电阻真空计的测量范围

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

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

电容式薄膜真空计的工作原理图

根据弹性薄膜在压差作用下产生应变而引起电容变化的原理制成的真空计称为电容式薄膜真空计，它由电容式薄膜规管(又称为电容式压力传感器)和测量仪器两部分组成。根据测量电容的不同方法，仪器结构有偏位法和零位法两种。零位法是一种补偿法，具有较高的测量精度。目前在计量部门作为低真空副标准真空计的就是采用零位法结构。

图20 零位法薄膜真空计的结构原理图

图20示出了零位法电容式薄膜真空计的结构原理图。它由电容式薄膜规管、测量电桥电路、直流补偿电源、低频振荡器、低频放大器、相敏检波器和指示仪表等组成。

电容式薄膜规管的中间装着一张金属弹性膜片，在膜片的一侧装有一个固定电极，当膜片两侧的压差为零时，固定电极与膜片形成一个静态电容C0，它与电容C1串联后作为测量电桥的一条桥臂，电容C2、C3和C4与C5的串联电容组成其它三条桥臂。

金属弹性膜片将薄膜真空规管隔离成两个室，分别为接被测真空系统的测量室和接高真空系统(pb<10-3Pa)的参考压力室。在这两个室的连通管道上设置一个高真空阀门7。测量时，先将阀门7打开，用高真空抽气系统将规管内膜片两侧的空间抽至参考压力pb。同时调节测量电桥电路，使之平衡，即指示仪表指零。然后，关闭阀门7，测量室接通被测真空系统。当被测压力Pl>Pb时，由于规管中的压力差p1-pb，膜片发生应变引起电容C0改变，破坏了测量电桥电路的平衡，

指示仪表上亦有相应的指示。调节直流补偿电源电压对电容C0充电，使其静电力与压差相等，此时，电桥电路重新达到平衡，指示仪

电阻测量实验题归类例析

伏安法测电阻是欧姆定律的重要应用，也是中考考查的重点，命题内容主要有：实验原理，仪器、器材的选择，电压表和电流表的用法及读数，滑动变阻器的连接和作用，电路图及实物图的连接，操作步骤，记录、分析数据等。笔者对2007年各省、市中考物理试题分析发现，根据电路图或具体要求连接实物图，电压表或电流表的读数，实验过程中电路故障的排除等都是命题频率较高的知识点，而且考查的综合性很强，往往一道题同时覆盖以上多个考查点。下面，笔者对各个考查点进行归类例析，希望广大师生在学习加以注意。

一、连接电路

1．把电路图（或实物图）补充完整

例1：在用“伏安法”测量小灯泡工作时的电阻Rx的实验中，使用下列器材进行实验： A．电流表一个(量程0～0.6A，0～3A)； B．电压表一个(量程0～3V，0～15V)； C．串联的干电池三节；

D．滑动变阻器R(阻值为0～12Ω)； E．待测小灯泡Rx，(阻值约为6Ω)； F．开关一个；导线若干。则：

（1）该实验依据的原理是 (用课本中的示)；并根据题意在右上边的图1虚线方框内画出所验电路图(其中部分已画好)。

（2）根据所画的电路图，用铅笔画线代替导线．．（图2）连接完整(其中

电阻的测量方法

电阻的测量

湖南 卢小柱

随着高考体制改革的不断深入，能充分反映学生基础知识和综合能力的设计型实验题已逐步成为高考实验命题的主体方向。从97年以来的近五年高考物理实验试题都是设计型实验题，而且都是以电学实验为主。下面具体谈谈如何根据实验器材来设计实验测量电阻阻值，以供参考。 一般来讲，测量电阻(包括未知电阻Rx、电源内阻r、电流表内阻RA、电压表内阻RV以及其它各种类型的电阻等)要用到的实验方法都是中学物理中学过的基础知识，如欧姆定律、串联分流原理、并联分压原理、等效替代原理等。下面分别介绍。

1．部分电路欧姆定律法

如果已知一个电压表、一个电流表及滑动变阻器等实验器材，要求测量未知电阻Rx的值，最简单的方法就是部分电路欧姆定律法(Rx=U/I)。只需要用电压表和电流表分别测出Rx两端的电压U及通过Rx的电流I，即可求

出Rx。如图1为常见的用电流表外接法测未知电阻的电路图。

利用这一方法只需测出一组电压、电流值即可求

出Rx，是一种常用方法，但由于电压表和电流表内电

阻的影响，造成了不可避免的系统误差。 图1

2．全电路欧姆定律法

在测量电池的内电阻实验中，我们通常采用的方法是用全电路欧姆定律法( =U+Ir)。由于试题给出的器材不同，这里

山东理工大学 毕业设计（论文）

题 目：小电阻精确测量系统设计 学 院：电气与电子工程学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 丰坤 指导教师： 宋德杰

