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1、真 空第1期46Vacuum2VacuumTechnologyandMaterial1996年2月真空技术及应用系列讲座东北大学真空工程博士点,博士导师杨乃恒先生主持第一讲:真空科学的发展及其应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯李云奇 95(2)第二讲:真空物理基础⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯张世伟 95(3)第三讲:机械真空泵(一)(二)(三)(四)(五)(六)⋯张以忱95(4)、(5)、(6)、96(1)、(2)、(3)第四讲:蒸汽流真空泵⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯姚民生 96(4)第五讲:气体捕集式真空泵⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯徐成海 96(5)第六讲:真空测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯刘玉岱 96(6)第六讲:真空测量刘玉岱(东北大学)二、全压力测量11U型管真空计结构最简单的测量压力的仪器,它通常是用玻璃管制成,其工作液体有多种,通常为水银。管的一端与待测压力的真空容器相连,另一端是封死的或开口与大气相通,以U型管两端的5液面差来指示真空度。U型管真空计的测量范围为10～10Pa。它是一种绝对真空计。(1)开式U型管真空计:将U型管内充入适量的工作液(如水银),一端开口接大气(即环境大气压p0),另一端与被测真空系统相连接(待测压力p)如图1所示。其压力计算公
3、式如下p=p0-Qgh(1)式中 p——待测压力p0——环境大气压力h——两液面高度差图1 开式U型管真空计Q——工作液密度g——重力加速度(2)闭式U型管真空计:如图2所示,把21管内预先抽至压力为10Pa以下,然后将工作液(如水银)注入管内,其开口端与待测真空系统相连接。当真空系统抽气前,真空系统内的压力等于环境大气压力,则工作液充满封闭端形成最大液面差h0;当系统抽气到某一瞬间时,两端液面处于液面静压力平衡时,则待测压力值可用下式求得(忽略封闭端内压力对液面的影响):图2 闭式U型管真空计©1994-2006ChinaAcademicJournalElectroni
4、cPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第1期 刘玉岱:真空测量 47p=Qgh(2)21弹性元件真空计利用弹性元件在压差作用下产生弹性变形的原理制成的真空测量仪表称为弹性元件真空25表。在结构和外形上与工业用压力表类似,一般用于粗真空(10～10Pa)的测量。根据变形弹性元件分类,这类真空计通常有弹簧管式、膜盒式和膜片式,其结构如图3所示。11指针 21齿轮传动机构;31连杆 41弹簧管 51膜盒 61膜片 71螺纹接头 81外壳(a)弹簧管式
5、(b)膜盒式 (c)膜片式图3 弹性元件真空表结构示意图25 弹性元件真空表性能稳定,其测量范围一般为10～10Pa,精度有0.5级、1.5级和2.5级数种。在工业生产中有些设备需要既测量正压(高于一个大气压),也要测量负压(低于一个大气压,即真空状态),因此制成的弹性元件压力真空表,在同一条表盘刻度上同时刻有正压力和真空度。弹性元件真空表的主要特点如下:(1)测量结果是气体和蒸气的全压力,并与气体种类、成分及其性质无关;(2)测量过程中,仪表的吸气和放气很小,同时仪表内部没有高温部件,不会使油蒸气分解;(3)测量精度较高;(4)反应速度较快;(5)结构牢固,选用适当
6、材料能测量腐蚀性气体;(6)是绝对真空计,0.5级以上的表可作为标准表。31压缩式真空计压缩式真空计是对U型管真空计的重大改进,它是依据理想气体的波义耳定律制成的。由于它首先是由麦克劳提出的,故此种真空计又称为麦克劳真空计(简称麦氏计)。压缩式真空计是测量压力低于1Pa实用的绝对真空计,并且从1874年至今仍做为校准其它真空计的主要仪器。图4示出一种工作用压缩式真空计,它是用硬质玻璃吹制而成。由测量毛细管3(顶端为封闭端)、比较毛细管4、玻璃泡2、水银贮器1、三通阀7、与被测真空系统相连接的导管6和刻度尺5等组成。测量前将压缩式真空计的导管与被测系统相连接,由于系统内压力
7、各处相待,所以玻璃泡©1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net48真 空 第1期和测量毛细管内的压力与待测系统内的压力p相等。测量时用任一种方法将水银面提升,当水银面停在如图5所示的位置时,停止提升,其压力计算公式为2Pdp=Qgh1(h1-h2)(3)4V此式即为压缩式真空计的基本方程式。式中d为测量毛细管的内径。V和d在吹制压缩式真空计时可测得为
