Тепловой вакуумметр — это измерительный прибор, который используется для определения полного давления в вакуумных системах. Диапазон его измерений может достигать значений до 10-2 Н/м², что позволяет контролировать глубокий вакуум.
Физический принцип действия
Работа прибора основана на фундаментальной зависимости теплопроводности разреженного газа от его давления. В упрощённом виде: чем ниже давление (выше вакуум), тем меньше молекул газа переносит тепло, и тем хуже происходит теплоотвод.
Конструкция и работа датчика
Ключевым элементом устройства является датчик, представляющий собой герметичный баллон с размещённой внутри тонкой металлической проволокой (нитью). Нить нагревается электрическим током постоянной мощности. При изменении давления в системе меняется интенсивность отвода тепла от раскалённой нити к стенкам баллона через окружающий газ. Это, в свою очередь, приводит к изменению температуры самой нити. Таким образом, измеряя температуру нити, можно судить о давлении в системе.
Классификация тепловых вакуумметров
В зависимости от метода измерения температуры нагревательной нити, тепловые вакуумметры делятся на два основных типа:
1. Термопарные вакуумметры. В этих приборах температура нити определяется непосредственно с помощью миниатюрной термопары, которая механически соединена с ней. Термопара генерирует электрическое напряжение, пропорциональное температуре, которое и служит измерительным сигналом.
2. Теплоэлектрические вакуумметры сопротивления (пирани). Здесь температура нити оценивается косвенно — через изменение её электрического сопротивления. Поскольку сопротивление металла зависит от температуры, измерив сопротивление нити (обычно включённой в мостовую схему), можно рассчитать её температуру и, соответственно, давление.