热电偶真空计的工作原理

　　热电偶真空计的构造如图1所示，气体分子承担的热传导量与压强成正比是热电偶真空计的工作原理。

图1 热电偶真空计的构造图

　　金属圆筒内部设有一根灯丝，两端连接电极，通电后灯丝会发热。灯丝的热量会通过气体分子碰撞灯丝、热辐射和固体热传导等方式被夺走。设单位时间内以上述三种方式夺走的热量分别为Qg、Qr、Qs，则平衡状态下以下公式成立：

　　式中

　　Q———单位时间灯丝放出的热量；

　　R———灯丝的电阻；

　　I———灯丝的电流。

　　气体的平均自由程比灯丝的直径大很多时，Qg 通过自由分子的热传导被表示为

　　式中

　　α———适当常数；

　　Λ———分子的热传导率；

　　d———灯丝直径；

　　a———灯丝长度；

　　T———灯丝温度；

　　T0———金属圆筒的温度；

　　p———气体压强。

　　Qs 和Qr 可以分别表示为

　　式(4-8)代表电极的热传导，其中S是灯丝的断面积，κ是固体的热传导率，L是电极的长度。式(4-9)代表热辐射，σ和ε分别是玻尔兹曼常数和固体辐射率。如果保持T和T0一定，则式(4-8)和式(4-9)为常数。如果用I²₀R表示一定量的固体热传导和热辐射，则式(4-6)可以表示为

　　I0 是灯丝的电流，不断弥补固体热传导和热辐射而带来的热量损失。A是不依存压强的常数。如果已知灯丝的电阻R、电流I0 及常数A，则可以通过式(4-10)求得压强p。

　　热电偶真空计的压强测量范围在0.1～300Pa，具有以下优点：

　　(1)结构简单、容易制造、容易操作；

　　(2)工作温度、工作电压较低；

　　(3)所测读数为全压强，并且能够实现远距离的连续测量。

　　但是，热电偶真空计具有受温度影响大、读数时间滞后、读数因气体种类而异、读数需要校准等缺点。