壓縮式真空計靈敏度及測量范圍

2010-03-24 朱武 合肥工業(yè)大學

  壓縮式真空計靈敏度可定義為 dh/dp,即單位壓力變化所對應的水銀液面高度變化。一臺壓縮式真空計可以有一個平方刻度,同時還可以有幾個直線刻度。

  對于平方刻度,由式

  求得靈敏度為

  由上式可看出,平方刻度時靈敏度與水銀液面高度差h有關,即與被測壓力有關。最高靈敏度出現(xiàn)在最小的h值上,即出現(xiàn)在低壓力時。還可以看出,降低 K可以提高靈敏度,也就是應增大玻璃泡的容積V和減小毛細管的直徑d。

  在使用直線刻度時,壓力由式

  表示,其靈敏度為

  由上式可見,靈敏度與h無關,即在全量程上各點靈敏度都恒定不變。

  靈敏度主要取決于V、d、h等值。若V過大,充填真空計所需的水銀量就過多,則水銀的重量就可能將玻璃泡壓碎,所以一般合理的V約為500cm3左右;毛細管直徑d如過小,在水銀下降時由于表面張力而可能使其停留在毛細管里,給測量造成困難,所以一般毛細管內(nèi)徑最小取d = 0.8mm 左右;水銀面高度差h如果小于1mm,也會造成較大測量誤差。因此,壓縮式真空計靈敏度在(2~5)× 10-3mm /Pa范圍內(nèi)。

壓  縮式真空計的壓力測量范圍也取決于V、d、h和毛細管的總長度。如取 h = 1mm,毛細管最長取100mm,則采用平方刻度測量的壓力范圍為4個數(shù)量級,而直線刻度的壓力測量范圍只有兩個數(shù)量級。因此,工作用壓縮式真空計的測量范圍為102~ 10-3 Pa。為了擴展測量范圍,可對其結構進行改進設計,如測量高壓力(低真空)的寬量程壓縮式真空計、旋轉(zhuǎn)式壓縮式真空計、測量高真空的油壓縮式真空計,等等。

  圖1所示為旋轉(zhuǎn)式壓縮式真空計。其操作方便,用平方刻度法測量。由于結構尺寸較小,毛細管內(nèi)徑較粗,所以其測量范圍為102~ 10-1 Pa。在不測量時將真空計水平放置(如圖1-a所示),水銀流入貯存器中,真空計其余部分與被測真空系統(tǒng)相通。真空系統(tǒng)被抽空后進行測量時,將真空計旋轉(zhuǎn)至垂直位置(如圖1-b所示),水銀升到毛細管內(nèi)。充入真空計中的水銀量,在垂直位置時比較毛細管中的水銀面正好處在測量毛細管的內(nèi)部頂端(基準線處)。

旋轉(zhuǎn)式壓縮式真空計

a)測量前水平放置位置  b)測量時垂直位置

圖1 旋轉(zhuǎn)式壓縮式真空計

1—旋轉(zhuǎn)中心   2—水銀

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