壓縮式真空計(jì)靈敏度及測(cè)量范圍

2010-03-24 朱武 合肥工業(yè)大學(xué)

  壓縮式真空計(jì)靈敏度可定義為 dh/dp,即單位壓力變化所對(duì)應(yīng)的水銀液面高度變化。一臺(tái)壓縮式真空計(jì)可以有一個(gè)平方刻度,同時(shí)還可以有幾個(gè)直線刻度。

  對(duì)于平方刻度,由式

  求得靈敏度為

  由上式可看出,平方刻度時(shí)靈敏度與水銀液面高度差h有關(guān),即與被測(cè)壓力有關(guān)。最高靈敏度出現(xiàn)在最小的h值上,即出現(xiàn)在低壓力時(shí)。還可以看出,降低 K可以提高靈敏度,也就是應(yīng)增大玻璃泡的容積V和減小毛細(xì)管的直徑d。

  在使用直線刻度時(shí),壓力由式

  表示,其靈敏度為

  由上式可見,靈敏度與h無關(guān),即在全量程上各點(diǎn)靈敏度都恒定不變。

  靈敏度主要取決于V、d、h等值。若V過大,充填真空計(jì)所需的水銀量就過多,則水銀的重量就可能將玻璃泡壓碎,所以一般合理的V約為500cm3左右;毛細(xì)管直徑d如過小,在水銀下降時(shí)由于表面張力而可能使其停留在毛細(xì)管里,給測(cè)量造成困難,所以一般毛細(xì)管內(nèi)徑最小取d = 0.8mm 左右;水銀面高度差h如果小于1mm,也會(huì)造成較大測(cè)量誤差。因此,壓縮式真空計(jì)靈敏度在(2~5)× 10-3mm /Pa范圍內(nèi)。

壓  縮式真空計(jì)的壓力測(cè)量范圍也取決于V、d、h和毛細(xì)管的總長(zhǎng)度。如取 h = 1mm,毛細(xì)管最長(zhǎng)取100mm,則采用平方刻度測(cè)量的壓力范圍為4個(gè)數(shù)量級(jí),而直線刻度的壓力測(cè)量范圍只有兩個(gè)數(shù)量級(jí)。因此,工作用壓縮式真空計(jì)的測(cè)量范圍為102~ 10-3 Pa。為了擴(kuò)展測(cè)量范圍,可對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì),如測(cè)量高壓力(低真空)的寬量程壓縮式真空計(jì)、旋轉(zhuǎn)式壓縮式真空計(jì)、測(cè)量高真空的油壓縮式真空計(jì),等等。

  圖1所示為旋轉(zhuǎn)式壓縮式真空計(jì)。其操作方便,用平方刻度法測(cè)量。由于結(jié)構(gòu)尺寸較小,毛細(xì)管內(nèi)徑較粗,所以其測(cè)量范圍為102~ 10-1 Pa。在不測(cè)量時(shí)將真空計(jì)水平放置(如圖1-a所示),水銀流入貯存器中,真空計(jì)其余部分與被測(cè)真空系統(tǒng)相通。真空系統(tǒng)被抽空后進(jìn)行測(cè)量時(shí),將真空計(jì)旋轉(zhuǎn)至垂直位置(如圖1-b所示),水銀升到毛細(xì)管內(nèi)。充入真空計(jì)中的水銀量,在垂直位置時(shí)比較毛細(xì)管中的水銀面正好處在測(cè)量毛細(xì)管的內(nèi)部頂端(基準(zhǔn)線處)。

旋轉(zhuǎn)式壓縮式真空計(jì)

a)測(cè)量前水平放置位置  b)測(cè)量時(shí)垂直位置

圖1 旋轉(zhuǎn)式壓縮式真空計(jì)

1—旋轉(zhuǎn)中心   2—水銀

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