压缩式真空计的结构及工作原理

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　　压缩式真空计是对U型管真空计的重大改进，它是依据理想气体的波义耳定律制成的。由于它首先是由麦克劳提出的，故此种真空计又称为麦克劳真空计（简称麦氏计）。
6 _) e5 S& C' O( m$ |  　　压缩式真空计是测量压力低于1Pa时用的绝对真空计，并且从1874年至今仍作为校准其他真空计的主要仪器。
1 o. b2 c& N3 d" h8 M  　　图1 所示为一种工作用压缩式真空计，它是用硬质玻璃吹制而成。由测量毛细管3（顶端为封闭端）、比较毛细管4 、玻璃泡2 、水银贮器1 、三通阀7 、与被测真空系统相连接的导管6和刻度尺5等组成。
  　　为减小测量误差，测量毛细管和比较毛细管用同一根毛细管截断制成，这样可较好地保持两者内径的均匀性。为使待测系统压力与玻璃泡内的压力一致，导管6要用较粗的玻璃管制成，保证其有足够的通导能力。
. V3 d$ x0 u% X4 u1 }3 f  _. t  　　由于压缩式真空计是依据理想气体的波义耳定律制成的，所以其前提条件是被测真空系统内的气体必须是适用波义耳定律的，否则将给测量带来误差；再者要求在测量时真空系统内压力稳定。
  
  图1  压缩式真空计　　图2  压缩式真空计测量图
, R+ H- U1 E8 j! S, A  1-水银贮器 2-玻璃泡 3-测量毛细管 4-比较毛细管 5- 刻度尺 6- 导管 7- 三通阀
  　　测量前将压缩式真空计的导管与被测系统相连接，由于系统内压力各处相等，所以玻璃泡和测量毛细管内的压力与待测系统内的压力p相等。测量时用任一种方法将水银面提升，当水银面提升到M-M面时（见图2），被测系统与玻璃泡隔断，玻璃泡以上内部压力与被测系统内压力p相等。设M-M 以上包括测量毛细管和玻璃泡体积之和为V。当继续提升水银时，玻璃泡内的气体被压缩，体积减小，压力增高。
7 H5 I3 U1 t. j6 ^  o  　　当水银面停在如图2所示的位置时，测量毛细管内的气体体积为V1，压力为 p2，而比较毛细管内压力仍为p。测量毛细管和比较毛细管液面高度差为h = h1-h 2，则测量毛细管内的压力p2= ρgh + p。根据波义耳定律可得
  
  　　因为一般用压缩式真空计测量低压，即p《ρgh，故等式右边的p可以忽略。于是，上式可以写成
9 n/ u7 m7 C/ l6 s6 ?1 P9 h  
; |( o6 `1 j. b0 L  　　又因为测量毛细管压缩后的气体容积V1=（πd2/4）·h 1，经整理得
  
  　　此式即为压缩式真空计的基本方程式。式中d为测量毛细管的内径。V和d在吹制压缩式真空计时可测得为已知数据，则
  
( w  @+ _- k& i2 o/ e; g  G  O  　　式中：p--- 待测压力，Pa； h1、h2---液面差，m； K---真空计常数，Pam-2；
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