电容式薄膜真空计的结构及工作原理

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Penning真空计

Penning真空计

书山有路勤为径,学海无涯苦作舟Penning 真空计Penning 真空计是利用真空中的放电现象,测量中高真空领域的温度计,测量性稳定,耐用性久为其特点。

Penning 真空计构造原理Penning 真空计利用Penning 放电现象。

通常而言,冷阴极放出的电子比热阴极少。

单纯在阴阳两极间加电压,假如压力低于0.1Pa 则不会持续放电。

为了增加电子飞行距离,从外部加磁场,这样可使在更低的压力下也可放电。

检测部如图所示,主要构造为圆筒形(或园环形)阳极。

圆板状的阴极和永久磁铁构成。

磁力线和电极的中心轴平行设置。

阳极电压2~3kV,磁场强度约1000G。

从阴极放出的电子受洛仑兹力而做螺旋运动。

同时,轴方向的空间电压如图C 所示。

电子被控制在势井内,于两侧的阴极之间做往返运动。

实际上的电子运动要比这种估算复杂得多。

但是,螺旋运动和往返运动使得电子的飞行距离大幅度增长。

电子最终会被阳极捕捉,但是在被捕捉之前多次和气体分子碰撞,在两阴极之间产生等离子体状态。

等离子体中的电子和阳极放出的电子一样会做螺旋运动和往返运动,但离子因为质量较大,螺旋运动半径较大,而且在高电位空间产生,短时间内被阴极捕捉。

Penning 放电可在0.1Pa 的压力下发生。

假设电子的数量和气体压力无关,在阴极被捕捉到的离子数量(单位时间发生电离的次数=电流),则与压力及气体分子的电离断面积成正比例。

假如知道离子电流和压力的比例系数,则可知道压力值。

电离断面积依气体分子而变化,比例系数也会因气体分子而变。

市场上的真空计通常以干燥空气或氮气为标准测出比例系数。

薄膜电容器工作原理

薄膜电容器工作原理

薄膜电容器工作原理
薄膜电容器是一种常用的电子元件,具有较高的电容值和稳定的工作性能。

其工作原理主要是基于电容的存储和放电过程。

薄膜电容器的结构由两块导电层之间夹有一层薄膜介质组成。

导电层通常由金属薄膜或导电涂层制成,而薄膜介质可以是氧化铝、聚酯膜等。

两块导电层分别连接到电路中,形成电容器的两个极板。

当外加电压施加到薄膜电容器的两极板上时,正极板上的导电层会带有正电荷,而负极板上的导电层会带有负电荷。

这时,二者之间就会形成一个由薄膜介质隔开的电场。

当电容器的极板上的电压达到一定值时,电场会使薄膜介质的分子发生有序排列,使其具有较高的电容值。

此时,电容器可以存储电荷,并将电场的能量转化为电势能。

而当外加电压被切断或改变极性时,电容器中的电荷会开始放电。

电场作用下,薄膜介质上的电荷开始重新排列,并释放储存的能量。

放电过程中,电容器会向电路释放出一定的电荷,并使电压逐渐降低,直到电容器完全放电。

薄膜电容器的工作原理可以通过调节电压和薄膜介质的选材来实现不同的电容值和工作特性。

同时,由于其独特的结构和性能,薄膜电容器广泛应用于电子设备、通信系统、自动控制等领域。

真空计工作原理

真空计工作原理

真空计工作原理
真空计是一种用于测量系统中真空程度的仪器。