毕业设计（论文）时间：二〇一〇年三月一日～六月二十日 共十六周

摘 要

在电路测试过程中常常会碰到由于忽略某些小电阻的影响引起实验数据与理论值之间存在较大误差的情况，从而影响测试效果。例如电感器、变压器中往往存在铜电阻，地铁铁轨的电阻，扬声器连接线的电阻，过电流保护电路中的检测电阻等。所以测量这些小电阻是电子测量中的一个常见课题。

由于小电阻数值较小，一般的指针万用表无法测量出来；通常实验室里会用电桥进行测量，但电桥操作手续较烦，又不能直接读出被测电阻阻值。鉴于此，我们采用了MSP430F149单片机作为控制核心，利用单片机的优势设计了该测量系统。该测量系统可直接从LED数码管上读出所测得的电阻值，测量范围从几mΩ到1Ω之间，同时可以把测试的数据进行储存，然后经串行口送入上位机，通过上位机的强大功能，可以对所测得的数据进行分析、处理。该测试仪的测量精度高达±0.05%

科信学院

单片机应用系统（三级）项目

设计说明书

（2012/2013学年第二学期）

题 目 ： 基于热敏电阻的数字温度计 __ 专业班级 ： 电子信息工程1021 学生姓名 ： 指导教师 ： 马永强 吴开兴

刘会军 马小进 设计周数 ： 两周 设计成绩 ：

2013年6月28日

基于热敏电阻的数字温度计

目录

1实验设计目的 ................................................................................................................ 2 2系统软件设计 ............................................................................................................

科信学院

单片机应用系统（三级）项目

设计说明书

（2012/2013学年第二学期）

题 目 ： 基于热敏电阻的数字温度计 __ 专业班级 ： 电子信息工程1021 学生姓名 ： 指导教师 ： 马永强 吴开兴

刘会军 马小进 设计周数 ： 两周 设计成绩 ：

2013年6月28日

基于热敏电阻的数字温度计

目录

1实验设计目的 ................................................................................................................ 2 2系统软件设计 ............................................................................................................

双臂电桥测量低电阻

用惠斯顿电桥测量中等电阻时，忽略了导线电阻和接触电阻的影响，但在测量1Ω以下的低电阻时，各引线的电阻和端点的接触电阻相对被测电阻来说不可忽略，一般情况下，附加电阻约为10-5~10-2Ω。为避免附加电阻的影响，本实验引入了四端引线法，组成了双臂电桥（又称为开尔文电桥）。这是一种常用的测量低电阻的方法，已广泛的应用于科技测量中。

【实验目的】

1、了解四端引线法的意义及双臂电桥的结构； 2、学习使用双臂电桥测量低电阻； 3、学习测量导体的电阻率。

【实验仪器】

电流源、电流换向开关、检流计开关、检流计、待测电阻、可调低值标准电阻各一个，桥臂电阻四个，导线若干。

【实验原理】

1、四端引线法

电阻的阻值范围一般很大，可以分为三大类型进行测量。对于高值电阻（＞107Ω）的测量一般用兆欧表测量。测量中值电阻（10～106Ω），伏安法是比较容易的方法，惠斯顿电桥法是一种精密的测量方法。对于低值电阻（10Ω以下），若用惠斯登电桥或伏安法测量，由于连接导线的电阻和线柱的接触电阻的影响（数量级为10-2～10-5Ω），结果会产生很大误差，而接触电阻是产生误差的关键。实际上要减少接触电阻和导线电阻的数值是不容易的，要解决问题只能从线路本

9. 熟悉直流电阻测试的目的、测试方法和测试时的注意事项。

P150 第七节 直流电阻测量

直流电阻测量是电气设备试验中常见的测试项目，对判断电气设备导电回路的连接和接触情况起到重要作用。

一、测量直流电阻的意义

有些电气设备具有线圈等导电回路，例如发电机、电动机、变压器等。这些线圈的导线都包有绝缘，在制造过程中可能存在质量问题。例如导线连接接头焊接不良，或者存在匝间短路，也可能线圈的引出线与接线端子的连接拧得不紧。如果存在这些缺陷，电气设备投入运行时，可能很快发生事故；也可能在运行一段时间后，由于过负荷等原因，产生局部过热，最终导致设备事故。测量这些设备导电回路的直流电阻，就是为了及时发现线圈等导电回路的隐患，防止不合格的设备投入运行。

此外，断路器等开关设备的触头闭合不严，或者引接线的接触不良，在长期通过大电流时由于接触电阻过大而局部过热，最后导体熔化造成事故。对这些设备导电回路测量直流电阻就是为了校验开关触头是否接触良好，引接线的连接是否紧固，防止运行中接触点产生过热引起事故。

二、直流电阻测试方法

直流电阻测试的基本原理是在被测回路上施加某一直流电压，根据电路两端电压和电路中电流的数量关系，测出回路电阻。根据阻值大小判断