測(cè)試技術(shù)第八章力力矩和壓力的測(cè)量

1、測(cè)試技術(shù)第八章力力矩和壓力的測(cè)量第1頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.1 概述力概念：力是物質(zhì)之間的相互作用。各種機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)都是力或力矩傳遞的結(jié)果，因此力是最重要的物理量之一。力的效應(yīng)信息與控制學(xué)院儀器系2動(dòng)力效應(yīng)：改變物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或改變物體所具有的動(dòng)量使物體產(chǎn)生加速度1靜力效應(yīng)：使物體產(chǎn)生變形，在材料中產(chǎn)生應(yīng)力2力的單位：牛頓（N）第2頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.1 概述力矩、轉(zhuǎn)矩、扭矩力矩：力矩是力和力臂的乘積轉(zhuǎn)矩：力矩會(huì)使機(jī)械零部件轉(zhuǎn)動(dòng)，也稱為轉(zhuǎn)矩 對(duì)于一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩T=F*r，F(xiàn)是在半徑r處的切向力扭矩：在轉(zhuǎn)矩的作用下

2、，機(jī)械零部件會(huì)發(fā)生一定程度的扭曲 變形，又稱為扭轉(zhuǎn)矩單位：牛頓米（N.m）信息與控制學(xué)院儀器系3第3頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.1 概述壓力概念：由靜止的流體垂直作用在給定單位面積A上的力F稱為 該給定處的壓力單位：帕斯卡（Pa） 1Pa=1N/m2常用的名詞術(shù)語大氣壓力：圍繞地球的大氣層對(duì)地球表面單位面積上所產(chǎn)生的壓力，即大氣自重所產(chǎn)生的壓力，也稱氣壓 氣壓隨氣象情況、海拔高度、地理緯度不同而變化 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：溫度為0，緯度為45海平面上，重力加速度為 9.80665m/s2時(shí)的壓力信息與控制學(xué)院儀器系4第4頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星

3、期四8.1 概述壓力常用的名詞術(shù)語表壓力：以環(huán)境大氣壓作參考?jí)毫Φ牟顗?，它是絕對(duì)壓力與大氣壓力之差。 常用的壓力測(cè)量?jī)x表測(cè)得的壓力值都是表壓力絕對(duì)壓力：相對(duì)絕對(duì)真空所測(cè)得的壓力，它是表壓力和大氣壓力之和正壓力：絕對(duì)壓力高于大氣壓的表壓力，通常稱為壓力信息與控制學(xué)院儀器系5第5頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.1 概述壓力常用的名詞術(shù)語負(fù)壓力：絕對(duì)壓力低于大氣壓時(shí)，大氣壓力與絕對(duì)壓力之差真空：低于大氣壓力的絕對(duì)壓力 當(dāng)絕對(duì)壓力小于大氣壓力時(shí)，表壓力為負(fù)值，其絕對(duì)值稱為真空，此時(shí)絕對(duì)壓力越小，真空度越高信息與控制學(xué)院儀器系6第6頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)

4、0分，星期四信息與控制學(xué)院儀器系78.1 概述第7頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.2 力的測(cè)量力的測(cè)量方法信息與控制學(xué)院儀器系8動(dòng)力效應(yīng)靜力效應(yīng)力的動(dòng)力效應(yīng)使物體產(chǎn)生加速度，測(cè)定了物體的質(zhì)量及所獲得的加速度大小就測(cè)定了力值力的靜力效應(yīng)使物體產(chǎn)生變形，通過測(cè)定物體的變形量或用與內(nèi)部應(yīng)力相對(duì)應(yīng)參量的物理效應(yīng)來確定力值第8頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.2 力的測(cè)量力的測(cè)量裝置電阻應(yīng)變式測(cè)力計(jì)壓電式測(cè)力儀壓磁式測(cè)力儀信息與控制學(xué)院儀器系9第9頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.2 力的測(cè)量電阻應(yīng)變式測(cè)力儀工作原理：利用粘

