ZJ5410 型復(fù)合真空計(jì)可進(jìn)行10⁵ Pa~10^-1 Pa 寬量程測(cè)試。為ZJ-54D 熱偶規(guī)管研制了配套的擴(kuò)流恒流源，同時(shí)又為ZJ-10 電離規(guī)管研制了由SM89C52 單片機(jī)和開(kāi)關(guān)電源模塊TOPSwitch 相結(jié)合的配套電源，本電源是一款新型寬量程復(fù)合真空計(jì)電源。本計(jì)充分發(fā)揮了單片機(jī)實(shí)時(shí)性好，容易擴(kuò)展，運(yùn)算速度快等功能，實(shí)現(xiàn)了熱偶計(jì)壓力值擬合曲線浮點(diǎn)運(yùn)算，液晶屏多數(shù)據(jù)信息同時(shí)顯示，真空度動(dòng)態(tài)顯示，真空度長(zhǎng)時(shí)間記錄和曲線顯示等功能。

　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，真空技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。同時(shí)真空測(cè)量技術(shù)顯得越來(lái)越重要，對(duì)真空計(jì)的要求也越來(lái)越高。目前在用的真空計(jì)大多已不適應(yīng)新工藝的要求，尤其是在厚膜鍍膜過(guò)程中，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的真空計(jì)滿足不了特殊真空設(shè)備需要。通過(guò)對(duì)市場(chǎng)上INFICON、瓦里安和萊寶等品牌真空計(jì)的研究，我們研制了適應(yīng)我們需要的ZJ5410 型寬量程復(fù)合真空計(jì)，其外型如圖1 所示。

圖1 ZJ5410 型寬量程復(fù)合真空計(jì)外形圖

1、ZJ5410 型寬量程復(fù)合真空計(jì)的組成和特點(diǎn)

　　ZJ5410 型寬量程復(fù)合真空計(jì)由ZJ-54D 型熱偶真空規(guī)管和ZJ-10 型電離真空規(guī)管及配套電源組成。在這款配套電源中，熱偶加熱部分仍采用定流方式加熱，但與一般的定流方式又有所不同。首先我們測(cè)得了ZJ-54D 型規(guī)管上限擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)曲線，并在此曲線的基礎(chǔ)上研制了可擴(kuò)流的恒流源，使該計(jì)的測(cè)量范圍與通常的單一恒流源熱偶真空計(jì)相比有了很大提高。通常的熱偶真空計(jì)測(cè)量范圍是從300 Pa~0.1 Pa，這款真空計(jì)測(cè)量范圍擴(kuò)展到10⁵ Pa~0.1 Pa。電離計(jì)電源的設(shè)計(jì)參考了國(guó)外新型電離計(jì)電源。在單片機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)了離子流放大器量程的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，穩(wěn)發(fā)電流的自動(dòng)切換，陰極電源采用了開(kāi)關(guān)電源作為激勵(lì)電源，配備了液晶屏做為顯示窗口，使該計(jì)實(shí)現(xiàn)了智能化人性化。該計(jì)原理框圖如圖2 所示：

圖2 ZJ5410 型寬量程復(fù)合真空計(jì)電源原理框圖

2、熱偶計(jì)部分

　　2.1、熱偶規(guī)管ZJ-54D 的原理及上限的擴(kuò)展

　　熱偶真空規(guī)管測(cè)量的基本原理是依據(jù)分子平均自由程長(zhǎng)于特征尺寸時(shí)，氣體熱傳導(dǎo)與真空度存在的相關(guān)性。規(guī)管的基本結(jié)構(gòu)如圖2 中的ZJ-54D 所示：其中F 為加熱絲，J 為由兩種不同金屬組成的一支小熱電偶，O 為結(jié)點(diǎn)。當(dāng)熱絲通過(guò)一定的電流時(shí)，使其結(jié)點(diǎn)溫度高于周圍氣體和規(guī)管外殼溫度，熱絲與規(guī)管外殼間便可發(fā)生氣體熱傳導(dǎo)現(xiàn)象。當(dāng)達(dá)到熱平衡時(shí)，熱絲的結(jié)點(diǎn)溫度與氣體熱傳導(dǎo)有關(guān)，通過(guò)熱電偶測(cè)得結(jié)點(diǎn)溫度輸出一電壓信號(hào)，此電壓信號(hào)即對(duì)應(yīng)一定的壓力。如果將規(guī)管預(yù)先用一定的方法進(jìn)行了校準(zhǔn)，便可反過(guò)來(lái)由熱絲的溫度來(lái)確定壓力。通過(guò)這一相關(guān)現(xiàn)象規(guī)管生產(chǎn)廠給出了加熱電流在30 mA 條件下，300 Pa~0.1 Pa 的標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)照表，即表1。

　　如按表1 生產(chǎn)通常的定流型熱偶真空計(jì)，其測(cè)量范圍只能測(cè)得300 Pa~0.1 Pa。為了使ZJ-54D型熱偶規(guī)管能測(cè)得更寬的壓力范圍，有些電源生產(chǎn)廠采用了定溫式電源，即保持熱絲溫度不變，當(dāng)被測(cè)量的壓力發(fā)生變化時(shí)，加熱電源要隨之改變加熱功率使之熱絲保持原來(lái)預(yù)定的溫度，同時(shí)測(cè)量線路通過(guò)測(cè)量變化的加熱功率來(lái)測(cè)得相對(duì)應(yīng)的壓力。定溫式電源能夠得到量程的擴(kuò)展，但是電子線路比較復(fù)雜，生產(chǎn)和維護(hù)成本要比定流式電源高很多。我們?nèi)圆捎靡?guī)管生產(chǎn)廠推薦的定流方式，通過(guò)擴(kuò)流方法使測(cè)量范圍得到大幅度提高。

表1 加熱電流為30 mA 時(shí)ZJ-54D 熱偶規(guī)管標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)照表

5、結(jié)論

　　該計(jì)經(jīng)過(guò)在多種鍍膜機(jī)和真空電爐上長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中均保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，性能穩(wěn)定可靠。通常單片機(jī)比較怕強(qiáng)電磁場(chǎng)的干擾，由于我們預(yù)先在單片機(jī)的軟硬件兩方面都采取了相應(yīng)的抗干擾措施，使該計(jì)抑制住了內(nèi)部開(kāi)關(guān)電源的干擾的同時(shí)也經(jīng)受住了外部較強(qiáng)電磁場(chǎng)的干擾。該計(jì)簡(jiǎn)便的人機(jī)對(duì)話模式為使用者提供了方便的操作。該計(jì)壓力上限量程的擴(kuò)展性能、壓力值的長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)記錄功能、液晶屏多項(xiàng)目的同時(shí)顯示和曲線顯示等功能滿足了目前特殊真空設(shè)備的需要。