在真空技术领域,压力测量跨越了从2000mbar到10^-12mbar的广阔范围,涵盖超过15个数量级。由于物理限制,无法构建一个能够在整个真空范围内进行精确测量的单一真空计。每种真空计都有其特定的测量范围,通常覆盖几个数量级。为了尽可能广泛地分配测量范围给不同类型的真空计,有时在测量范围的上限和下限处甚至会达到100%的增长,我们必须区分产品目录中规定的测量范围和“精确”测量的范围,各个真空计的测量范围受到物理效应的上限和下限的限制。
真空计是用于测量从略高于大气压到远低于大气压的气体压力的设备,在许多情况下,压力指示依赖于气体的性质。通过基于质谱仪原理的分压测量仪器,可以精确测量某些气体或蒸气的分压。
1.绝对真空计:根据定义,这类仪器将压力测量为作用在某个区域上的力,例如充液真空计和机械真空计。根据气体的动力学理论,粒子通过撞击壁施加的力仅取决于每单位体积的气体分子数(分子数密度n)及其温度,而不取决于它们的摩尔质量。因此,这类仪器的读数与气体类型无关。
2.间接压力测量仪器:这类仪器的压力读数是气体的压力相关(或者更准确地说,密度相关)特性(热导率、电离概率、电导率)的函数。这些特性取决于摩尔质量和压力。因此,这类仪器的压力读数依赖于气体的类型。
这些压力测量仪表的刻度通常以空气或氮气作为测试气体,对于其他气体或蒸气,必须提供通常基于空气或氮气的校正系数。在使用间接测量真空计进行精确压力测量时,了解气体成分非常重要。在实践中,气体成分通常只能被粗略地估计,知道在要测量压力的气体混合物(例如氢气或泵流体蒸汽分子)中轻分子还是重分子就足够了。
在选择合适的测量仪表时,所需的压力范围并不是唯一考虑的因素。仪表工作的工作条件也起着重要作用。如果要在困难的操作条件下进行测量,即如果存在很高的污染风险、不能排除管道中的振动、可能预料到的空气爆炸等,则测量仪器必须坚固耐用。在工业设施中,使用波登真空计、隔膜真空计、导热真空计、热阴极电离真空计和潘宁真空计。其中一些测量仪器对恶劣的操作条件很敏感。只有在尽可能排除上述错误来源并遵循操作说明的情况下,它们应该而且才能成功使用。