電容式隔膜真空計的工作原理
電容式隔膜真空計是利用隔膜在氣體分子作用下發生變形而測量壓強的真空計,其基本原理如圖1所示。電容式隔膜真空計內部有兩個空間,隔膜右側連接真空,左側的參照空間可以保持在大氣壓或其他一定的真空度。如果p2 <p1,則隔膜就如圖1所示向右側變形;反之,就向左側變形。隔膜和電極之間處于絕緣狀態,兩者之間的距離隨p2 的變化而改變,從而引起其間的電容變化。反過來,通過測量隔膜和電極之間的電容,就可知隔膜的變形量,繼而推算出壓強。
圖1 電容式隔膜真空計的原理圖
p1 和p2之間的壓強差很小時,隔膜的變形也很小,要精確地測量真空度,需要隔膜更薄。可是,如果兩側壓強差很大,則隔膜可能發生永久變形甚至破損。通常情況下,為了防止隔膜過度變形,在電極和隔膜之間施加直流電壓,通過靜電引力使隔膜不發生變形。通過測量直流電壓值,即可知壓強,這種真空計被稱為單電容隔膜真空計。在隔膜兩側分別設置電極而實現的差動式雙電容隔膜真空計,進一步提高了測量精度和范圍。
隔膜材料通常使用厚度為幾十微米的因科內爾鉻鎳鐵合金(Inconel)。為避免腐蝕氣體的腐蝕,也有使用陶瓷隔膜的產品。
電容式隔膜真空計測量的真空度與氣體成分無關,反應快、重復性高,非常適合于氧氣及油蒸氣等特殊環境的真空測量。