它的工作原理基于压力对力的测量。

真空计的基本结构包括一个可移动的弯曲金属片或膜片,以及与金属片相连的杠杆和弹簧。

金属片的一侧暴露在待测真空环境中,另一侧通过杠杆与弹簧相连,并与一个指针或电信号输出器相连。

当金属片的一侧暴露在待测环境中时,真空环境中的分子撞击金属片表面,施加压力。

这些压力将通过金属片传递给与之相连的弹簧和杠杆。

弹簧的弹性使得金属片和杠杆恢复到一个平衡位置。

由于不同真空下的压力不同,因此金属片的平衡位置也会不同。

这个平衡位置的变化可以通过指针或电信号输出器来测量和显示。

通过校准和刻度,我们可以将金属片平衡位置的变化转化为真空程度的数值。

真空计可以通过测量不同真空下的金属片平衡位置的变化来确定系统中的真空程度。

电容式薄膜真空计的工作原理

电容式薄膜真空计的工作原理

电容式薄膜真空计的工作原理
2、C3和C4与C5的串联电容组成其它三条桥臂。

金属弹性膜片将薄膜真空规管隔离成两个室,分别为接被测真空系统的测量室和接高真空系统(pb<10-3Pa)的参考压力室。

在这两个室的连通管道上设置一个高真空阀门7。

测量时,先将阀门7打开,用高真空抽气系统将规管内膜片两侧的空间抽至参考压力pb。

同时调节测量电桥电路,使之平衡,即指示仪表指零。

然后,关闭阀门7,测量室接通被测真空系统。

当被测压力Pl>Pb时,由于规管中的压力差p1-pb,膜片发生应变引起电容C0改变,破坏了测量电桥电路的平衡,指示仪表上亦有相应的指示。

调节直流补偿电源电压对电容C0充电,使其静电力与压差相等,此时,电桥电路重新达到平衡,指示仪表又重新指零。

根据补偿电压的大小,就能得出被测压力p1,故有p1-pb=KU2 (12)式中p1被测压力pb参考压力U补偿电压K规管常数,其值K=Co/d0,Co和d0分别为固定电极与膜片在平衡状态下的静态电容和间距。

当p1》p0时,测量结果就是绝对压力,即p1=KU2 (13)电容式薄膜真空计测量范围为10-1~101Pa,其规管常数K可通过校准得到。

近年来,电容式薄膜真空计取得了重大进展,新型的双电容式薄膜真空计的问世,提高了该类真空计的精度,扩展了测量范围,使其测量下限可达lO-3Pa。

单侧双电容薄膜真空计具有灵敏度高、气体的介电常数不变、压力读数完全不受气体成分影响、反应速度快等特点。


将其规管参考室内加置消气剂并抽至≤lO-5Pa,就可测量≥lO-3pa的绝对压力。

薄膜真空规原理

薄膜真空规原理

薄膜真空规原理
薄膜真空规是一种常用于测量微小尺寸的工具,主要基于膜片的形变来进行测量。

其原理如下:
1. 背压法原理:薄膜真空规的传感器膜片上设有一定的背压,背压由压力波动引起的膜片形变被感应出来,并通过电阻应变片或压阻传感器转化为电信号进行测量。

2. 差压法原理:薄膜真空规的传感器膜片与参考膜片组成一个气密腔室,在腔室两侧存在不同的压力差。

当被测气体压力变化时,腔室内压力差引起传感器膜片形变,形变量与压力差成正比,通过电容或电感变化来测量。

3. 电容法原理:薄膜真空规的传感器膜片作为一极板,与参考极板组成一电容结构,当被测气体压力变化时,传感器膜片形变导致电容值的变化,通过测量电容值的变化来确定压力值。

