真空计的工作原理因类型不同而存在差异,主要基于气体在不同真空度下的物理特性(如热传导、电离、力平衡、压缩等)与压力的关系来实现测量。以下按常见类型详细说明其工作原理:
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核心原理:利用流体静力学中的力平衡原理,通过液柱高度差反映压力差。
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具体过程:
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U 形玻璃管内充有汞、油等低蒸气压工作液,一端连接被测真空系统,另一端通大气或抽成真空。
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当被测系统压力与另一端压力存在差异时,液柱会产生高度差(Δh)。
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根据流体静力学公式 P=ρgΔh(其中ρ为工作液密度,g为重力加速度),通过液柱差即可直接计算被测压力。
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适用范围:主要用于测量粗真空(10⁵~10² Pa)和低真空(10²~10⁻¹ Pa)。
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核心原理:基于玻意耳定律(一定质量气体,温度不变时,压强与体积成反比),通过压缩气体放大压力信号实现测量。
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具体过程:
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规管与被测真空系统连接,内部封存一定体积(V)的被测气体。
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推动汞柱上升,将气体压缩至毛细管内的小体积(v),此时压缩后的气体压力可通过汞柱高度差(h)直接读出(相当于大气压与压缩后压力的差值)。
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根据玻意耳定律 P⋅V=p⋅v(P为原始压力,p为压缩后压力),计算得出原始真空度 P=Vp⋅v。
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适用范围:测量低真空至高真空(10⁻¹~10⁻⁴ Pa),是高精度**真空计。