電容式隔膜真空計的工作原理
電容式隔膜真空計是利用隔膜在氣體分子作用下發(fā)生變形而測量壓強(qiáng)的真空計,其基本原理如圖1所示。電容式隔膜真空計內(nèi)部有兩個空間,隔膜右側(cè)連接真空,左側(cè)的參照空間可以保持在大氣壓或其他一定的真空度。如果p2 <p1,則隔膜就如圖1所示向右側(cè)變形;反之,就向左側(cè)變形。隔膜和電極之間處于絕緣狀態(tài),兩者之間的距離隨p2 的變化而改變,從而引起其間的電容變化。反過來,通過測量隔膜和電極之間的電容,就可知隔膜的變形量,繼而推算出壓強(qiáng)。
圖1 電容式隔膜真空計的原理圖
p1 和p2之間的壓強(qiáng)差很小時,隔膜的變形也很小,要精確地測量真空度,需要隔膜更薄?墒,如果兩側(cè)壓強(qiáng)差很大,則隔膜可能發(fā)生永久變形甚至破損。通常情況下,為了防止隔膜過度變形,在電極和隔膜之間施加直流電壓,通過靜電引力使隔膜不發(fā)生變形。通過測量直流電壓值,即可知壓強(qiáng),這種真空計被稱為單電容隔膜真空計。在隔膜兩側(cè)分別設(shè)置電極而實(shí)現(xiàn)的差動式雙電容隔膜真空計,進(jìn)一步提高了測量精度和范圍。
隔膜材料通常使用厚度為幾十微米的因科內(nèi)爾鉻鎳鐵合金(Inconel)。為避免腐蝕氣體的腐蝕,也有使用陶瓷隔膜的產(chǎn)品。
電容式隔膜真空計測量的真空度與氣體成分無關(guān),反應(yīng)快、重復(fù)性高,非常適合于氧氣及油蒸氣等特殊環(huán)境的真空測量。