4. 压阻法原理:薄膜真空规的传感器膜片本身具有一定的电阻,当被测气体压力变化时,膜片形变导致电阻值的变化,通过测量电阻值的变化来确定压力值。

需要注意的是,薄膜真空规的测量范围一般较窄,通常适用于微小尺寸的测量,如薄膜的粗糙度、薄膜宽度等。

同时,在测量过程中还需要考虑环境温度、湿度等因素对测量值的影响。

电容薄膜真空计及其相关技术研究

电容薄膜真空计及其相关技术研究

电容薄膜真空计及其相关技术研究电容薄膜真空计及其相关技术研究摘要:电容薄膜真空计是一种常见的真空度测量仪器。

本文从电容薄膜真空计的原理、结构和应用方面展开讨论,并探讨了薄膜材料、传感器设计和测量精度的相关研究进展。

研究表明,电容薄膜真空计在多个领域中具有广泛的应用前景。

一、引言随着科技的进步,真空技术在各个领域的应用越来越广泛。

而真空度作为衡量真空状态的重要指标之一,对于科学研究、工业控制和生产过程中的质量控制具有重要意义。

电容薄膜真空计作为一种常见的真空度测量方法,具有简单、精确、可靠等特点,在很多领域得到了广泛应用。

二、电容薄膜真空计的原理与结构电容薄膜真空计基于电容原理进行真空度测量。

其基本结构包括两个电极,一膜一极板,膜材料处于极板之间并形成一个腔体。

当腔体内真空度不同时,极板之间的电容值会发生变化,从而可以测量真空度的改变。

三、薄膜材料的选择与设计薄膜材料的选择直接影响电容薄膜真空计的性能。

常用的薄膜材料包括金属薄膜、氧化物薄膜和氮化物薄膜等。

金属薄膜具有良好的导电性能和稳定性,但其容易受到氧化的影响,因此需要采取保护措施。

氧化物薄膜则具有较高的介电常数和稳定性,但其制备过程较为复杂。

氮化物薄膜具有良好的绝缘性能和稳定性,但其制备技术仍需进一步改进。

在薄膜的传感器设计方面,需要考虑薄膜的稳定性、灵敏度和响应时间等因素。

通过优化电极的结构和尺寸,可以提高电容薄膜真空计的性能。

四、电容薄膜真空计的应用电容薄膜真空计广泛应用于航空航天、电子器件、半导体制造和高真空环境等领域。

在航空航天领域,电容薄膜真空计可以用于飞行器推进系统的真空度监测。

在电子器件制造中,电容薄膜真空计可用于监测真空接触度和排气效果等。

在高真空环境中,电容薄膜真空计可用于真空镀膜和真空封装等工艺的控制。

五、电容薄膜真空计研究的进展与挑战目前,电容薄膜真空计在材料选择、结构设计和测量精度等方面仍存在一些挑战。

薄膜材料的稳定性和制备技术需要进一步提高,以满足不同应用领域的需求。

电容式薄膜真空压力传感器设计

电容式薄膜真空压力传感器设计

电容 式 薄 膜 真 空压 力传 感 器 设 计
王 凡, 崔 宏敏 ,宗义仲 , 王 文博
( 中国电子科技集 团公 司 第 四十九研究所 。 黑龙江 哈尔滨 1 5 0 0 0 1 )

要 :为 了满足在工程型号上 的使用要求 , 解决真 空压力传感器 敏感探头壳体 与传感器壳 体隔 离绝缘
v a c u u m p r e s s u r e s e n s o r , s o l v e p r o b l e ms o f i n s u l a t i o n i s o l a t i o n b e t w e e n s e n s i t i v e p r o b e c a s e a n d s e n s o r c a s e ,
p e r f o r me d i n m e a s u r i n g p r e s s u r e r a n g e o f ( 0 . 1 —1 0 0 ) P a , 0 . 2% F S m e a s u r e men t p r e c i s i o n i s a c h i e v e d .
1 传 感 器 总体 设 计
段, 也是我 国深空探 测工程 的发展方 向和 目标 。在未来 几
十年 , 我 国将对火星进行深入 的探测活动 , 这就对真空压力 的测量提出 了新 的要求 E l i 。 目前 , 在现 有 的真 空计 中 , 如 热偶效应原理和热 电阻效 应原 理的真空 计非线性 较大 , 一
De s i g n o f c a p a c i t i v e t h i n il f m v a c u u m pr e s s ur e s e ns o r

