熱電偶真空計(jì)的工作原理

　　熱電偶真空計(jì)的構(gòu)造如圖1所示，氣體分子承擔(dān)的熱傳導(dǎo)量與壓強(qiáng)成正比是熱電偶真空計(jì)的工作原理。

圖1 熱電偶真空計(jì)的構(gòu)造圖

　　金屬圓筒內(nèi)部設(shè)有一根燈絲，兩端連接電極，通電后燈絲會(huì)發(fā)熱。燈絲的熱量會(huì)通過(guò)氣體分子碰撞燈絲、熱輻射和固體熱傳導(dǎo)等方式被奪走。設(shè)單位時(shí)間內(nèi)以上述三種方式奪走的熱量分別為Qg、Qr、Qs，則平衡狀態(tài)下以下公式成立：

　　式中

　　Q———單位時(shí)間燈絲放出的熱量；

　　R———燈絲的電阻；

　　I———燈絲的電流。

　　氣體的平均自由程比燈絲的直徑大很多時(shí)，Qg 通過(guò)自由分子的熱傳導(dǎo)被表示為

　　式中

　　α———適當(dāng)常數(shù)；

　　Λ———分子的熱傳導(dǎo)率；

　　d———燈絲直徑；

　　a———燈絲長(zhǎng)度；

　　T———燈絲溫度；

　　T0———金屬圓筒的溫度；

　　p———氣體壓強(qiáng)。

　　Qs 和Qr 可以分別表示為

　　式(4-8)代表電極的熱傳導(dǎo)，其中S是燈絲的斷面積，κ是固體的熱傳導(dǎo)率，L是電極的長(zhǎng)度。式(4-9)代表熱輻射，σ和ε分別是玻爾茲曼常數(shù)和固體輻射率。如果保持T和T0一定，則式(4-8)和式(4-9)為常數(shù)。如果用I²₀R表示一定量的固體熱傳導(dǎo)和熱輻射，則式(4-6)可以表示為

　　I0 是燈絲的電流，不斷彌補(bǔ)固體熱傳導(dǎo)和熱輻射而帶來(lái)的熱量損失。A是不依存壓強(qiáng)的常數(shù)。如果已知燈絲的電阻R、電流I0 及常數(shù)A，則可以通過(guò)式(4-10)求得壓強(qiáng)p。

　　熱電偶真空計(jì)的壓強(qiáng)測(cè)量范圍在0.1～300Pa，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造、容易操作；

　　(2)工作溫度、工作電壓較低；

　　(3)所測(cè)讀數(shù)為全壓強(qiáng)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離的連續(xù)測(cè)量。

　　但是，熱電偶真空計(jì)具有受溫度影響大、讀數(shù)時(shí)間滯后、讀數(shù)因氣體種類而異、讀數(shù)需要校準(zhǔn)等缺點(diǎn)。