ZJ5410 型復合真空計可進行10⁵ Pa~10^-1 Pa 寬量程測試。為ZJ-54D 熱偶規(guī)管研制了配套的擴流恒流源，同時又為ZJ-10 電離規(guī)管研制了由SM89C52 單片機和開關電源模塊TOPSwitch 相結(jié)合的配套電源，本電源是一款新型寬量程復合真空計電源。本計充分發(fā)揮了單片機實時性好，容易擴展，運算速度快等功能，實現(xiàn)了熱偶計壓力值擬合曲線浮點運算，液晶屏多數(shù)據(jù)信息同時顯示，真空度動態(tài)顯示，真空度長時間記錄和曲線顯示等功能。

　　隨著現(xiàn)代科學技術的進步，真空技術的應用越來越廣泛。同時真空測量技術顯得越來越重要，對真空計的要求也越來越高。目前在用的真空計大多已不適應新工藝的要求，尤其是在厚膜鍍膜過程中，國內(nèi)生產(chǎn)的真空計滿足不了特殊真空設備需要。通過對市場上INFICON、瓦里安和萊寶等品牌真空計的研究，我們研制了適應我們需要的ZJ5410 型寬量程復合真空計，其外型如圖1 所示。

圖1 ZJ5410 型寬量程復合真空計外形圖

1、ZJ5410 型寬量程復合真空計的組成和特點

　　ZJ5410 型寬量程復合真空計由ZJ-54D 型熱偶真空規(guī)管和ZJ-10 型電離真空規(guī)管及配套電源組成。在這款配套電源中，熱偶加熱部分仍采用定流方式加熱，但與一般的定流方式又有所不同。首先我們測得了ZJ-54D 型規(guī)管上限擴展的標準曲線，并在此曲線的基礎上研制了可擴流的恒流源，使該計的測量范圍與通常的單一恒流源熱偶真空計相比有了很大提高。通常的熱偶真空計測量范圍是從300 Pa~0.1 Pa，這款真空計測量范圍擴展到10⁵ Pa~0.1 Pa。電離計電源的設計參考了國外新型電離計電源。在單片機的控制下實現(xiàn)了離子流放大器量程的自動轉(zhuǎn)換，穩(wěn)發(fā)電流的自動切換，陰極電源采用了開關電源作為激勵電源，配備了液晶屏做為顯示窗口，使該計實現(xiàn)了智能化人性化。該計原理框圖如圖2 所示：

圖2 ZJ5410 型寬量程復合真空計電源原理框圖

2、熱偶計部分

　　2.1、熱偶規(guī)管ZJ-54D 的原理及上限的擴展

　　熱偶真空規(guī)管測量的基本原理是依據(jù)分子平均自由程長于特征尺寸時，氣體熱傳導與真空度存在的相關性。規(guī)管的基本結(jié)構如圖2 中的ZJ-54D 所示：其中F 為加熱絲，J 為由兩種不同金屬組成的一支小熱電偶，O 為結(jié)點。當熱絲通過一定的電流時，使其結(jié)點溫度高于周圍氣體和規(guī)管外殼溫度，熱絲與規(guī)管外殼間便可發(fā)生氣體熱傳導現(xiàn)象。當達到熱平衡時，熱絲的結(jié)點溫度與氣體熱傳導有關，通過熱電偶測得結(jié)點溫度輸出一電壓信號，此電壓信號即對應一定的壓力。如果將規(guī)管預先用一定的方法進行了校準，便可反過來由熱絲的溫度來確定壓力。通過這一相關現(xiàn)象規(guī)管生產(chǎn)廠給出了加熱電流在30 mA 條件下，300 Pa~0.1 Pa 的標準曲線對照表，即表1。

　　如按表1 生產(chǎn)通常的定流型熱偶真空計，其測量范圍只能測得300 Pa~0.1 Pa。為了使ZJ-54D型熱偶規(guī)管能測得更寬的壓力范圍，有些電源生產(chǎn)廠采用了定溫式電源，即保持熱絲溫度不變，當被測量的壓力發(fā)生變化時，加熱電源要隨之改變加熱功率使之熱絲保持原來預定的溫度，同時測量線路通過測量變化的加熱功率來測得相對應的壓力。定溫式電源能夠得到量程的擴展，但是電子線路比較復雜，生產(chǎn)和維護成本要比定流式電源高很多。我們?nèi)圆捎靡?guī)管生產(chǎn)廠推薦的定流方式，通過擴流方法使測量范圍得到大幅度提高。

表1 加熱電流為30 mA 時ZJ-54D 熱偶規(guī)管標準曲線對照表

5、結(jié)論

　　該計經(jīng)過在多種鍍膜機和真空電爐上長時間運行中均保持良好的運行狀態(tài)，性能穩(wěn)定可靠。通常單片機比較怕強電磁場的干擾，由于我們預先在單片機的軟硬件兩方面都采取了相應的抗干擾措施，使該計抑制住了內(nèi)部開關電源的干擾的同時也經(jīng)受住了外部較強電磁場的干擾。該計簡便的人機對話模式為使用者提供了方便的操作。該計壓力上限量程的擴展性能、壓力值的長時間連續(xù)記錄功能、液晶屏多項目的同時顯示和曲線顯示等功能滿足了目前特殊真空設備的需要。