电容薄膜真空计使用条件

电容薄膜真空计使用条件

电容薄膜真空计使用条件
电容薄膜真空计是一种常用的真空计,它基于电容的原理测量真空度。

其使用条件主要有以下几点:
1. 清洁度高:电容薄膜真空计在使用前需要保持清洁干燥,避免其表
面有油污等杂质影响测量结果。

同时,在使用过程中也需要注意保持
环境的清洁,防止空气中的灰尘、颗粒等物质附在电容薄膜上。

2. 环境温度控制:电容薄膜真空计的电容器是通过电容片组成的,其
在不同的温度下会产生不同的电容值,因此在使用时需要保持温度的
稳定性,避免由于温度变化导致误差的产生。

3. 高真空环境:电容薄膜真空计的测量范围通常在10^-3 ~ 10^-10 Pa之间,因此需要在真空环境下进行测量,避免空气分子的影响。

4. 测量范围校准:电容薄膜真空计的测量范围需要在使用前进行校准,以保证其测量结果的准确性。

同时,在长期使用过程中也需要进行定
期校准,避免误差的积累。

总之,电容薄膜真空计需要在干燥清洁、温度稳定、高真空环境下进
行使用,并进行定期校准,以保证其测量结果的准确性。

电容薄膜真空计用金属膜片电容传感器设计

电容薄膜真空计用金属膜片电容传感器设计

开发设计电容薄膜真空计用金属膜片电容传感器设计侯少毅胡强卫红陈浩(季华实验室,广东佛山528251)摘要:金属膜片电容传感器是高精度电容薄膜真空计的关键部分。

为满足其国产化需求,以国内研发的某镍基合金膜片材料为基础,研究电容薄膜真空计用金属膜片电容传感器。

首先,基于通用有限元分析软件,建立金属膜片电容传感器中感应膜片的计算模型;然后,采用非线性大挠度理论对不同预应力下的感应膜片变形进行计算,并与理论计算结果进行对比,对比结果表明,该计算模型具有较高精度;最后,分析预应力与感应膜片非线性误差关系,并对影响电容薄膜真空计测量特性的预应力、感应膜片与固定极板的初始极距等关键参数进行设计,以满足高精度真空测量的要求。

关键词:电容薄膜真空计;感应膜片;预应力;初始极距中图分类号:TB771文献标识码:A文章编号:1674-2605(2021)03-0007-05 DOI:10.3969/j.issn.1674-2605.2021.03.0070引言电容薄膜真空计作为一种直接测量式、全压型的真空计,具有灵敏度高、功耗低、稳定性好、精度高等特点[1],且测量结果与气体成分和种类无关,在真空行业应用广泛,已成为半导体、航天、核工业等领域的重要仪表。

由感应膜片、固定极板及电信号处理电路等组成的金属膜片电容传感器是电容薄膜真空计的核心部件。

其中感应膜片的非线性误差、感应膜片与固定极板的极距,直接关系到真空计测量的准确性和灵敏度等性能参数。

高精度电容薄膜真空计长期被国外垄断,感应膜片关键材料主要依赖进口。

为助其国产化,本文以国内研发的某镍基合金膜片材料为基础,根据金属膜片电容传感器感应膜片的厚度和直径参数,采用通用有限元分析软件对其变形及应力进行仿真计算,研究不同预应力下感应膜片的线性度误差,设计感应膜片预应力;综合分析该预应力下感应膜片的变形及应力强度,针对影响真空计测量特性的金属膜片电容传感器的感应膜片与固定极板的初始极距等关键参数进行优化设计,以满足测量范围为1.13Pa~1300Pa的电容薄膜真空计需求。

