壓縮式真空計的靈敏度及測量范圍
壓縮式真空計靈敏度可定義為dh/dp,即單位壓力變化所對應(yīng)的水銀液面高度變化。一臺壓縮式真空計可以有一個平方刻度,同時還可以有幾個直線刻度。
對于平方刻度,由式
p=Kh2
求得靈敏度為
由下式可看出,平方刻度時靈敏度與水銀液面高度差h有關(guān),即與被測壓力有關(guān)。最高靈敏度出現(xiàn)在最小的h值上,即出現(xiàn)在低壓力時。還可以看出,降低 K可以提高靈敏度,也就是應(yīng)增大玻璃泡的容積V和減小毛細(xì)管的直徑d。
在使用直線刻度時,壓力由式
p=K·h1·h=Klineh
表示,其靈敏度為
由上式可見,靈敏度與h無關(guān),即在全量程上各點(diǎn)靈敏度都恒定不變。
靈敏度主要取決于V、d、h等值。若V過大,充填真空計所需的水銀量就過多,則水銀的重量就可能將玻璃泡壓碎,所以一般合理的V約為500cm3左右;毛細(xì)管直徑d如過小,在水銀下降時由于表面張力而可能使其停留在毛細(xì)管里,給測量造成困難,所以一般毛細(xì)管內(nèi)徑最小取d=0.8mm左右;水銀面高度差h如果小于1mm,也會造成較大測量誤差。因此,壓縮式真空計靈敏度在(2~5)×10-3mm/Pa范圍內(nèi)。
壓縮式真空計的壓力測量范圍也取決于V、d、h和毛細(xì)管的總長度。如取 h=1mm,毛細(xì)管最長取100mm,則采用平方刻度測量的壓力范圍為4個數(shù)量級,而直線刻度的壓力測量范圍只有兩個數(shù)量級。因此,工作用壓縮式真空計的測量范圍為102~10-3 Pa。
為了擴(kuò)展測量范圍,可對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計,如測量高壓力(低真空)的寬量程壓縮式真空計、旋轉(zhuǎn)式壓縮式真空計、測量高真空的油壓縮式真空計,等等。下圖所示為旋轉(zhuǎn)式壓縮式真空計。其操作方便,用平方刻度法測量。由于結(jié)構(gòu)尺寸較小,毛細(xì)管內(nèi)徑較粗,所以其測量范圍為102~10-1Pa。在不測量時將真空計水平放置(如圖a所示),水銀流入貯存器中,真空計其余部分與被測真空系統(tǒng)相通。真空系統(tǒng)被抽空后進(jìn)行測量時,將真空計旋轉(zhuǎn)至垂直位置(如圖b所示),水銀升到毛細(xì)管內(nèi)。充入真空計中的水銀量,在垂直位置時比較毛細(xì)管中的水銀面正好處在測量毛細(xì)管的內(nèi)部頂端(基準(zhǔn)線處)。
圖 旋轉(zhuǎn)式壓縮式真空計
1-旋轉(zhuǎn)中心 2-水銀