的影響。因此,重要的是要考慮儀表的安裝位置并遵循制造商的說明。對流增強型Pirani壓力計可實現500到1300 mbar之間范圍內的精度改進,在該方法中,外殼壁溫度的測量方法與Pirani絲相似,并在信號處理步驟中進行了考慮。這不僅補償了由于條件變化引起的熱損失的變化;通過調節對流和定義的安裝位置,還可將精度提高2%。

熱損失真空計的低價版本是熱電偶。那些以恒定功率加熱電線并確定其溫度。這種設置的明顯優勢是設計簡單。但是,熱電偶的測量測量范圍和精度受到限制。


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