皮拉尼真空计原理详解
皮拉尼真空计
VSP62 真空变送器 绝对压力从 1000 mbar 到 1 x 10-4 mbar (1mbar=1hPa), 750 - 1 x 10-4 Torr. VSP62 真空计基于超前专利皮拉尼测量原理，延伸其测量范围，同时保证高的分辨率。此真空计带温度补 偿，输出对数关系的电压信号 0-10V. 优点 高可靠性，卓越的重复性 结构非常紧凑，工业应用设计 宽的测量范围，高分辨率即使在抽象的真空范围 金属滤网保护灯丝，好的抵抗力针对于油和蒸汽 低功耗 减少测量腔的自热 由于金属密封的不锈钢传感器，非常适合于 UHV 应用 典型应用 分析仪器喷涂车间 冷冻干燥，冷冻法 真空炉 真空泵和真空设备 泄漏测试 过程工艺
技术参数：
测量原理 真空接触材料 测量范围
精度
热传导( Pirani 推动), 依据气体种类 不锈钢 1.4307, 镍, 钨, 玻璃 1000 - 1 x 10-4 mbar (750 - 1 x 10-4 Torr), 最大耐压 4bar 绝对压力 < 30% 读数: 1000 - 20 mbar: < 10% 读数: 20 - 2 x 10-3 mbar < factor 2: < 2 x 10-3 mbar
重复性 响应时间 供电电压 电气连接 Electrical Connection 功耗 工作温度 储藏温度 最大烘烤温度
2% 最大 200 ms 15 - 30 VDC 赫斯曼，6 针 接近 10 mA 5...+50°C -20...+70 °C 80°C 法兰处
输出信号
真空过程连接 防护等级 重量
Hale Waihona Puke 0 - 10 VDC, 测量范围 1.5 - 8.5 VDC, 对数, 1V / 十进制, 阻抗 > 10 kOh
真空计原理
真空计原理
真空计是一种常用的物理实验仪器，它利用气体压力与容器体积之间的关系来测量气体的压力。
具体原理如下：
1.假设真空计中的气体是理想气体，其压力与体积满足以下关系式：
P × V = nRT
其中，P为气体的压力，V为气体所在容器的体积，n为气体的摩尔数，R为气体常数，T为气体的温度。
2.在真空计中，通过改变容器的体积，使得气体的压力发生变化。
当气体的摩尔数、温度等参数不变时，可以推导出以下关系式：
ΔP × V = P0 × ΔV
其中，ΔP为压力的变化值，ΔV为容器体积的变化值，P0为初始状态下的压力。
3.根据上述关系式，可以计算得到气体的压力：
P = (P0 × V0) / V
其中，V0为初始状态下的容器体积。
4.为了测量气体的压力，可以通过改变容器的体积，利用测量压力差的方法计算出压力的变化值ΔP，再根据上述的计算公式得到气体的压力。
综上所述，真空计的原理是利用气体压力与容器体积之间的关
系来测量气体的压力。
通过改变容器体积，测量压力差，再结合上述的计算公式，可以得到气体的压力。
Penning真空计
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟Penning 真空计Penning 真空计是利用真空中的放电现象,测量中高真空领域的温度计,测量性稳定,耐用性久为其特点。
Penning 真空计构造原理Penning 真空计利用Penning 放电现象。
通常而言,冷阴极放出的电子比热阴极少。
单纯在阴阳两极间加电压,假如压力低于0.1Pa 则不会持续放电。
为了增加电子飞行距离,从外部加磁场,这样可使在更低的压力下也可放电。
检测部如图所示,主要构造为圆筒形(或园环形)阳极。
圆板状的阴极和永久磁铁构成。
磁力线和电极的中心轴平行设置。
阳极电压2~3kV,磁场强度约1000G。
从阴极放出的电子受洛仑兹力而做螺旋运动。
同时,轴方向的空间电压如图C 所示。
电子被控制在势井内,于两侧的阴极之间做往返运动。
实际上的电子运动要比这种估算复杂得多。
但是,螺旋运动和往返运动使得电子的飞行距离大幅度增长。
电子最终会被阳极捕捉,但是在被捕捉之前多次和气体分子碰撞,在两阴极之间产生等离子体状态。
等离子体中的电子和阳极放出的电子一样会做螺旋运动和往返运动,但离子因为质量较大,螺旋运动半径较大,而且在高电位空间产生,短时间内被阴极捕捉。
Penning 放电可在0.1Pa 的压力下发生。
