電容薄膜真空計是一種絕壓、全壓測量的真空計,原理是把加于電容薄膜上的壓力變化產(chǎn)生膜片間距離的變化,即產(chǎn)生了電容的變化,再通過鑒頻器把電容變化轉(zhuǎn)換成為電流或電壓的變化,組成為輸出信號,所以,它的測量是直接反映了真空壓力的變化值,而且只與壓力有關(guān),與氣體成分無關(guān),即:薄膜真空計是一種直接測量式的、全壓型的真空計。
電容式薄膜真空計原理
根據(jù)彈性薄膜在壓差作用下產(chǎn)生應變而引起電容變化的原理制成的真空計稱為電容式薄膜真空計,它由電容式薄膜規(guī)管(又稱為電容式壓力傳感器)和測量儀器兩部分組成。根據(jù)測量電容的不同方法,儀器結(jié)構(gòu)有偏位法和零位法兩種。零位法是- :種補償法,具有較高的測量精度。目前在計量部門作為低真空副標準真空計的就是采用零位法結(jié)構(gòu)。
圖示出了零位法電容式薄膜真空計的結(jié)構(gòu)原理圖。它由電容式薄膜規(guī)管、測量電橋電路、直流補償電源、低頻振蕩器、低頻放人器、相敏檢波器和指示儀長等組成。
電容式薄膜現(xiàn)管的中間裝者張 金屬彈性膜片,在膜片的側(cè)裝有一個固定 電板,當膜片兩側(cè)的壓差為零時,固定電極與膜片形成“個靜態(tài)電容Co,它與電容C1串聯(lián)后作為測量電橋的條橋臂, 電容C2、C3和C4與Cs的串聯(lián)電容組成其它三條橋臂。
金屬彈性膜片將薄膜真空規(guī)管隔離成兩個室,分別為接波測真空系統(tǒng)的測最室和接高真空系統(tǒng)(pb《10-*Pa)的參考壓力室。在這兩個室的連通管道上。設(shè)置一個高真空閥門7。測量時,先將閥門7打開,用高真空抽氣系統(tǒng)將規(guī)管內(nèi)膜片兩側(cè)的空間抽全參考壓力pbe同時調(diào)節(jié)測量電橋電路,使之平衡,即指示儀衣指零。然后,關(guān)閉閥門7,測量室接通被測真空系統(tǒng)。當被測壓力P》Pb時,由于規(guī)管中的壓力差P1-Pb,膜片發(fā)生應變引起電容Co改變,破壞了測量電橋電路的平衡,
pb一 參考壓力
U一一補償電壓
K一規(guī)管常數(shù), 其值K=Co/d,Co和do分別為固定電極與膜片在平衡狀態(tài)下的靜態(tài)電容和問距。
當p1》po時,測量結(jié)果就是絕對壓力,即
p1=KU? (13)
電容式薄膜真空計測量范圍為10^1~ 10“Pa,其規(guī)管常數(shù)K可通過校準得到。
近年來,電容式薄膜真空計取得了重大進展,新型的雙電容式薄膜真空計的問世,提高了該類真空計的精度,擴展了測量范圍,使其測最下限可達l0^3Pa。
單側(cè)雙電容薄膜真空計具有靈敏度高、氣體的介電常數(shù)不變、壓萬讀數(shù)完全不受氣體成分影響、反應速度快等特點。如將其規(guī)管參考室內(nèi)加置消氣劑并抽至≤l0°5Pa,就可測量zlO”pa的絕對壓力。
薄膜真空計缺點
薄膜真空計也不是沒有缺點的,首先是價格高,國內(nèi)一般是4-6千元,量限低的貴些;進口則1.6—2.5萬元/只左右;其次,國內(nèi)老式的薄膜規(guī)容易零漂,需要經(jīng)常校正,要求高的經(jīng)常校正。主要是技術(shù)陳舊,國內(nèi)材料科學相對落后造成的,溫度穩(wěn)定性不好;還有一個量程跨度小,國內(nèi)的不超過3個數(shù)量級。第三是老式電容規(guī)規(guī)嬌氣,容易壞,用過的度知道,有油污進去很難清洗,要用丙酮,清洗挽救1\3往往會報廢,小量程的2\3會壞
薄膜電容參數(shù)相關(guān)
電容器的電容量就是表征電容器存儲電荷能力的參數(shù),它在數(shù)值上等于極板上存儲的電荷量Q與極板上所加的電壓U之比。
電容上的684用的是數(shù)字計數(shù)法,這種計數(shù)法一般是3位數(shù)字,最左邊的第一位和中間的一位數(shù)字是有效數(shù)字,最右邊的一位數(shù)字是表示倍數(shù),也就是10的多少次方,如果沒有標明單位,一般默認是pF。如果是帶小數(shù)點的數(shù)字,同時沒有標明單位,則單位是uF。
薄膜電容讀法和色環(huán)電阻的讀法類似,三位數(shù)字中前兩位是系數(shù),最后一位是10的指數(shù)。104就是10乘以10的4次方,等于100000pF,也就是100nF。