薄膜电容真空规

薄膜电容真空规

薄膜电容真空规
薄膜电容真空规是一种用于测量非常小的气体压力的高精度压力传感器。

它采用薄膜电容技术来测量气体压力,同时还能在高真空环境中运行。

因此,它在高科技工业领域中被广泛应用,例如半导体、光学、航空航天和化学制造等领域。

薄膜电容真空规由一个测量元件和一台读数装置组成。

测量元件通常由两个平行的薄膜电极组成,它们之间有一小空隙。

当气体进入这个空隙,它会压缩电容器中的气体,由此产生电容值的变化。

读数装置可将这个电容值转换为相应的压力值。

薄膜电容真空规的优势在于高精度、高灵敏度、低漂移和易于维护。

它的精度通常在0.1%到1%之间,甚至可以达到0.01%。

它的灵敏度也非常高,可测量从大气压力到下面几个亿分之一毫巴(billionth of a millibar)的范围。

由于它采用薄膜电容技术,因此在使用过程中没有机械接触,不容易受到磨损或者氧化,所以漂移非常小,并且结构简单,容易维护。

但与之相对的,在高温、高辐射、强磁场等特殊环境下,薄膜电容真空规也存在一些局限性。

因为这些环境会对传感器的性能产生干扰或者损坏,对于这种情况,需要选择适当的压力传感器,甚至使用更精密的传感器来进行测量。

总之,薄膜电容真空规在高科技领域中扮演着重要的角色。

它能够提供高精度、高灵敏度、无漂移和易于维护的气体压力测量,使其成为一种非常有用的工具。

薄膜电容真空计的工作原理

薄膜电容真空计的工作原理

薄膜电容真空计的工作原理薄膜电容真空计是一种常用于测量真空度的仪器,它利用薄膜电容的变化来反映真空度的变化。

本文将从工作原理的角度来介绍薄膜电容真空计的工作原理。

薄膜电容真空计可以分为两部分,一部分是真空度传感器,另一部分是电子测量电路。

真空度传感器是由薄膜电容和金属电极组成的。

当真空度发生变化时,薄膜电容会相应地发生变化,从而改变电容的大小。

电子测量电路则可以测量电容的变化,并将其转化为相应的电信号输出。

薄膜电容真空计的工作原理可以简单地描述为以下几个步骤:1. 薄膜电容的选择:薄膜电容是薄膜电容真空计的核心部件,其材料的选择对仪器的性能有重要影响。

常用的材料有金属薄膜、氧化物薄膜等。

选用合适的薄膜材料可以提高仪器的灵敏度和稳定性。

2. 真空度变化的感应:当薄膜电容与金属电极之间的间隙中存在气体时,气体分子会与薄膜电容表面发生碰撞,导致电容的变化。

当气体分子较少时,电容的变化较小;当气体分子较多时,电容的变化较大。

因此,薄膜电容的变化可以用来反映真空度的变化。

3. 电容变化的测量:电子测量电路通过测量电容的变化来获得真空度的信息。

一般采用电桥测量的方法,将薄膜电容与其他电容组成电桥电路,通过调节电桥电路的平衡来测量电容的变化。

当电容发生变化时,电桥电路会产生一个电压信号,该信号与电容的变化成正比。

通过放大和处理电压信号,可以得到真空度的准确测量值。

薄膜电容真空计的工作原理基于薄膜电容的变化与真空度的关系,其优点是灵敏度高、测量范围广、响应速度快等。

同时,薄膜电容真空计也存在一些限制,如在较高真空度下的精确测量、对气体成分的敏感性等。

薄膜电容真空计是一种常用的真空度测量仪器,其工作原理基于薄膜电容的变化。

通过测量电容的变化,可以获得真空度的准确测量值。

薄膜电容真空计在科学研究、工业生产等领域具有广泛的应用前景。

电容式真空计

电容式真空计

电容式真空计
