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真空计的分类及原理

真空计（VacuumGauge）,又称真空规，是测量真空度或气压的仪器。一般利用不同气压下的某种物理效应的变化进压的测量。在科研和工业生产中广泛使用。按照真空计测量原理所利用的不同的物理机制，可将主要的真空计分为三大类，分别是利用力学性能，利用气体动力学和利用带电粒子效应的真空计。

利用力学性能的真空计典型的有波尔登规（Bourdon）和薄膜电容规；利用气体力学效应的典型真空计有皮拉尼(Pirani)电阻规和电热偶规；利用带电粒子效应的典型真空计有热阴极电离规和冷阴极电离规。

1、波尔登规（Bourdon）2、薄膜电容规3、皮拉尼规4、热电偶规5、热阴极电离规6、冷阴极电离规

真空计工作原理、工作特性及使用热偶真空计是利用热电偶的电势与加热元件的温度有关，元件的温度又与气体的热传导有关的原理来测量真空度的真空计。一、热偶真空计工作原理热电偶真空计的构造如图1所示，气体分子承担的热传导量与压强成正比是热电偶真空计的工作原理。

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视频作者：广州潽拓光电科技有限公司

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单侧电极inficon电容薄膜真空规管结构图郭占社等提出了基于峰值检测的微电容测量法，该方法可用于检测inficon设备上的单一电容变化量。电路采用实时峰值检测技术，只检测待测电容的变化量。 首先正弦载波信号及微分电路对inficon器件输出的电容量进行载波调制，然后通过减法电路得到幅值与电容变化量成比例的正弦信号， 很后用峰值检测方法对信号进行解调，得到直流输出。测试结果表明，该测量电路具有良好的线性，测量精度可以达到2%，灵敏度可以达到3.6V/pF。但该电路不易于小型化集成。

图2基于峰值检测的微电容测量电路框图Wang等设计了一种具有宽温度范围的基于CMOS的微电容测量电路。 电路采用相关双采样方法，Vref为输入参考电压，时钟信号Φ1、Φ2通过控制开关控制电容的充放电从而完成对敏感电容的测量。保持电容Ch1、Ch2用来存储和消除低频噪声及运算放大器的偏置电压。

电路采用结构简单、性能稳定的二阶Σ-Δ调制器来实现高的分辨率，其中电容C3=2C4。测量过程分为两个阶段，当信号Cal置“0”时，电路处于正常工作状态，输出为y；当信号Cal置“1”时，电路处于校准状态，C1和C2位置互换，此时输出为y′。两种状态下的输出信号都包含由时钟反馈回路、电荷注入效应、开关漏电流等产生的噪声，两者相减即可消除这些噪声。

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气体的真空磁导率比灯丝的直徑大许多时，Qg根据随意分子结构的导热被表明为式中α———适度参量；Λ———分子结构的热传导率；d———灯丝直徑；a———灯丝长短；T———灯丝温度；T0———金属材料圆桶的温度；p———气体气体压强。Qs和Qr可以各自表述为式(4-8)意味着电级的导热，在其中S是灯丝的断总面积，κ是固态的热传导率，L是电级的长短。式(4-9)意味着辐射热，σ和ε分别是玻尔兹曼参量和固态辐射率。假如维持T和T0一定，则式(4-8)和式(4-9)为参量。

假如用I20R表明一定量的固态导热和辐射热，则式(4-6)可以表述为I0是灯丝的电流量，持续填补固态导热和辐射热而提供的热能损害。A不是依附气体压强的参量。假如已经知道灯丝的电阻器R、电流量I0及参量A，则可以根据式(4-10)求取气体压强p。热电阻真空计的气体压强检测范围在0.1～300Pa，具备下列优势：(1)构造简易、非常容易生产制造、非常容易实际操作；

工作中温度、工作标准电压较低；(3)测定读值为全气体压强，而且可以完成长距离的连续性准确测量。可是，热电阻真空计具备受温度危害大、读值時间落后、读值因气体类型而异、读值必须校正等缺陷。二、热偶真空计工作中特点热偶真空计是相对性真空计，其工作压力-热偶电势差相匹配值无法用计算方式准确求取，因而，经常在规范自然环境情况下，用肯定真空计或用校正系统软件经校正明确。

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