[發明專利]一種寬量程熱偶真空計

在審

• 申請號: 202111130786.5
• 申請日: 2021-09-26
• 公開（公告）號: CN113865784A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 林紅;任元國;梁盈盈;李濘
• 申請（專利權）人: 成都國光電氣股份有限公司
• 主分類號: G01L21/14
• 分類號: G01L21/14
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 張巨箭

本發明公開了一種寬量程熱偶真空計，屬于真空測量技術領域，包括真空規管，加熱電流供給單元、模數轉換單元和主控單元，加熱電流供給單元用于動態處理真空規管輸出的不同電動勢的電信號，進而向真空規管提供能夠保證燈絲恒溫的第一加熱電流。本發明基于定溫原理實現對不同環境的真空度測量，由于真空規管燈絲加載的是動態的加熱電流，加熱電流隨電動勢變化而變化，因此大大拓寬了本發明真空計的測量范圍；同時，由于第一加熱電流能夠保證燈絲在不同測量環境處理恒溫，通過變化的第一加熱電流獲取當前測量環境的真空度信息，進而能夠消除測量環境溫度對測量準確度的影響，保證了測量的準確性。

技術領域

本發明涉及真空測量技術領域，尤其涉及一種寬量程熱偶真空計。

背景技術

真空測量通過由特殊材質的材料制成的真空規管與真空環境接觸，進而獲取與壓強有關的信號，該信號經后續信號處理電路進行轉換處理即可顯示被測真空環境的真空度。

真空測量按照測量原理分類包括直接測量真空計和間接測量真空計，間接測量真空計包括壓縮式真空計、熱輻射真空計、電離真空計等，本申請主要關注的是熱輻射真空計中的熱偶真空計。熱偶真空計的真空規管的燈絲材料選擇原則是：(1)應具有較大的熱電勢和熱電勢溫度變化率，并且熱電勢與溫度之間最好呈線性關系；(2)具有較高的電導率，低的電阻溫度系數和低的比熱；(3)物理化學性能、熱電特性都較穩定。現有熱偶真空規管由一根康銅絲和一根鎳鉻絲組成，如圖1所示，基于定流原理測量環境真空度，即在真空規管2腳、3腳加上一定的加熱電流，1腳、4腳會產生一定的熱電動勢，利用毫伏表對熱電動勢進行測量，并通過顯示裝置處理后顯示，即可得到不同壓強下對應的不同的熱電動勢輸出，進而通過一定熱電動勢就反應一定的壓強(絕對壓強)，根據壓強與真空度的計算公式實現真空度的測量。

現有熱偶真空計僅為真空規管提供一種加熱電流，即在整個測量范圍中僅使用一種加熱電流，導致真空規管產生的熱電動勢范圍有限，當真空規管產生的電動勢接近上限時電動勢變化較小，接近其測量極限；其二，真空計只提供加熱電流，未對真空規管燈絲進行檢測，當真空規管未接入真空計或者真空規管的燈絲斷裂時，真空計的真空規管不能正常工作，但真空計未對真空規管反饋的信號進行分析即對反饋的信號進行處理并顯示為真空數值，使操作者不能直觀判定當前真空計顯示真空度是否正確，容易造成誤判；其三，目前熱偶真空計基于上述定流原理進行真空測量，即通過真空規管輸出電位差(電動勢)隨其燈絲表面溫度變化而變化進行真空測量，而真空規管燈絲表面的溫度變化容易受不同溫度工作環境影響，即真空規管反映的電動勢在不同的工作環境溫度中偏移量較大，使得真空測量準確度不高；其四，真空計對控制電路采用繼電器模式，即真空計內部具有一繼電器，但其功率較小，一般無法直接使用其控制外部設備，都會經過中間繼電器進行控制；同時繼電器有三個接線端，占用了較多的接線端口；其五，真空計的模擬量的校準通過兩個調節器進行校準，且模擬量的輸出用戶不能自行選擇，增加了真空計返廠幾率，增加了真空計的升級成本。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中真空測量范圍窄、準確度不高以及環境溫度影響大的問題，提供了一種寬量程熱偶真空計。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種寬量程熱偶真空計，真空計具體包括：真空規管、加熱電流供給單元、模數轉換單元和主控單元，主控單元為單片機、PLC、FPGA、ARM中任意一種。真空規管，能夠在不同真空度的測量環境下，根據恒定加熱電流產生不同電動勢的電信號；加熱電流供給單元包括順次連接的信號處理模塊和加熱電流提供模塊；所述信號處理模塊與真空規管輸出端連接，用于將真空規管輸出的電信號與基準電壓信號進行減法運算處理，得到能夠保證燈絲恒溫的第一電信號；所述加熱電流提供模塊輸出端與真空規管連接，用于根據第一電信號向真空規管提供能夠保證燈絲恒溫的第一加熱電流；模數轉換單元與信號處理模塊輸出端連接，用于將信號處理模塊輸出的模擬態的第一電信號轉換為數字信號；主控單元經模數轉換單元與信號處理模塊連接，用于對數字信號進行處理進而計算出當前測量環境的真空度信息。

在一示例中，所述加熱電流供給單元還包括信號放大模塊，設于真空規管輸出端與信號處理模塊輸入端之間。