壓縮式真空計(jì)(麥?zhǔn)嫌?jì))的工作原理
壓縮式真空計(jì)是對(duì)U型管真空計(jì)的重大改進(jìn)，它是依據(jù)理想氣體的波義耳定律制成的。由于它首先是由麥克勞提出的，故此種真空計(jì)又稱(chēng)為麥克勞真空計(jì)(簡(jiǎn)稱(chēng)麥?zhǔn)嫌?jì))。
壓縮式真空計(jì)是測(cè)量壓力低于1Pa實(shí)用的絕對(duì)真空計(jì)，并且從1874年至今仍做為校準(zhǔn)其它真空計(jì)的主要儀器。
圖4：壓縮式真空計(jì)
圖4示出一種工作用壓縮式真空計(jì)。它是用硬質(zhì)玻璃吹制而成。由測(cè)量毛細(xì)管3(頂端為封閉端)、比較毛細(xì)管4、玻璃泡2、水銀貯器1、三通閥7、與被測(cè)真空系統(tǒng)相連接的導(dǎo)管6和刻度尺5等組成。
圖5：壓縮式真空計(jì)測(cè)量圖
測(cè)量前將壓縮式真空計(jì)的導(dǎo)管與被測(cè)系統(tǒng)相連接，由于系統(tǒng)內(nèi)壓力各處相等，所以玻璃泡和測(cè)量毛細(xì)管內(nèi)的壓力與待測(cè)系統(tǒng)內(nèi)的壓力p相等。測(cè)量時(shí)用任一種方法將水銀面提升，當(dāng)水銀面停在如圖5所示的位置時(shí)，停止提升，其壓力計(jì)算公式為:
此式即為壓縮式真空計(jì)的基本方程式。式中d為測(cè)量毛細(xì)管的內(nèi)徑。V和d在吹制壓縮式真空計(jì)時(shí)可測(cè)得為已知數(shù)據(jù)，則：
式中 p——待測(cè)壓力，Pa
h1、h2——為液面差，m
K——稱(chēng)為真空計(jì)常數(shù)，Pam-2
V——玻璃泡和測(cè)量毛細(xì)管總?cè)莘e，m3
根據(jù)測(cè)量時(shí)選定水銀面的基準(zhǔn)線(xiàn)位置的不同，有三種刻度方法：
(1)無(wú)定標(biāo)刻度法：即在測(cè)量時(shí)，將水銀面提升到任意位置固定下來(lái)，如圖5的位置，分別測(cè)出h1和h2值，代入基本方程式就可計(jì)算出待測(cè)的壓力值p，這種方法稱(chēng)為無(wú)定標(biāo)刻度法，此法多用于做為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)校對(duì)其它相對(duì)真空計(jì)時(shí)。
(2)平方刻度法：在測(cè)量時(shí)，將比較毛細(xì)管中水銀面提升到與測(cè)量毛細(xì)管內(nèi)頂端同一水平線(xiàn)(基準(zhǔn)線(xiàn))上，即此時(shí)h2=0，則基本方程式可寫(xiě)成:
p = Kh2 (5)
可見(jiàn)壓力p與水銀面高度差h的平方成正比，所以此法稱(chēng)為平方刻度法。
(3)直線(xiàn)刻度法：在測(cè)量時(shí)，將水銀面提升到測(cè)量毛細(xì)管上某一位置(此位置做為基準(zhǔn)線(xiàn))，即h1=常數(shù)，則基本方程式寫(xiě)成：
p = K·h1h = Klineh (6)
式中Kline為直線(xiàn)刻度真空計(jì)常數(shù)，Pam-1。所以p與水銀液面高度差h成直線(xiàn)關(guān)系，故稱(chēng)為直線(xiàn)刻度法。
在刻度過(guò)程中，h1可選其等于任意值，選定一個(gè)值(一條基準(zhǔn)線(xiàn))就可有一對(duì)應(yīng)的刻度尺，因此，同一臺(tái)壓縮式真空計(jì)可同時(shí)選定幾個(gè)h1值，就可有對(duì)應(yīng)的幾個(gè)不同的刻度尺。
可凝蒸氣(特別是水)是真空系統(tǒng)中常見(jiàn)的，由于其不符合玻意耳定律，故壓縮式真空不能正確反應(yīng)可凝蒸氣的壓力。通常在壓縮式真空計(jì)與被測(cè)系統(tǒng)之間安一冷阱，用以捕集可凝性蒸氣，此時(shí)壓縮真空計(jì)的指示為永久氣體的分壓力。
壓縮真空計(jì)的特點(diǎn)是：
(1)刻度與氣體種類(lèi)無(wú)關(guān)，這是對(duì)永久性氣體而言。
(2)測(cè)量范圍較寬、精度較高。工作用壓縮式真空計(jì)的測(cè)量范圍為102～lO-3Pa，對(duì)其結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行改進(jìn)后可使量程進(jìn)一步擴(kuò)大。其測(cè)量精度比較高，一般相對(duì)誤差在lO×10-2左右。
(3)不能連續(xù)測(cè)量。由于每測(cè)量一次需升降水銀一次，不能連續(xù)讀數(shù)，操作費(fèi)時(shí)。
(4)水銀蒸氣對(duì)人體有害。