电容式真空计是一种常用的真空度测试仪器,它通过测量电容器的电容值来判断被测物体的真空度。

电容式真空计具有精度高、响应速度快、使用方便等优点,因此在许多领域得到了广泛应用。

电容式真空计的工作原理是利用电容器的电容值与两极板之间的距离成反比的关系,当两极板之间的距离发生变化时,电容值也会发生相应的变化。

在真空环境下,两极板之间的距离会随着气压的变化而发生微小的变化,因此可以通过测量电容值的变化来判断被测物体的真空度。

电容式真空计的优点之一是精度高。

由于电容值与两极板之间的距离成反比,因此只要能够精确测量两极板之间的距离,就能够得到非常精确的电容值。

此外,电容式真空计还可以通过校准来提高精度,使其更加准确地反映被测物体的真空度。

另一个优点是响应速度快。

电容式真空计的响应速度可以达到毫秒级别,因此可以快速地反映被测物体的真空度变化。

这对于需要实时监测真空度的应用场合非常重要,例如在半导体制造过程中需要实时监测真空度,以确保产品质量。

此外,电容式真空计还具有使用方便的优点。

它通常采用数字显示,操作简单,不需要复杂的调试和校准过程。

同时,由于其结构简单,维护成本也比较低,因此在实际应用中也比较经济实用。

总之,电容式真空计是一种精度高、响应速度快、使用方便的真空度测试仪器,具有广泛的应用前景。

在未来,随着科技的不断发展和应用领域的不断扩大,电容式真空计将会得到更加广泛的应用和发展。

薄膜电容真空规

薄膜电容真空规

薄膜电容真空规
薄膜电容真空规是一种用于测量长度、直径、深度等尺寸的高精度测量工具。

它的工作原理是利用电容原理,通过测量电容值的变化来确定被测物体的尺寸。

薄膜电容真空规的主要特点是精度高、稳定性好、使用寿命长等。

薄膜电容真空规的主要组成部分包括电容传感器、信号处理器、显示器等。

其中,电容传感器是测量长度的核心部件,它由两个平行的金属薄膜组成,当被测物体靠近电容传感器时,两个金属薄膜之间的电容值会发生变化,信号处理器会将这个变化转化为数字信号,通过显示器显示出来。

薄膜电容真空规的精度主要取决于电容传感器的制造工艺和信号处理器的精度。

目前,国内外的薄膜电容真空规制造商都在不断提高产品的精度和稳定性,以满足不同行业的需求。

例如,在航空航天、汽车制造、机械加工等领域,薄膜电容真空规被广泛应用于高精度测量。

除了精度和稳定性外,薄膜电容真空规还具有使用寿命长的优点。

由于其核心部件——电容传感器采用金属薄膜制造,因此具有较高的耐磨性和耐腐蚀性,可以在恶劣的工作环境下长时间使用。

薄膜电容真空规是一种高精度、稳定性好、使用寿命长的测量工具,被广泛应用于各个领域。

随着科技的不断进步,薄膜电容真空规的
精度和稳定性还将不断提高,为各行各业的生产和研发提供更加精准的测量手段。

真空计原理

真空计原理

真空计原理
真空计是一种常用的物理实验仪器,它利用气体压力与容器体积之间的关系来测量气体的压力。

具体原理如下:
1.假设真空计中的气体是理想气体,其压力与体积满足以下关系式:
P × V = nRT
其中,P为气体的压力,V为气体所在容器的体积,n为气体的摩尔数,R为气体常数,T为气体的温度。

2.在真空计中,通过改变容器的体积,使得气体的压力发生变化。

当气体的摩尔数、温度等参数不变时,可以推导出以下关系式:
ΔP × V = P0 × ΔV
其中,ΔP为压力的变化值,ΔV为容器体积的变化值,P0为初始状态下的压力。