假设电子的数量和气体压力无关,在阴极被捕捉到的离子数量(单位时间发生电离的次数=电流),则与压力及气体分子的电离断面积成正比例。
假如知道离子电流和压力的比例系数,则可知道压力值。
电离断面积依气体分子而变化,比例系数也会因气体分子而变。
市场上的真空计通常以干燥空气或氮气为标准测出比例系数。
皮拉尼标准真空计
350-080 350-082 350-081 350-084 350-085 350-083 350-086
350-087
350-088
(DN 16 ISO-KF) (DN 16 CF-R) (1/8" NPT) (8 VCR®) (4 VCR®) (½"-管)
(7/16-20 UNF) (DN 16 ISO-KF 长管) (DN 16 CF-R 长管)
FCC 68 / RJ45, 仪表插头, 8 脚 8 芯, 加屏蔽 ≤ 100 米 (8×0.14 毫米 2)
接地 真空连接至 讯号公共端 电源公共端至 讯号公共端
暴露于真空的材料
灯丝 PSG500, PSG500-S PSG502-S
→ " 电气连接 " 通过 1MΩ 连接 (电压差 <50 V) 通导隔离, 用于 不同的测量
水平安装方向
测量讯号
有效范围 5×10-4 毫巴<p< 1000 毫巴
3.75×10-4 乇 <p< 750 乇
5×10-2 帕 <p< 1×105 帕
%
≤80,温度为+31 °C 时,当温度
上升至 +40 °C 时减至 50
仅室内,海拔高至 2000 米 NN
［毫巴］
［微米汞柱］
任意
［微巴］
［帕］
人员要求
授权人员
本说明书中所述的全部工作必须由经过技术培训和有经 验或由产品的最终用户授权的人员执行.
有效性
本文件适用于下列件号的产品:
PSG500 PSG500-S (W-丝)
350-060 350-062 350-061 350-064 350-065 350-063 350-066
ACC2009 冷阴极皮拉尼真空计
冷阴极/皮拉尼真空计ACC 2009使用说明书1、简介注意事项▲确保合适的电源电源供应不要超过DC30V，如果超过会导致真空计损坏或者危险操作者的安全；▲确保正确的接地进行正确的接地保护以免造成电击；▲遵照章程使用真空计确保管路或者真空腔室里面没有对真空计有腐蚀的气体或者可凝性蒸汽，如果有，请用干燥空气将其排干净；▲避免过压不要将真空计用在超过其最大压力的情况下。
忽视的话可能会导致真空计爆炸，或导致传感器内部损坏，从而引起气体泄漏，两种情况都可能导致人身伤害；▲不要在含有腐蚀性气体或者毒性气体的情况下使用腐蚀性气体如含氟的气体，毒性气体，可燃性气体或者爆炸性气体，可能造成传感器内部损坏，从而导致外部气体泄漏，这可能造成人身伤害；▲产品的维修不要私自拆卸真空计的连接法兰或者电路板，参照后面关于拆卸的介绍；▲不要随意修改产品设置的参数不要非法修改真空计电气或者机械的参数；忽视可能会导致真空计损坏或者人员受伤；▲专业人员所有以上描述的操作，都要由有经过技术培训、有经验和有资质的人员来操作；2、附件描述 P/N连接线 5M 112752连接线 1OM 112753连接线 20M 112754接头“D-SUB”9P 1148483、技术参数3．1 详细描述测量原理：热传导/冷阴极原理测量范围： 5E-9～1000 mbar；测量精确性: 5E-9～1E-8 mbar,±50%；1E-8～100 mbar,±30%；100～1000 mbar,±50%；重复测量的误差：1E-8～100 mbar,5%；（环境温度25℃）；供电电压： DC 15～30V；电压波动： >2Vpp；功率消耗： 2W（电流<150mA）；防护等级： IP40；真空计自身阻抗：18ｋΩ（皮拉尼模式）15ｋΩ（冷阴极模式）名义电阻： 56～58Ω；（环境温度25℃）输出信号电压范围（0-10V+SP型）：0-10V；8.6V=1000 mbar;1.8V=5E-9 mbar; 设置点: 2个接点输出(1A30VDC);接口(RS485+SP型号):RS485;I/O连接: D-sub 9pin;连接线长度: ≤300M,1mm2温度范围: 运行时,5～55℃;储存时,-20～70℃;灯丝温度: 120℃;烘烤温度: 150℃(周围无电器件和磁性屏蔽);相对湿度: 70%(无任何冷凝);连接发兰: