真空计的分类及原理优缺点

真空计（Vacuum Gauge）,又称规，是测量真空度或气压的仪器。一般利用不同气压下的某种物理效应的变化进行气压的测量。在科研和工业生产中广泛使用。按照真空计测量原理所利用的不同的物理机制，可将主要的真空计分为三大类，分别是利用力学性能，利用气体动力学和利用带电粒子效应的真空计。利用力学性能的真空计典型的有波尔登规（Bourdon）和薄膜电容规；利用气体力学效应的典型真空计有皮拉尼(Pirani)电阻规和电热偶规；利用带电粒子效应的典型真空计有热阴极电离规和冷阴极电离规。

1、波尔登规（Bourdon）

2、薄膜电容规

3、皮拉尼规

4、热电偶规

5、热阴极电离规

6、冷阴极电离规

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皮拉尼真空计利用热传导原理测量气体压力，电阻丝温度与气体压力负相关。分为热电偶式和热电阻式，常用钨或镍丝。精度低，受气体种类和粉尘影响。Knisely点影响导热系数。

皮拉尼真空计测量范围一般为5x10-4~1000mbar。一般用于各种高真空泵的前级压力测量，如光伏、镀膜、等离子行业等，也用于各种中低真空测量。皮拉尼原理是大多数真空技术下优先考虑的测量方式。

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原理：

在玻璃管壳中安装一根金属丝，给金属丝通热发电，使其温度高于周围气体和管壳的温度，于是在热丝和管壳之间产生热传导。当达到热平衡时，热丝的温度决定于气体热对流。在一定的压力范围内，气体压力越高，传导的热量就越多，热平衡后金属丝温度就越低。即电阻丝的温度与气体压力存在负相关的关系，通过金属丝的温度可以计算气体压力。根据电阻丝温度测量方法不同，又可分为热电偶式和热电阻式。

电阻丝常用钨或镍丝，镍丝耐腐蚀，加上陶瓷馈入装置，耐腐蚀性更强。耐温可达60℃，比电容薄膜真空计稍高（一般50℃）。

knisely效应

通常在低压下，导热系数随着压强的升高而增加，但在某一压强点之后，导热系数会开始减小或趋于稳定。这一点称为"Knisely点"。

在较高压强（100mbar以上）时，气体分子的平均自由程短，降低了温度梯度，进而降低了热传导效果。

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优点：

Pirani皮拉尼真空计的优点是什么？Pirani真空计具有许多优点。最重要的是，这些真空压力计通常非常易于使用，并且可以提供多年无故障、可靠的压力测量，因为它们没有移动部件。此外，它们非常经济，成本远低于电容式真空压力计。输出监控的灵活性包括本地显示器、模拟输出和/或数字通信。Pirani真空计相对快速，对真空系统压力的变化非常灵敏。其内部尺寸非常小的仪表可以提高响应速度。应该注意的是，对流增强型Pirani真空计需要更大的体积来支持对流，因此可能具有较慢的响应，这仅仅是因为管内必须排空的体积更大。对流增强型Pirani真空计测量高达大气压的压力，然而，它们在除空气或氮气以外的气体中的精度可能非常差。

缺点

1、受气体种类影响。皮拉尼真空出厂前一般用空气或氮气标定，但是不同气体的导热系数不同，这会影响电阻丝的温度，进而影响实际的压力值。因此，测量不同气体的，需要用其它类型的真空计（如压阻式真空计、电容薄膜规等）校准。

一般气体的分子量越小，分子间的相互作用越弱，分子自由程越大，导热系数越大。

2、精度低，不同压力范围内精度不同。

3、耐粉尘能力弱。用于长膜的真空设备，尾气中携带的杂质可能粘附到电阻丝上，影响其电阻，进而影响测量的压力值。

PVC5000真空探头

4、尤其是在油基泵送系统中。在有污染的系统中，仪表管的安装应使端口朝下，以减少管内的油积聚。对流驱动的Pirani真空计应始终安装在圆柱轴平行于地板的位置。未能正确安装这种类型的仪表将导致读数错误，超过粗略的真空水平。如果真空系统有过多的油蒸气或其他污染物，可以使用分子筛过滤器来延长仪表的使用寿命。