5、貼有電阻應(yīng)變片的彈性體，在外力作用下產(chǎn)生應(yīng)變，將其應(yīng)變量經(jīng)電橋電路轉(zhuǎn)換成電量，再經(jīng)電路處理顯示出被測(cè)的作用力值。信息與控制學(xué)院儀器系10第10頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.2 力的測(cè)量電阻應(yīng)變式測(cè)力儀典型彈性體的結(jié)構(gòu)型式信息與控制學(xué)院儀器系11柱型薄壁環(huán)型第11頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.2 力的測(cè)量電阻應(yīng)變式測(cè)力儀典型彈性體的結(jié)構(gòu)型式信息與控制學(xué)院儀器系12懸臂梁型固定梁型第12頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.2 力的測(cè)量電阻應(yīng)變式測(cè)力儀柱型彈性體信息與控制學(xué)院儀器系13R1、R3沿軸向粘貼，R2、R4

6、沿橫向粘貼在負(fù)荷作用下應(yīng)變片處彈性體的軸向應(yīng)變?yōu)椋旱?3頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.2 力的測(cè)量電阻應(yīng)變式測(cè)力儀柱型彈性體信息與控制學(xué)院儀器系14R1、R3沿軸向粘貼，R2、R4沿橫向粘貼第14頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.2 力的測(cè)量電阻應(yīng)變式測(cè)力儀柱型彈性體信息與控制學(xué)院儀器系15為電橋供橋電壓通常取0.52.5mV/V，其意義是在單位供電橋電壓Ui下傳感器的額定負(fù)荷的輸出電壓，它是測(cè)力傳感器設(shè)計(jì)的原始依據(jù)。第15頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.2 力的測(cè)量電阻應(yīng)變式測(cè)力儀柱型彈性體測(cè)力傳感器的截面尺

7、寸的設(shè)計(jì)步驟：選定傳感器電壓靈敏度，得到計(jì)算實(shí)際應(yīng)變量強(qiáng)度校核：在滿足電壓靈敏度要求下，所產(chǎn)生的應(yīng)力是否小于材料的許用應(yīng)用，一般取= s/3，s為屈服極限信息與控制學(xué)院儀器系16第16頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.2 力的測(cè)量壓磁式測(cè)力儀壓磁效應(yīng)（磁彈性效應(yīng)）：由工業(yè)純鐵、硅鋼等鐵磁材料制成的鐵心在機(jī)械力的作用下磁導(dǎo)率發(fā)生變化信息與控制學(xué)院儀器系17在鐵心上安置一對(duì)線圈一勵(lì)磁線圈（12）和測(cè)量線圈（34），兩線圈的平面相互垂直。第17頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.2 力的測(cè)量壓磁式測(cè)力儀信息與控制學(xué)院儀器系18在勵(lì)磁線圈中通以交變電流

8、時(shí)，鐵磁體中就產(chǎn)生一定大小的磁場(chǎng)。若無外力作用，則磁感應(yīng)線相對(duì)于測(cè)量線圈對(duì)稱分布，合成磁場(chǎng)強(qiáng)度平行于測(cè)量線圈的平面，磁感應(yīng)線不與測(cè)量線圈相交，故無感應(yīng)電勢(shì)輸出。當(dāng)有壓縮力F作用于鐵心時(shí)，鐵心磁導(dǎo)率改變，磁感應(yīng)線的分布發(fā)生變化，有部分磁感應(yīng)線與測(cè)量線圈相交，測(cè)量線圈被勵(lì)磁線圈中的磁場(chǎng)交鏈而輸出與外力大小成比例的感應(yīng)電勢(shì)，作用力越大，交鏈的磁通越多，感應(yīng)電勢(shì)越大。第18頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.2 力的測(cè)量壓磁式測(cè)力儀信息與控制學(xué)院儀器系19 壓磁式測(cè)力儀可以測(cè)量很大的負(fù)荷，達(dá)1MN以上。過載能力強(qiáng)，一般在300%左右，在極限負(fù)荷下靜態(tài)測(cè)量誤差不超過示值的1%。第