DN25ISOKF,DN40ISOKF,DN40CF-F;操作位置: 任何角度;内部容积: 18.3 cm3;最大承受压力: 2 bars;真空端材质: 钼\SUS304\SUS430钨\Ai2O\Fe\Ni\玻璃\黄铜;灯丝材质: 钨;3.2 真空计尺寸连接法兰：DN 25 ISO KF X=16 mm DN 40 ISO KF X=16 mm DN 40 CF-F X=35.5mm3.3 电气连接ACC2009警告：■不要用、接地或者提高电压给没有用的芯■如果用自己的连接线，针对电压选择正确的电线■连接防护接地线，避免电击■安装一个电流熔断器，以避免真空计毁坏或伤人4、真空计的连接必须使用相应的配件（Alcatel样本目录）。
皮拉尼真空计
皮拉尼真空计英文名称：Pirani vacuum gauge定义：利用电阻丝的阻值随温度变化的原理来测量压强的仪器。
所属学科：机械工程（一级学科）；实验室仪器和装置（二级学科）；真空获得仪器与装置-真空仪器与装置（三级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布也称电阻式真空规。
其工作原理是：真空度不同，单位体积内的空气分子数就不同，对于正在发热的电阻丝带走热量的能力（散热能力）就不同，电阻丝温度就不同，因为电阻丝的电阻率是温度的函数，所以不同的真空度就引起了电阻率的不同，则电阻就不同，电流在电阻丝上的压降就不同，根据电压的变化就能换算出空气压强，也就是测量真空度。
实际的皮拉尼真空计一般做成四臂电桥，并有用于温度补偿的电阻丝与其串联。
用于测量低于大气压的稀薄气体总压力的仪表，又称真空规。
真空计的测量单位沿用压力测量单位，压力的国际单位为帕(Pa)，曾使用的单位还有托(Torr)和毫巴(mbar)等。
热阴极电离真空计(1)电子在电场中飞行时从电场获得能量，若与气体分子碰撞，将使气体分子以一定几率发生电离，产生正离子和次级电子。
其电离几率与电子能量有关。
电子在飞行路途中产生的正离子数，正比于气体密度n,在一定温度下正比于气体的压力p。
因此，可根据离子电流的大小指示真空度。
这就是电离真空计工作原理。
由灯丝加热提供电子源的电离真空计称为热阴极电离真空计，其型式繁多，各具不同特点和适用不同的压力测量范围。
热阴极电离真空计由测量规管(或规头)和电气测量电路(真空计控制单元和指示单元)组成。
规管功能是把非电量的气体压力转换成电量——离子电流(2)当气体导电时，电子与气体分子的碰撞频率跟气体分子的密度有关。
密度大，碰撞的频率就高，产生的离子也越多，气体中的电流就越强。
又由于气体分子的密度与气体的压强是直接相关的，因此，测定了气体中电流的大小，即可确定气体的压强。
根据上述原理即可制成热阴极电离真空计。
最简单的热阴极电离真空计就是一只三极管，F是灯丝电路，通电流后使灯丝受热向外发射电子。
电阻真空计使用说明书
继电器的上限（up）设为“OFF”，下限（Lo）设为“on”即为下点控制模式，其动作类型如下图所示：
区域控制：
继电器的上限（up）设为“on”，下限（Lo）设为“on”即为区域控制模式，其动作类型如下图所示：
关闭模式：
继电器的上限（up）设为“OFF”，下限（Lo）设为“OFF”即为关闭模式，此时该路继电器将一直处于关闭状态。
（3）继电器上限点设置菜单下，通过“Set”键在整数、小数、幂之间调整设置位置，通过“▲”和“▼”键设置真空度。
（4）设置完成后按下“OK”键进入继电器下限设定,界面显示如下：
（5）反复按下“OK”键，菜单将会依次从继电器1向继电器4切换，若当前继电器的上限/下限为“OFF”，将直接进入下级菜单，而不会进入设定点菜单。
（1）、简述
DGR-52电阻真空计采用主/从结构的MODBUS协议进行数据通信，真空计为从机。用户可以根据实际需要选择使用MODBUS-ASCII或MODBUS-RTU方式与主机通信，亦可自由设定通信的数据格式和通信速度。
MODBUS-ASCII协议的数据帧格式为：
1 Byte
2 Bytes
2Bytes
2Bytes
2Bytes
2Bytes
2Bytes
2Bytes
2Bytes
:
从机地址
06
寄存器地址字节1
寄存器地址字节2
写入数据
字节1
写入数据字节2
校验码
CR LF
MODBUS-RTU格式
主机发送：
-
1 Byte
