熱傳導(dǎo)真空計(jì)的工作原理圖
熱傳導(dǎo)真空計(jì)是根據(jù)在低壓力下(λ>>d)，氣體分子熱傳導(dǎo)與壓力有關(guān)的原理制成的。其原理圖如圖6所示。它是在一玻璃管殼中由邊桿支撐一根熱絲，熱絲通以電流加熱，使其溫度高于周圍氣體和管殼的溫度，于是在熱絲和管殼之間產(chǎn)生熱傳導(dǎo)。當(dāng)達(dá)到熱平衡時(shí)，熱絲的溫度決定于氣體熱傳導(dǎo)，因而也就決定于氣體壓力。如果預(yù)先進(jìn)行了校準(zhǔn)則可用熱絲的溫度或其相關(guān)量來指示氣體的壓力。
圖6：熱傳導(dǎo)真空計(jì)原理圖
圖6所示規(guī)管中熱絲熱量散失，只有Qg在低壓力與壓力有關(guān)，而QL和Qr均與壓力無關(guān)，可簡寫成
Q = K1 + K2p (7)
熱傳導(dǎo)量Q與壓力p的關(guān)系如圖7所示。
圖7：熱傳導(dǎo)量Q與壓力P的關(guān)系
由上式表明，當(dāng)K1<2p時(shí)，即QL + Qr<g時(shí)，總的熱量散失Q只與壓力p有關(guān)，也即Q與Qg有關(guān)。它表明，在一定的加熱條件下，可根據(jù)低壓力下氣體分子熱傳導(dǎo)，即氣體分子對熱絲的冷卻能力作為壓力的指示。這就是熱傳導(dǎo)真空計(jì)的基本工作原理。
熱傳導(dǎo)真空計(jì)規(guī)管熱絲的溫度T1是壓力p的函數(shù)(見圖7)，即T1 = f(p)。如果預(yù)先測出這個(gè)函數(shù)關(guān)系，便可根據(jù)熱絲的溫度T1來確定壓力p。熱絲溫度的測量方法，有以下三種;
1、利用熱絲隨溫度變化的線膨脹性質(zhì)；
2、利用熱電偶直接測量熱絲的溫度變化；
3、利用熱絲電阻隨溫度變化的性質(zhì)。
根據(jù)第一種測溫方法制成的真空計(jì)稱膨脹式真空計(jì)。根據(jù)第二種測溫方法制成的真空計(jì)稱熱偶真空計(jì)。根據(jù)第三種測溫方法制成的真空計(jì)稱電阻真空計(jì)，在電阻真空計(jì)中也有用熱敏電阻代替金屬熱絲的，此種真空計(jì)稱熱敏電阻真空計(jì)。其靈敏度較高，但穩(wěn)定性較差。
熱偶真空計(jì)和電阻真空計(jì)是目前粗真空和低真空測量中用得最多的兩種真空計(jì)。
熱傳導(dǎo)真空計(jì)是相對真空計(jì)，常常在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下，用絕對真空計(jì)或用校準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。
氣體種類的影響：熱傳導(dǎo)真空計(jì)對不同氣體的測量結(jié)果是不同的，這是由于不同氣體分子的導(dǎo)熱系數(shù)不同引起的。因此，在測量不同氣體的壓力時(shí)，可根據(jù)干燥空氣(或氮?dú)?刻度的壓力讀數(shù)，再乘以相應(yīng)的被測氣體相對靈敏度，就可得到該氣體的實(shí)際壓力，即
preal = Srpread
式中
pread——以干燥空氣(或氮?dú)?刻度的壓力計(jì)讀數(shù)，Pa
preal——被測氣體的實(shí)際壓力，Pa
Sr——被測氣體對空氣的相對靈敏度。
通常以干燥空氣(或氮?dú)?的相對靈敏度為1，其它一些常用的氣體和蒸氣的相對靈敏度如表2所示。
表2 熱傳導(dǎo)規(guī)對一些氣體與蒸汽的相對靈敏度
|
氣體或蒸氣
|
S
|
氣體或蒸氣
|
S
|
|
空氣
|
1
|
一氧化碳
|
0.97
|
|
氫
|
0.67
|
二氧化碳
|
0.94
|
|
氮
|
1.12
|
二氧化硫
|
0.77
|
|
氖
|
1.31
|
甲烷
|
0.61
|
|
氬
|
1.56
|
乙烯
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0.86
|
|
氮
|
2.30
|
乙炔
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0.60
|