9、19頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.2 力的測(cè)量壓電式測(cè)力儀壓電效應(yīng) 正壓電效應(yīng)：機(jī)械能轉(zhuǎn)成電能 一些離子型晶體的電介質(zhì)，在沿一定方向上受到外力的作用時(shí)，不僅幾何尺寸會(huì)發(fā)生變化，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，從而導(dǎo)致在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的束縛電荷。當(dāng)外力去掉后，又會(huì)恢復(fù)到不帶電的原狀。當(dāng)作用力的方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變。信息與控制學(xué)院儀器系20第20頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.2 力的測(cè)量壓電式測(cè)力儀壓電效應(yīng)信息與控制學(xué)院儀器系21信息與控制學(xué)院儀器系21 當(dāng)力的方向改變時(shí)，電荷的極性隨之改變，輸出電壓的頻率與動(dòng)態(tài)力的頻率

10、相同；當(dāng)動(dòng)態(tài)力變?yōu)殪o態(tài)力時(shí)，電荷將由于表面漏電而很快泄漏、消失。第21頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.2 力的測(cè)量壓電式測(cè)力儀工作原理：利用壓電材料的壓電效應(yīng)，將被測(cè)力經(jīng)彈性元件轉(zhuǎn)換為與其成正比的電荷量輸出，通過測(cè)量電路測(cè)出輸出電荷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)力值的測(cè)量。用途：適用于動(dòng)態(tài)力的測(cè)量 石英晶體測(cè)力傳感器的特點(diǎn)？ 信息與控制學(xué)院儀器系22第22頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.3 力矩的測(cè)量測(cè)量目的對(duì)旋轉(zhuǎn)軸測(cè)量力矩，可以確定輸出的功，也可以監(jiān)測(cè)剪切應(yīng)力下的材料失效 力矩的測(cè)量常常和功率、轉(zhuǎn)速測(cè)量聯(lián)系在一起信息與控制學(xué)院儀器系23第23頁(yè)，共64頁(yè)

11、，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.3 力矩的測(cè)量轉(zhuǎn)矩的測(cè)量方法傳遞法：利用轉(zhuǎn)矩使彈性軸產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形的方法力平衡法：利用平衡轉(zhuǎn)矩去平衡被測(cè)轉(zhuǎn)矩能量轉(zhuǎn)換法：按照能量守恒定律來測(cè)量力矩信息與控制學(xué)院儀器系24第24頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.3 力矩的測(cè)量傳遞法根據(jù)彈性元件在傳遞扭矩時(shí)產(chǎn)生的物理參量的變化（變形、應(yīng)力或應(yīng)變）來測(cè)量其轉(zhuǎn)矩信息與控制學(xué)院儀器系25第25頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.3 力矩的測(cè)量傳遞法信息與控制學(xué)院儀器系26第26頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.3 力矩的測(cè)量傳遞法力

12、矩測(cè)量裝置電阻應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩儀 在轉(zhuǎn)軸上或直接在被測(cè)軸上，沿軸線的45或135方向?qū)?yīng)變片粘貼上，當(dāng)轉(zhuǎn)軸受轉(zhuǎn)矩M作用時(shí)，應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變，其應(yīng)變量與轉(zhuǎn)矩M成線性關(guān)系。 對(duì)空心圓柱形軸： 對(duì)方型截面軸： G為轉(zhuǎn)軸的彈性模量信息與控制學(xué)院儀器系27第27頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.3 力矩的測(cè)量傳遞法力矩測(cè)量裝置電阻應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩儀 信息與控制學(xué)院儀器系28 精度高，重復(fù)性好，測(cè)量范圍寬：550000N.m 但它的安裝要求高，調(diào)試技術(shù)復(fù)雜，易受溫度影響，告訴測(cè)量誤差大。第28頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.3 力矩的測(cè)量傳遞法力矩測(cè)量裝置相位差式轉(zhuǎn)

