常用真空计的测量范围及其性能
更新时间:2023-08-11 08:37:01 阅读量: 教育文库 文档下载
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常用真空计的测量范围及其性能
王 逊
(北京大学电子学系,北京100871)
摘要:介绍几种测量范围为10-8~105Pa的常用真空计,其应用十分广泛,性能较好,价格较低。
关键词:真空计;测量范围;性能
中图分类号:TB771;TNl07 文献标识码:B 文章编号:
1002-0322(2004)04-0047-02
1 概述
[1] 上世纪80年代有关文件将常用真空计概括为六大类,即热阴极电离真空计、
冷阴极电离真空计(可测量超高、高真空)、电容薄膜真空计、热电偶真空计、电阻真空计及压缩式真空计。同一年代又出现压敏(压力敏感元件)电阻真空计,现在共有七大类。本文仅介绍应用广泛性能较好且价格较低的几种真空计,测量范围参见图1。
2 电离真空计
电离真空计的离子流与压强关系为线性关系(直接测量参数与所需测量参数之间为线性关系,可作为直观仪表),规管(测量元件)测量上限由规管非线性不超过20%所对应的压强确定,测量下限由规管本底压强示值的10倍确定[2]。(在非线性不超过20%时,可近似为线性测量)
电离计总的测量范围为10-8~102Pa,一般说来,每一种结构的规管只能覆盖一部分。(每一种结构的规管产生的离子流与压强在一定范围内成线性相关) BA计收集极做成针状,它的X光本底电流小,因而下限可达10-8Pa,是一种
-1超高真空计。它的上限为10Pa,灯丝是钨丝。
DL-2型真空规管在上世纪50年代在我国生产,它是高真空规管,测量范围
是lO-5~10-1 Pa,钨灯丝。钨灯丝在高压强易氧化而烧断,规管在10-1Pa工作寿
-1[3]命约1个星期。因而上限不能超过10 Pa。70年代研制了DL-5型中真空规管。
它的测量范围是10-4~10 Pa。该规管在国内首先用敷氧化钇铱丝作灯丝,可以在高压强工作。高压强规管的几何尺寸要小,以减小电子在行程中与气体分子碰撞。后来有人做出_DL-8型规管,它的几何尺寸比DL-5更小,上限可达100 Pa。热阴极电离计在压强大于10 Pa时使用不太合适(测量元件在高压强下易氧化而烧断)。在高压强时发射电流应减小。
上世纪80年代,用敷氧化钇铱丝代替BA计中的钨丝做出DL-7型BA计规管
[4]。它的测量范围是5×lO-8~10-1 Pa,与钨丝的BA计相比,它更适合在较高压强下工作。
同在80年代,有人将敷氧化钇铱丝代替DL-2型规管中的钨丝,做成DL-9型规管[5],使上限压强扩展一个数量级,测量范围为10-5~1 Pa。在研究吸气剂性能时,应在小发射电流下工作,以减小电离计的吸气效应。在有害气氛下工作用小发射电流可以延长灯丝寿命。
电离计的误差为[1]:10-8~10-1 Pa,△=±70%;10-5~10-1 Pa,△=土50%;10-3~10 Pa,△=±50%。
[6] 单片机问世后不久,就开始用单片机控制电离真空计。单片机操作代替了
原电路中的调零点、调满偏、调发射、换量程等手工操作,并有诸多功能板,例如RS232串口,模拟量输出等可与计算机联机,真空计还可以用单片机设置输出信号。
3 热电偶真空计
上世纪50年代,已有DL-3(ZJ51)型热偶规管生产,它的加热丝是铂金丝,热偶丝是康铜—镍铬丝。它在定流模式的特性曲线如图2曲线2所示。上世纪80年代研制出了ZJ53B、ZJ54B等热偶真空规管[7],它们的加热丝与热偶丝都是康铜镍铬丝,直径比DL-3型规管的丝还细,因此工作压强比DL-3型规管高。它们定流模式的特性曲线如图2曲线1所示。
-1-1 DL-3型测量范围是10~60 Pa,ZJ53B、ZJ54B测量范围是10~400 Pa。
热偶真空计误差为[8]压强小于5×102Pa时:士20%;压强不小于5×102Pa时:±50%。以上两种热电偶规管,定流工作模式最大热电偶电动势为10 mV,相当于179oC。
定温式热电偶计可扩展上限,例如ZDO-150型定温式热电偶真空计测量范围
5[9]是1~10 Pa。
4 电阻真空计
电阻真空计工作模式分定压式和定温式。定压式测量范围为1~102Pa,定温式测量范围可扩展到1~105Pa。
图3示出ZJ52T(曲线2)和莱宝公司的TR211(曲线1)规管定温特性曲线。 由图可见,ZJ52T在压强大于1 kPa时,误差就会很大。TR211规管在压强大于10 kPa时,误差会很大。电阻真空计工作温度高,上限压强高,但在高温工作时会影响规管的寿命,一般为110oC较合适,比热电偶真空计工作温度稍低。
5 压敏电阻真空计
上世纪70年代凯勒公司压敏电阻传感器进入市场。80年代我国研制出用压
[10]敏电阻做成的HLP-03型低真空计。测量范围是10 Pa~110 kPa。传感器在10~
100 Pa之间温度漂移较严重,会给真空计带来很大的误差。压敏电阻真空计精度高,线性好,性能稳定,是结构简单、价格便宜的一种真空计。在要求测量大于100 Pa的场合下,选择压敏电阻真空计较合适,它的误差约为±25%。 参考文献:
[1]JJG2022-89中华人民共和国国家计量睑定系统真空计量器具[S].1989.
[2]JB/T7462-94中华人民共和国机械行业标准,热阴极电离直空规管技术条件
[S].1994.
[3]孔庆升.热阴极中真空电离计的研究[J].真空技术,1975.4(3):59.
[4]王逊,何焕玮,张宛予,孔瑞芬.DL-7(ZJ-12)型电离规管的研制[J].真空,1983(2):24-29.
[5]何焕玮,冯德章,程传箴.DL-9型热阴极电离真空规管[J].真空,1985(3):15-19.
[6]王逊,富文范.热阴极电离真空计的单片机控制电路[J].真空,1988(6):46-48.
[7]冶金部钢铁研究总院,北京大学无线电工厂.稳定型热偶真空规管技术鉴定证书[R].1983.
[8]JB/T6873~93中华人民共和国机械行业标准.热偶真空技术条件[S].
[9]钢铁研究总院.ZDO-150型定温式热偶真空计技术鉴定证书[R].1986.
[10]北京兴华真空仪表厂真空仪表样本[Z].
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