常用真空计的测量范围

常用真空计的测量范围及其性能
李苹平
(合肥华瑞真空科技有限公司)
介绍几种测量范围为10-8～105Pa的常用真空计，其应用十分广泛，性能较好，价格较低。

热阴极电离真空计、冷阴极电离真空计（可测量超高、高真空）、电容薄膜真空计、热电偶真空计、电阻真空计及压缩式真空计、压敏（压力敏感元件）电阻真空计。

本文仅介绍应用广泛性能较好且价格较低的几种真空计，测量范围参见图1。

1 电离真空计
电离真空计的离子流与压强关系为线性关系（直接测量参数与所需测量参数之间为线性关系，可作为直观仪表），规管（测量元件）测量上限由规管非线性不超过20％所对应的压强确定，测量下限由规管本底压强示值的10倍确定[2]。

（在非线性不超过20%时，可近似为线性测量）
电离计总的测量范围为10-8～102Pa，一般说来，每一种结构的规管只能覆盖一部分。

（每一种结构的规管产生的离子流与压强在一定范围内成线性相关）BA计收集极做成针状，它的X光本底电流小，因而下限可达10-8Pa，是一种超高真空计。

它的上限为10-1Pa，灯丝是钨丝。

DL-2型真空规管在上世纪50年代在我国生产，它是高真空规管，测量范围是lO-5～10-1Pa，钨灯丝。

钨灯丝在高压强易氧化而烧断，规管在10-1Pa工作寿命约1个星期。

因而上限不能超过10-1Pa。

70年代研制了DL-5型中真空规管[3]。

它的测量范围是10-4～10 Pa。

该规管在国内首先用敷氧化钇铱丝作灯丝，可以在高压强工作。

高压强规管的几何尺寸要小，以减小电子在行程中与气体分子碰撞。

后来有人做出_DL-8型规管，它的几何尺寸比DL-5更小，上限可达100 Pa。

热阴极电离计在压强大于10 Pa时使用不太合适（测量元件在高压强下易氧化而烧断）。

在高压强时发射电流应减小。

上世纪80年代，用敷氧化钇铱丝代替BA计中的钨丝做出DL-7型BA
计规管[4]。

它的测量范围是5×lO-8～10-1 Pa，与钨丝的BA计相比，它更适合在较高压强下工作。

同在80年代，有人将敷氧化钇铱丝代替DL-2型规管中的钨丝，做成DL-9型规管[5]，使上限压强扩展一个数量级，测量范围为10-5～1 Pa。

在研究吸气剂性能时，应在小发射电流下工作，以减小电离计的吸气效应。

在有害气氛下工作用小发射电流可以延长灯丝寿命。

电离计的误差为[1]：10-8～10-1Pa，△=±70％；10-5～10-1Pa，△=土50％；10-3～10 Pa，△=±50％。

单片机问世后不久，就开始用单片机控制电离真空计[6]。

单片机操作代替了原电路中的调零点、调满偏、调发射、换量程等手工操作，并有诸多功能板，例如RS232串口，模拟量输出等可与计算机联机，真空计还可以用单片机设置输出信号。

2 热电偶真空计
上世纪50年代，已有DL-3(ZJ51)型热偶规管生产，它的加热丝是铂金丝，热偶丝是康铜—镍铬丝。

它在定流模式的特性曲线如图2曲线2所示。

上世纪80年代研制出了ZJ53B、ZJ54B等热偶真空规管[7]，它们的加热丝与热偶丝都是康铜镍铬丝，直径比DL-3型规管的丝还细，因此工作压强比DL-3型规管高。

它们定流模式的特性曲线如图2曲线1所示。

DL-3型测量范围是10-1～60 Pa，ZJ53B、ZJ54B测量范围是10-1～400 Pa。

热偶真空计误差为[8]压强小于5×102Pa时：士20％；压强不小于5×102Pa时：±50％。

以上两种热电偶规管，定流工作模式最大热电偶电动势为10 mV，相当于179o C。

定温式热电偶计可扩展上限，例如ZDO-150型定温式热电偶真空计测量范围是1～105 Pa[9]。

3 电阻真空计
电阻真空计工作模式分定压式和定温式。

定压式测量范围为1～102Pa，定温式测量范围可扩展到1～105Pa。

图3示出ZJ52T(曲线2)和莱宝公司的TR211(曲线1)规管定温特性曲线。

由图可见，ZJ52T在压强大于1 kPa时，误差就会很大。

TR211规管在压强大于10 kPa时，误差会很大。

电阻真空计工作温度高，上限压强高，但在高温工作时会影响规管的寿命，一般为110o C较合适，比热电偶真空计工作温度稍低。

4 压敏电阻真空计
上世纪70年代凯勒公司压敏电阻传感器进入市场。

80年代我国研制出用压敏电阻做成的HLP-03型低真空计[10]。

测量范围是10 Pa～110 kPa。

传感器在10～100 Pa之间温度漂移较严重，会给真空计带来很大的误差。

压敏电阻真空计精度高，线性好，性能稳定，是结构简单、价格便宜的一种真空计。

在要求测量大于100 Pa的场合下，选择压敏电阻真空计较合适，它的误差约为±25％。

参考文献：
[1]JJG2022-89中华人民共和国国家计量睑定系统真空计量器具[S].1989．
[2]合肥华瑞真空科技有限公司仪表样本[Z]．2014
合肥华瑞真空科技有限公司QQ：419129686。