13、矩測(cè)量?jī)x 信息與控制學(xué)院儀器系29第29頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.3 力矩的測(cè)量力平衡法當(dāng)轉(zhuǎn)軸受轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，機(jī)體上必定同時(shí)作用著方向相反的平衡力矩，因此測(cè)量出機(jī)體上的平衡力矩就可以知道被測(cè)轉(zhuǎn)矩的大小M=M0=Fl。利用杠桿式平衡力矩法測(cè)量轉(zhuǎn)矩：以重力為W的砝碼及臂長(zhǎng)l的杠桿去平衡被測(cè)力矩M該方法只能用于測(cè)量勻速 工作情況的轉(zhuǎn)矩，不能用 來測(cè)量動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩 信息與控制學(xué)院儀器系30第30頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.3 力矩的測(cè)量能量轉(zhuǎn)換法它是通過測(cè)量其他與轉(zhuǎn)矩有關(guān)的能量系數(shù)（如電能系數(shù)）來確定被測(cè)力矩大小的。 E1=E2+E E1：輸

14、入力矩產(chǎn)生的能量 E2：機(jī)構(gòu)輸出能量 E ：轉(zhuǎn)換過程中損耗的能量 對(duì)電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)矩M與輸入能量或功率P、轉(zhuǎn)速n、電動(dòng)機(jī)效率的關(guān)系為M=P /(kn) 信息與控制學(xué)院儀器系31第31頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.3 力矩的測(cè)量能量轉(zhuǎn)換法根據(jù)能量轉(zhuǎn)換法制作的測(cè)力矩儀一般多用于測(cè)量各種電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。因其影響因素較多，測(cè)量誤差大，所以只有測(cè)量電參數(shù)的電機(jī)轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x應(yīng)用較多。 信息與控制學(xué)院儀器系32第32頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量測(cè)量方法以流體靜力學(xué)原理為基礎(chǔ)制成的液壓式測(cè)壓法根據(jù)彈性元件受力變形原理并利用機(jī)械機(jī)構(gòu)將變形量放大

15、的彈性變形測(cè)壓法基于靜力平衡原理與作用在已知面積上重量相比較的負(fù)荷測(cè)壓法通過彈性元件制成測(cè)力傳感器將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成電阻量、電感量、電容量、頻率量等各種電學(xué)量測(cè)壓力的方法。信息與控制學(xué)院儀器系33第33頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量測(cè)量?jī)x表液體式壓力計(jì)彈性式壓力表負(fù)荷式活塞壓力計(jì)電氣式壓力儀表信息與控制學(xué)院儀器系34第34頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量液體式壓力計(jì)工作原理：根據(jù)流體靜力平衡原理，將被測(cè)壓力與一定高度的工作液體產(chǎn)生的重力相平衡，采用液柱的高度差來測(cè)量壓力的儀器可用液體：水銀、蒸餾水、乙醇 所用液

16、體不能與被測(cè)介質(zhì)起化學(xué)作用，并使其分界面具有清晰的分界線，便于判別讀數(shù)。信息與控制學(xué)院儀器系35第35頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量液體式壓力計(jì)U形管壓力計(jì)信息與控制學(xué)院儀器系36測(cè)量范圍：20Pa140KPa精度：1%第36頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量彈性式壓力計(jì)工作原理：基于彈性元件（單圈/多圈彈簧管、膜盒、膜片、波紋管等）受壓后產(chǎn)生的位移與被測(cè)壓力呈一定函數(shù)關(guān)系的原理制成的。信息與控制學(xué)院儀器系37第37頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量彈性式壓力計(jì)彈簧管壓力

