皮拉尼型真空計(jì)結(jié)構(gòu)組成

真空計(jì)一般分為兩部分：

• 感應(yīng)頭：多為金屬或者玻璃外殼，內(nèi)有感測(cè)真空壓力的燈絲或者其他感溫元件。

• 控制頭：為感應(yīng)頭提供必須的電路和做信號(hào)放大和信號(hào)數(shù)字化的工作。

利用惠斯通電橋 Wheatstone bridge 的補(bǔ)償原理，其中的一燈絲作為該電路的其中一個(gè)電阻。當(dāng)燈絲所在的氣體分子密度改變時(shí)，其熱導(dǎo)率會(huì)有所不同，因此燈絲所表現(xiàn)的溫度也會(huì)不同，間接影響電阻值的大小。固定電壓，固定電流以及固定溫度中以最后一種方法做敏感。值得注意的是，不同氣體的熱導(dǎo)率不同，因此在測(cè)量的時(shí)候要刻度上需要校對(duì)。

• 此行真空計(jì)通過測(cè)量一發(fā)熱體與一接收發(fā)熱體之間的熱傳導(dǎo)程度來判斷氣體的壓力。

• 當(dāng)Kn值（克努森數(shù)）在0.01

• 在低壓力時(shí)，熱的失散可以通過三種途徑，分別是周圍氣體的導(dǎo)熱，熱輻射，以及支柱發(fā)熱體的主干。

• 為了使測(cè)量壓力的精確度提高，因盡可能的避免后兩種的熱量損失。

• 皮拉尼真空計(jì)

• 熱電偶真空計(jì)

• 熱敏電阻真空計(jì)

• 定電流式燈絲的溫度會(huì)隨著真空壓力的變化而變化，由于燈絲為高電阻溫度系數(shù)材料，燈絲的溫度的改變會(huì)導(dǎo)致燈絲電阻值發(fā)生變化，以電阻電橋的感測(cè)方式來測(cè)定電阻的改變就可以證明出真空壓力的變化。 下圖中惠斯通電橋中最右邊有一感測(cè)頭燈絲和一參考感測(cè)頭燈絲。參考感測(cè)頭有著與感測(cè)頭極為相似的構(gòu)造，但其內(nèi)部已抽至相當(dāng)高的真空狀態(tài)并加以密封，并盡可能接近于感測(cè)頭感測(cè)壓力的位置，有著環(huán)境溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?。電橋的另一邊按順序有著一可變電阻R₁和固定電阻R₂。該電橋并聯(lián)與一電源上，并在兩個(gè)感應(yīng)頭間和兩個(gè)電阻間接駁一個(gè)平衡電流表G。 當(dāng)感測(cè)頭內(nèi)的真空壓力改變的時(shí)候，感測(cè)頭燈絲電阻的阻值也會(huì)隨著發(fā)生變化，將會(huì)導(dǎo)致電橋中的平衡電流表的讀數(shù)不在為零而有所變化。此時(shí)可調(diào)整電橋中的可變電阻R₁，使平衡電流表的讀數(shù)重新為零。當(dāng)電源提供的電流恒定時(shí)，由電橋兩段電壓的變化，可以察覺到燈絲電阻的變化，經(jīng)由是黨的轉(zhuǎn)換與校對(duì)工作就可以從跨接在電橋的電壓表讀出真空壓力值。

• 定電壓式當(dāng)感應(yīng)頭里的燈絲上維持一定的電壓時(shí)，燈絲的溫度會(huì)隨真空壓力而發(fā)生變化。以真空壓力變高時(shí)為例，此時(shí)熱傳導(dǎo)帶走的熱能增加，燈絲的溫度會(huì)下降，由于燈絲為高電阻溫度系數(shù)材料，燈絲的溫度變低會(huì)導(dǎo)致燈絲的電阻值上升，當(dāng)燈絲兩段的電壓不發(fā)生變化的時(shí)候，會(huì)使通過燈絲的電流降低，因此電流的減少也就證明出真空壓力增高。反之，當(dāng)真空壓力變低時(shí)，由電流的增加可以證明出真空壓力變低。

不同氣體對(duì)皮拉尼真空計(jì)的影響

因?yàn)闊崃康膫鬟f不僅僅與壓強(qiáng)有相互關(guān)系，同時(shí)與氣體的摩爾量和分子結(jié)構(gòu)有關(guān)系。不同的氣體會(huì)導(dǎo)致壓力測(cè)量時(shí)得出不同的結(jié)果。

在一般情況下，當(dāng)現(xiàn)有的氣體的原子或者分子越大，熱傳導(dǎo)的能力或者效率越低。

• 化學(xué)工業(yè)

• 電子與微電子領(lǐng)域

• 氣相沉積

• 電子束焊接

• 真空冶金

優(yōu)點(diǎn)：

• 較大的測(cè)量范圍

• 較好的重現(xiàn)性

• 制作成本較低，價(jià)格比較合適

• 較快的相應(yīng)時(shí)間

缺點(diǎn)：

• 不同的氣體類型影響測(cè)量精度（通常要以氮?dú)饣蚩諝庑?zhǔn)）

• 測(cè)量對(duì)污染敏感的