1 Byte
1 Byte
1 Byte
1 Byte
1 Byte
2Bytes
真空技术 真空计 皮拉尼真空计的规范、校准和测量不确定度-最新国标
真空技术真空计皮拉尼真空计的规范、校准和测量不确定度1 范围本文件给出了皮拉尼真空计的参数，描述了其校准步骤，规定了使用这些真空计时要考虑的测量不确定度。
本文件适用于工作压力范围为 0.01 Pa ~150 kPa 的皮拉尼真空计。
当对皮拉尼真空计进行校准并将其用作参考标准时，本文件是对GB/T 34873 和 ISO 27893的补充。
另外，本文件描述了皮拉尼真空计响应时间和迟滞的表征方法。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 34873-2017 真空计与标准真空计直接比较校准（ISO 3567:2011，IDT）ISO 27893 真空计与标准真空计直接比较校准结果的不确定度评定（Vacuum technology —Vacuum gauges —Evaluation of the uncertainties of results of calibrations by direct comparison with a reference gauge）注：G B/T 34876-2017 真空计与标准真空计直接比较校准结果的不确定度评定（ISO 27893:2011，IDT）ISO/IEC 17025 检测和校准实验室能力的通用要求（General requirements for the competence of testing and calibration laboratories）注：G B/T 27025－2019 检测和校准实验室能力的通用要求（ISO/IEC 17025：2017，IDT）3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
部组件定义3.1.1热传导真空计 thermal conductivity gauge通过测量保持不同温度的两个固定元件表面间的热量传递来确定压力的一种真空计。
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皮拉尼真空计原理
的原理，通过测量保持在不同温度的两固定元件表面间热能的传递来
利用电阻丝随温度的变化而电阻随之变化的原理来测量的，而
皮拉尼真空计,也称电阻式真空规。
其工作原理是：真空度不同，
是温度的函数，所以不同的真空度就引起了电阻率的不同，则电阻就不同，电流在电阻丝上的压降就不同，根据电压的变化就能换算出空
低温的气体分子碰撞高温固体时,会从固体夺取热量。
通过被气体分子夺取的热量来计算压力的真空计被成为热传导真空计。
热传导真空计主要被应用于中低真空领域。
代表性的热传导真空计包括Pirani真空计和热电偶真空计。
原理
Pirani皮拉尼真空计构造如图所示。
金属圆筒内部设有一白金细线,两端连接电极。
通过电极给白金细线提供电流时,白金细线会发
热,气体分子碰撞白金细线或热辐射或通过固体热传导等方式,白金
线的热量会被夺走。
单位时间内以上三种方式夺走的热量为Qg,Qr,Qs,则平衡状态下时以下公式成立
Ｑ = Ｉ2Ｒ = Ｑg + Ｑr + Ｑs (1)
Q是单位时间细线放出的热量,R是细线的电阻,I是细线的电流。
气体的平均自由行程比细线的直径大很多时,Qg通过自由分子的热传导被表示为
Ｑg = αΛπｄａ(Ｔ－Ｔ0)ｐ (2)
如图所示,T和T0分别为细线和金属圆筒的温度,P为气体压力,a是细线长度。
剩下的Qs和Qr可以分别表示如下
Ｑs = Ｓκ(Ｔ－Ｔ0)/Ｌ (3)
Ｑr = πｄａσε(Ｔ4－Ｔ04) (4)
(3)是电极的热传导,其中S是细线的断面积,κ是固体的传导率,Ｌ是电极的长度。
(4)式代表热辐射,σ和ε分别被称为常数和固体辐射率。
如果保持T和T0一定,则(3)和(4)式为常数。
如果用I02R表示一定量的固体热传导和热辐射,则式1可以表示为
Ｉ2Ｒ = Ａｐ＋ I02Ｒ (5)
Ａ= αΛπｄａ(Ｔ－Ｔ0) (6)
I0是压力为0的时候细线的电流, 是弥补固体热传导和热辐射而带来的热量损失。
Ａ式是不依存压力的定数如果已知细线的电阻R,电流I0及定数A,则可以通过(5)式求得压力P。