17、表信息與控制學(xué)院儀器系38 基于彈性元件受壓后產(chǎn)生的位移與被測(cè)壓力呈一定函數(shù)關(guān)系的原理制成的 被測(cè)壓力迫使彈簧管2自由端5位移，位移量由曲柄連桿6、扇形齒輪4和小齒輪1構(gòu)成的機(jī)械式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)放大，轉(zhuǎn)換成指針的旋轉(zhuǎn)在度盤上指示出被測(cè)壓力值。第38頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量彈性式壓力計(jì)信息與控制學(xué)院儀器系39第39頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量彈性式壓力計(jì)磁阻式彈性壓力計(jì)信息與控制學(xué)院儀器系40第40頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量彈性式壓力計(jì)信息與控制學(xué)院儀器系41

18、第41頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量負(fù)荷式壓力計(jì)工作原理：基于靜力平衡原理進(jìn)行壓力檢測(cè)信息與控制學(xué)院儀器系42校準(zhǔn)壓力表20Pa2000kPa第42頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量負(fù)荷式壓力計(jì)信息與控制學(xué)院儀器系43當(dāng)被校準(zhǔn)的壓力儀表安裝上后，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪9，使油壓系統(tǒng)壓力升高，直至活塞2被頂起，這時(shí)壓力表的指示值應(yīng)等于砝碼重力W和砝碼盤及活塞重力W0的總重力處理活塞有效面積AP=(W+W0)/A第43頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量電氣式壓力儀表電容式壓力傳感器信息與控

19、制學(xué)院儀器系44左圖所示的是由圓形固定電極和彈性膜片組成的平行平板電容器。當(dāng)彈性膜片在均勻的壓力p作用下，膜片產(chǎn)生位移，即固定極板與膜片構(gòu)成了變間隙式電容測(cè)壓傳感器。第44頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量電氣式壓力儀表電容式壓力傳感器信息與控制學(xué)院儀器系45第45頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量電氣式壓力儀表電位計(jì)式壓力儀信息與控制學(xué)院儀器系46第46頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量真空的測(cè)量定義：凡是低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的稱為低壓或真空單位：一般以絕對(duì)壓力來表示，單位為托

20、絕對(duì)壓力越小，真空程度越高劃分：粗真空(105103)Pa， 低真空(10310-1) Pa 高真空(10-110-6)Pa ，超高真空(10-610-12)Pa 極高真空(10-12)Pa 信息與控制學(xué)院儀器系47第47頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量真空的測(cè)量測(cè)量?jī)x器按用途的分類真空計(jì)：主要用于測(cè)量低于大氣壓稀薄氣體的壓力分壓強(qiáng)計(jì)：主要用于真空系統(tǒng)內(nèi)氣體組成的分析和分壓強(qiáng) 的測(cè)量檢漏計(jì)：主要用于檢測(cè)真空系統(tǒng)或器件的泄露 信息與控制學(xué)院儀器系48第48頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量真空的測(cè)量測(cè)量方法的分類基

21、于力的作用原理：U形波紋管，波登管式，波紋管式，膜片式；基于壓縮作用原理：麥?zhǔn)险婵沼?jì)；基于導(dǎo)熱作用原理：電阻真空計(jì)，熱電偶真空計(jì)；基于電離作用原理：熱陰極式，冷陰極式，放射性真空計(jì) 信息與控制學(xué)院儀器系49第49頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量真空的測(cè)量U形管真空計(jì) 信息與控制學(xué)院儀器系50一根由玻璃管制成的U形管中盛上水銀或油，U形管的一端接到真空系統(tǒng)上，另一端為大氣。隨著系統(tǒng)中真空的度的升高，U形管真空側(cè)的液面在大氣作用下隨之上升。這樣依據(jù)兩罐中液面的高度差，就可以測(cè)得真空系統(tǒng)的真空度。第50頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四

