熱傳導(dǎo)真空計的工作原理圖
熱傳導(dǎo)真空計是根據(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，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，即QL + Qr<g時，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)真空計的基本工作原理。
熱傳導(dǎo)真空計規(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稱膨脹式真空計。根據(jù)第二種測溫方法制成的真空計稱熱偶真空計。根據(jù)第三種測溫方法制成的真空計稱電阻真空計，在電阻真空計中也有用熱敏電阻代替金屬熱絲的，此種真空計稱熱敏電阻真空計。其靈敏度較高，但穩(wěn)定性較差。
熱偶真空計和電阻真空計是目前粗真空和低真空測量中用得最多的兩種真空計。
熱傳導(dǎo)真空計是相對真空計，常常在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下，用絕對真空計或用校準(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，可根據(jù)干燥空氣(或氮氣)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際壓力，即
preal = Srpread
式中
pread——以干燥空氣(或氮氣)刻度的壓力計讀數(shù)，Pa
preal——被測氣體的實際壓力，Pa
Sr——被測氣體對空氣的相對靈敏度。
通常以干燥空氣(或氮氣)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
|