3.根据上述关系式,可以计算得到气体的压力:
P = (P0 × V0) / V
其中,V0为初始状态下的容器体积。

4.为了测量气体的压力,可以通过改变容器的体积,利用测量压力差的方法计算出压力的变化值ΔP,再根据上述的计算公式得到气体的压力。

综上所述,真空计的原理是利用气体压力与容器体积之间的关
系来测量气体的压力。

通过改变容器体积,测量压力差,再结合上述的计算公式,可以得到气体的压力。

薄膜真空规原理

薄膜真空规原理

薄膜真空规原理一、引言薄膜真空规是一种常用的压力测量仪器,广泛应用于科学研究、工业生产等领域。

其工作原理是基于薄膜的力学性质和真空规的构造特点。

本文将详细介绍薄膜真空规的原理及其应用。

二、薄膜真空规的结构和工作原理薄膜真空规由薄膜、压力传感器和电子测量系统组成。

其中,薄膜是真空规的核心部件,起到承受被测压力和转换为电信号的作用。

1. 薄膜材料薄膜通常采用高强度、高灵敏度的金属材料,如不锈钢、钛合金等。

这种材料具有良好的抗腐蚀性能和机械强度,能够适应复杂的工作环境。

2. 薄膜的工作原理薄膜真空规的薄膜被固定在一个密封的腔室内。

当外界施加压力时,薄膜受力变形,使腔室内部的气压发生变化。

这个变化通过压力传感器转换为电信号,经过电子测量系统处理后得到所需的压力数值。

三、薄膜真空规的工作特点1. 高精度薄膜真空规具有很高的测量精度,通常可达到0.1%或更高。

这使得它在需要精确测量压力的场合得到广泛应用,如半导体制造、真空技术研究等。

2. 宽测量范围薄膜真空规的测量范围通常从10^-6 Pa到10^5 Pa,能够满足不同场合的测量需求。

3. 快速响应薄膜真空规具有快速的响应速度,可以实时监测被测系统的压力变化。

这对于一些需要实时控制的过程非常重要,如真空冷冻干燥设备中的气压调节。

4. 耐腐蚀薄膜真空规使用的材料具有良好的耐腐蚀性能,可以适应各种复杂的工作环境。

这使得它在化学工业等腐蚀性气体环境中得到广泛应用。

四、薄膜真空规的应用1. 半导体制造在半导体制造过程中,精确的压力控制对于保证产品质量至关重要。

薄膜真空规可以实时监测和控制真空设备中的气压,确保制造过程的稳定性和可靠性。

2. 真空技术研究真空技术在科学研究中起着重要作用。

薄膜真空规可以提供精确的压力测量,用于真空系统的监测和调节,为科学家们提供准确的实验环境。

3. 工业生产在一些需要精确控制压力的工业生产中,薄膜真空规也扮演着重要角色。

例如,在石油化工生产中,薄膜真空规用于监测反应器中的气压,确保生产过程的安全性和效率。

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书山有路勤为径,学海无涯苦作舟
电容式薄膜真空计的结构及工作原理
根据弹性薄膜在压差作用下产生形变而引起电容变化的原理制成的真
空计称为电容薄膜真空计。

它由电容式薄膜规管(又称为电容式压力传感器)
和测量仪器两部分组成。

根据测量电容的不同方法,仪器结构有偏位法和零位
法两种。

零位法是一种补偿法,具有较高的测量精度。

目前在计量部门作为低
真空副标准真空计的就是采用零位法结构。

如下电容式薄膜规管的中间装着一张金属弹性膜片,在膜片的一侧装有
一个固定电极,当膜片两侧的压差为零时,固定电极与膜片形成一个静态电容
C0,它与电容C1 串联后作为测量电桥的一条桥臂,电容C2、C3、C4 与C5 的串联组成其他三条桥臂。

金属弹性膜片将薄膜真空计隔离成两个室,分别为接被测真空系统的测
量室和接高真空系统(pb 小于10-3Pa)的参考压力室。

在这两个室的连通管道上设置一个高真空阀门7。

测量时,先将阀门7 打开,用高真空抽气系统将规管内膜片两侧的空间抽至参考压力pb,同时调节测量电桥电路,使之平衡,即指示仪表指零。

然后,关闭阀门7,测量室接通被测真空系统。

当被测压力p1 pb 时,由于规管中的压力差p1-pb,膜片发生应变引起电容C0 改变,破坏了测量电桥电路的平衡,指示仪表上亦有相应的指示。

调节直流补偿电源电压对电容C0 充电,使其静电力与压差相等,此时,电桥电路重新达到平衡,指示仪表又重新
指零。

根据补偿电压的大小,就能得出被测压力p1,故有
式中:p1 被测压力;
pb 参考压力;。

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