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      壓縮式真空計(麥氏計)的工作原理

      時(shi)間(jian):2022-03-01 17:19:24作(zuo)者:小(xiao)編(bian)點(dian)擊(ji):

       
             壓縮式真空計是對U型管真空計的重大改進,它是依據理想氣體的波義耳定律製成的。由於它首先是由麥克勞提出的,故此種真空計又稱為麥克勞真空計(簡稱麥氏計)。
            壓縮式真空計是測量壓力低於1Pa實用的絕對真空計,並且從1874年至今仍做為校準其它真空計的主要儀器。
       

      圖4示出一種工作用壓縮式真空計。它是用硬質玻璃吹製而成。由測量毛細管3(頂端為封閉端)、比較毛細管4、玻璃泡2、水銀貯器1、三通閥7、與被測真空係統相連接的導管6和刻度尺5等組成。
       

              測量前將壓縮式真空計的導管與被測係統相連接,由於係統內壓力各處相等,所以玻璃泡和測量毛細管內的壓力與待測係統內的壓力p相等。測量時用任一種方法將水銀麵提升,當水銀麵停在如圖5所示的位置時,停止提升,其壓力計算公式為:
       

       
             此式即為壓縮式真空計的基本方程式。式中d為測量毛細管的內徑。V和d在吹製壓縮式真空計時可測得為已知數據,則:
       

       
            式中 p——待測壓力,Pa
        h1、h2——為液麵差,m
        K——稱為真空計常數,Pam-2
        V——玻璃泡和測量毛細管總容積,m3
        根據測量時選定水銀麵的基準線位置的不同,有三種刻度方法:
        (1)無定標刻度法:即在測量時,將水銀麵提升到任意位置固定下來,如圖5的位置,分別測出h1和h2值,代入基本方程式就可計算出待測的壓力值p,這種方法稱為無定標刻度法,此法多用於做為標準計校對其它相對真空計時。
        (2)平方刻度法:在測量時,將比較毛細管中水銀麵提升到與測量毛細管內頂端同一水平線(基準線)上,即此時h2=0,則基本方程式可寫成:
        p = Kh2 (5)
        可見壓力p與水銀麵高度差h的平方成正比,所以此法稱為平方刻度法。
        (3)直線刻度法:在測量時,將水銀麵提升到測量毛細管上某一位置(此位置做為基準線),即h1=常數,則基本方程式寫成:
      p = K·h1h = Klineh (6)
        式中Kline為直線刻度真空計常數,Pam-1。所以p與水銀液麵高度差h成直線關係,故稱為直線刻度法。
        在刻度過程中,h1可選其等於任意值,選定一個值(一條基準線)就可有一對應的刻度尺,因此,同一台壓縮式真空計可同時選定幾個h1值,就可有對應的幾個不同的刻度尺。
        可凝蒸氣(特別是水)是真空係統中常見的,由於其不符合玻意耳定律,故壓縮式真空不能正確反應可凝蒸氣的壓力。通常在壓縮式真空計與被測係統之間安一冷阱,用以捕集可凝性蒸氣,此時壓縮真空計的指示為永久氣體的分壓力。
        壓縮真空計的特點是:
        (1)刻度與氣體種類無關,這是對永久性氣體而言。
        (2)測量範圍較寬、精度較高。工作用壓縮式真空計的測量範圍為102~lO-3Pa,對其結構尺寸進行改進後可使量程進一步擴大。其測量精度比較高,一般相對誤差在lO×10-2左右。
        (3)不能連續測量。由於每測量一次需升降水銀一次,不能連續讀數,操作費時。
        (4)水銀蒸氣對人體有害。


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