U型管真空计的改进形式

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  U型管真空计所能测量的最低压力即其测量下限pmin。当压力p很小时,开式U型管真空计液面差h→p0/(ρg),闭式U型管真空计液面差h→0。这时读液面差数值就有困难了,一般用肉眼所能正确观测的最小液面差约为0.5~1mm,如用水银做工作液,则 pmin =66.5~133Pa。

  另外,开式U型管真空计的读数受环境大气压力的影响;闭式U型管真空计受封闭端内工作液放气的影响,使管内压力增加,给读数带来误差。为了延伸测量下限和减小测量误差,真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为除改用比水银密度小的液体(如油)做工作液外,还可将其结构做些改进。

  1、用密度较小的液体来替换水银。常用的有274硅油、扩散泵油、3号变压器油、硼钨酸镉等。例如用274硅油(它具有饱和蒸气压低、粘度小等特点)来代替水银制成油U型管真空计,这时同样的压力差就会造成较大的液面高度差,其放大倍数由水银和油密度比来决定,这种方法可使测量下限延伸一个数量级左右。

  2、改进闭式U型管真空计的结构。为了减小封闭端管内压力对测量的影响,将其结构改进后如下图所示,在U型管左右两支管间加一个二通阀K。在不测量时,阀K将左右两支管接通,两边液面处于同一高度;在进行测量时,先将两端支管内压力抽到10-1Pa以下,然后转动阀K将左右支管隔断,左支管就变成封闭端。测量过程中随着待测压力p的变化,两边液面高度差h就随之变化,读出h的变化即可算出压力p的数值。这种结构可以减小封闭端因工作液放气给测量带来的误差。

油U型管真空计

图 油U型管真空计

  3、斜置式U型管真空计。如下图所示,液面垂直方向较小的高度差,在倾斜的方向上就出现较大的长度差,待测压力p可由斜管内液柱长度L和倾斜角θ计算出来。

斜罩式U型管真空计

图 斜罩式U型管真空计

  由于垂直大管(工作液贮器)的横截面积A2远远大于斜管的横截面积A1(一般A2/A1 >200),大管内液面的变化可以忽略不计,因此,被测压力可近似地用下式求得

斜罩式U型管真空计

  还有用光干涉方法制成光干涉油微压计,测量范围为1~10-2Pa,准确度达±1.5×10-2

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