熱傳導真空計是一種基于氣體熱傳導特性測量真空度的相對真空計,其核心原理是利用氣體熱傳導能力隨壓力變化的規律,通過檢測熱源的溫度或能量變化間接反映被測空間的壓力。
工作原理
在一定壓力范圍內(通常為粗真空到中真空),氣體的熱傳導能力與壓力密切相關:
當壓力較高時,氣體分子密度大,分子間碰撞頻繁,熱傳導能力強,熱源(如加熱絲)的熱量容易被氣體帶走,溫度較低;
當壓力降低時,氣體分子密度減小,熱傳導能力減弱,熱源散熱變慢,溫度升高。
通過測量熱源的溫度變化(或因溫度變化導致的物理特性變化,如電阻),即可換算出對應的真空度。
主要類型
根據測量熱源特性變化的方式不同,常見類型有:
電阻式熱導真空計
核心元件是一根細金屬絲(如鎢絲、鉑絲),通過恒定電流加熱。
金屬絲的電阻隨溫度變化(利用其電阻溫度系數),壓力變化導致絲溫變化,進而引起電阻變化,通過測量電阻值可間接得到壓力。
熱電偶式熱導真空計
由加熱絲和熱電偶組成,加熱絲通恒定電流產生熱量,熱電偶直接測量加熱絲的溫度。
壓力變化導致加熱絲溫度變化,熱電偶將溫度信號轉換為電動勢信號,通過電動勢大小反映壓力。
特點與適用范圍
測量范圍:主要用于測量粗真空(10? Pa)至中真空(10?1 Pa),超出此范圍后,熱傳導與壓力的線性關系減弱,測量誤差增大。
優勢:結構簡單、成本低、響應速度較快,適合動態真空測量。
局限:屬于相對真空計,需用絕對真空計校準;測量結果受氣體種類、環境溫度等因素影響(不同氣體熱傳導系數不同)。
熱傳導真空計廣泛應用于真空鍍膜、真空干燥、真空冶金等工業領域,作為低精度真空測量的常規工具。
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