22、8.4 壓力的測(cè)量真空的測(cè)量壓縮式真空計(jì)基于玻意爾-馬略特定律 信息與控制學(xué)院儀器系51玻意爾-馬略特定律：對(duì)于一定質(zhì)量的氣體，在其溫度保持不變時(shí)，它的壓強(qiáng)和體積成反比，或者說其壓強(qiáng)P與它的體積V的乘積為一常量，即PV=C（常數(shù)）（T不變時(shí)）第51頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量真空的測(cè)量壓縮式真空計(jì) 信息與控制學(xué)院儀器系52 1874年由麥克勞研制，故命名為麥克勞真空計(jì)，它是一種絕對(duì)真空計(jì)。 測(cè)量范圍為1.310-8-1.3x103帕，精度高，可作為其它真空計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。 主要由毛細(xì)管A、毛細(xì)管B、玻璃泡、導(dǎo)液管、水銀瓶構(gòu)成。第52頁(yè)，共64頁(yè)，2022

23、年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量真空的測(cè)量壓縮式真空計(jì) 信息與控制學(xué)院儀器系53毛細(xì)管A、玻璃泡及下面一段管子（到a-a面為止）的體積為V1玻璃泡和毛細(xì)管A中氣體被壓縮到毛細(xì)管A的頂部，其體積為V2根據(jù)波義耳定律: pV1=(p+h)V2其中p為真空系統(tǒng)中壓強(qiáng)第53頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量真空的測(cè)量熱導(dǎo)式真空計(jì)工作原理：氣體壓強(qiáng)低于某一定值時(shí)，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)K與P成正比。 K= bP b：比例常數(shù)用途 ：是一種測(cè)量低真空的真空計(jì) 信息與控制學(xué)院儀器系54第54頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓

24、力的測(cè)量真空的測(cè)量熱導(dǎo)式真空計(jì) 假設(shè)燈絲由導(dǎo)熱損失的熱量與加熱電流I所產(chǎn)生的熱量平衡時(shí)，燈絲溫度不變。其平衡方程為： R為燈絲電阻；E1為氣體分子遷移熱量；E2為輻射遷移熱量； E3為引出導(dǎo)線的遷移熱量。 若由于壓力p減小使E1減小，當(dāng)I不變時(shí)，平衡方程將失去平衡，使燈絲溫度變化。由此可根據(jù)燈絲溫度來衡量壓力的變化。 信息與控制學(xué)院儀器系55第55頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量真空的測(cè)量熱導(dǎo)式真空計(jì) 信息與控制學(xué)院儀器系56根據(jù)測(cè)定氣體熱傳導(dǎo)方法的不同，熱導(dǎo)式真空計(jì)分為電阻真空計(jì)和熱電偶真空計(jì)兩種。第56頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0

25、分，星期四8.4 壓力的測(cè)量真空的測(cè)量電阻真空計(jì)（皮喇尼真空計(jì)） 信息與控制學(xué)院儀器系57 由電阻式規(guī)管和測(cè)量電路兩部分組成。電阻規(guī)管內(nèi)封裝一只電阻溫度系數(shù)較大的電阻絲，常用的有鎢絲和鉑絲。 測(cè)量時(shí)規(guī)管與被測(cè)真空計(jì)系統(tǒng)相連。在較低的壓力（小于13.3Pa）時(shí)，熱電阻絲的電阻值取決于周圍氣體的壓強(qiáng)。第57頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量真空的測(cè)量熱電偶真空計(jì) 信息與控制學(xué)院儀器系58 熱偶真空計(jì)由熱偶式規(guī)管和測(cè)量電路組成。 熱偶規(guī)管主要由玻璃殼、鉑絲、熱電偶構(gòu)成。鉑絲通以恒定電流加熱熱電偶，其溫度為100-200。 熱電勢(shì)的大小與溫度大小有一定的函數(shù)關(guān)系，只要測(cè)出熱電勢(shì)即可決定其溫度差，由此可以獲知被測(cè)真空的大小。第58頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)0分，星期四8.4 壓力的測(cè)量真空的測(cè)量熱電偶真