热偶真空计的工作特性及其使用

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1、热偶真空计工作特性

  热偶真空计是相对真空计,其压力-热偶电势对应值难以用计算方法精确求得,因此,常常在标准环境条件下,用绝对真空计或用校准系统经校准确定。在一定的加热电流条件下,配用DL-3型规管的热偶真空计对干燥空气的校准曲线如图4-9和图4-10所示。

DL-3型热偶真空计的校准曲线

图4-9 DL-3型热偶真空计的校准曲线(10~10-1Pa)

DL-3型热偶真空计的校准曲线

图4-10 DL-3型热偶真空计的校准曲线 (102~10Pa)

  由图4-10不难看出,当压力从0.1MPa开始逐步降低(图中未画出)的一段压力范围内,热偶电势E一直在零值附近,其原因是气体分子多,传导走的热量多,因而热丝温度低,热偶电势E亦低,而且此时(λ≤r1)热传导与压力无关,故热偶电势E不变化(少量变化是气体对流引起的)。当压力降至102Pa时,热偶电势E开始增大,这是由于此时气体传导走的热量减少,热丝温度已升高。当压力p继续降低时,热偶电势继续增大,但是越来越缓慢,最后趋于一定值。此后,p再降低,E不再变化,即热偶真空计已达到其测量极限,这个极限为其测量下限,约为10-1Pa。

  为了使用上的方便,通常按照p—E校准曲线将毫伏计的刻度改成真空度。用这样刻度的真空计测量时,可直接读出真空度,再也不需要根据测得的p-E校准曲线查被测真空度。

2、气体种类的影响

  热偶真空计对不同气体的测量结果是不同的,真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为这是由于不同气体分子的导热系数不同引起的。但各种气体的p-E校准曲线形状都类同,因此,在测量不同气体的压力时,可根据干燥空气(或氮气)刻度的压力读数,再乘以相应的被测气体相对灵敏度,就可得到该气体的实际压力,即

热偶真空计的工作特性及其使用

  通常以干燥空气(或氮气)的相对灵敏度为1,其他一些常用的气体和蒸气的相对灵敏度如表4-2所示。相对灵敏度表明了气体热传导的性质。从表可知,对于气体分子中具有相同原子数的气体或蒸气,其相对灵敏度Sr随分子量的增大而增大。

表4-2 一些气体与蒸气的相对灵敏度

一些气体与蒸气的相对灵敏度

3、热偶规管加热电流的确定

  由于制造热偶规管所用的材料及工艺等原因,每个规管的加热电流均不相同;在使用过程中也会因规管“老化”使得加热电流变大;此外,不同测量范围的加热电流也有差异。因此,真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为在使用热偶计时,应按不同的量程确定规管的加热电流。

  ①10~10-1Pa量程:规管须垂直倒置,在真空度优于10-2Pa时调定加热电流(此时热电势为10mV,即满刻度),其加热电流可调节范围为95~150mA。

  ②102~10Pa量程:规管须垂直倒置,在0.1MPa时调定加热电流,其加热电流可调节范围为175~300mA或以上。

  热偶计规管的结构较电阻式规管复杂一些,但p-E校准曲线受外界温度的影响较小。

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