U型管真空計的改進形式
U型管真空計所能測量的最低壓力即其測量下限pmin。當壓力p很小時,開式U型管真空計液面差h→p0/(ρg),閉式U型管真空計液面差h→0。這時讀液面差數值就有困難了,一般用肉眼所能正確觀測的最小液面差約為0.5~1mm,如用水銀做工作液,則 pmin =66.5~133Pa。
另外,開式U型管真空計的讀數受環境大氣壓力的影響;閉式U型管真空計受封閉端內工作液放氣的影響,使管內壓力增加,給讀數帶來誤差。為了延伸測量下限和減小測量誤差,真空技術網(http://203scouts.com/)認為除改用比水銀密度小的液體(如油)做工作液外,還可將其結構做些改進。
1、用密度較小的液體來替換水銀。常用的有274硅油、擴散泵油、3號變壓器油、硼鎢酸鎘等。例如用274硅油(它具有飽和蒸氣壓低、粘度小等特點)來代替水銀制成油U型管真空計,這時同樣的壓力差就會造成較大的液面高度差,其放大倍數由水銀和油密度比來決定,這種方法可使測量下限延伸一個數量級左右。
2、改進閉式U型管真空計的結構。為了減小封閉端管內壓力對測量的影響,將其結構改進后如下圖所示,在U型管左右兩支管間加一個二通閥K。在不測量時,閥K將左右兩支管接通,兩邊液面處于同一高度;在進行測量時,先將兩端支管內壓力抽到10-1Pa以下,然后轉動閥K將左右支管隔斷,左支管就變成封閉端。測量過程中隨著待測壓力p的變化,兩邊液面高度差h就隨之變化,讀出h的變化即可算出壓力p的數值。這種結構可以減小封閉端因工作液放氣給測量帶來的誤差。
圖 油U型管真空計
3、斜置式U型管真空計。如下圖所示,液面垂直方向較小的高度差,在傾斜的方向上就出現較大的長度差,待測壓力p可由斜管內液柱長度L和傾斜角θ計算出來。
圖 斜罩式U型管真空計
由于垂直大管(工作液貯器)的橫截面積A2遠遠大于斜管的橫截面積A1(一般A2/A1 >200),大管內液面的變化可以忽略不計,因此,被測壓力可近似地用下式求得
還有用光干涉方法制成光干涉油微壓計,測量范圍為1~10-2Pa,準確度達±1.5×10-2。