电容薄膜真空规的正确使用

2014-04-16刘兴胜

计量技术 2014年9期

刘兴胜

(中国工程物理研究院电子工程研究所，绵阳 621900)

0　引言

在真空测量中，电容薄膜真空规作为一种高精度的压力传感器，测量范围为10-2～105Pa，主要用作粗低真空的精确测量或当参考标准。它的工作原理是弹性薄膜在压差的作用下膜片产生位移，引起电极和膜片之间距离的变化，导致电容量发生改变，通过测量电容的变化，达到测量真空度的目的。

电容薄膜真空规分为绝压式和差压式两种，绝压式是指参考室的压力相对测量室的压力可忽略不计，认为参考室压力为零，实际上是将参考室抽成高真空，用吸气剂维持测量室的真空度在电容规最小分辨率以下。差压式是指任意压力作为零点，测量相对压力。本文所指为绝压式电容规。

电容薄膜真空规的主要特点是：测量准确度高、线性好，灵敏度与气体种类无关，可测蒸气和腐蚀性气体的压力，结构牢固，使用方便。单个规的测量范围可覆盖5个数量级的真空区域，但准确测量一般只有3个数量级。

为了使真空操作人员能够正确使用电容薄膜真空规，从而保证测量的正确性和可靠性，同时延长规的使用寿命，现讨论一下在使用中的注意事项。

1　防止超量程

超量程是指真空超出满量程的10%以上或者更高。虽然偶尔超量程时电容薄膜真空规的固定电极起到保护膜片的作用，不会使膜片压破。但是由于规的膜片很薄，如果长期如此，膜片会发生变形，使膜片不能恢复到原来的位置，以致造成重复性变差，校准数据失效。因此，在电容薄膜真空规使用中，要安装一个隔断阀，到了满量程时，就关闭隔断阀，这样就可以防止膜片过压，以延长使用寿命和保证测量精度。

2　预热

预热是指电容薄膜真空规在正常使用前的通电时间。为避免环境温度影响，精密规加有45℃左右温控色。因此有加温色和不加温色两种。精密规预热时间应在4h以上，如果作为参考标准或精确测量时，预热时间必须在24h以上，如果条件允许，推荐长期预热。例如，美国MKS公司的690A电容薄膜真空规配接该公司的270D-5电控仪时，270D-5电控仪插上电时，还需要把Heater键从off扳到Reg位置，此时右边的黄色指示灯会亮。长时间成功预热后，用手摸690A电容薄膜真空规的表面，会有发热现象，这是一种正常情况。如果Heater键扳在off位置，即使配接的270D-5电控仪长期通电，690A电容薄膜真空规也不会发热，起不到预热效果。

3　零点调节

电容薄膜真空规的零点调节正确与否，直接影响真空度的精确测量。美国MKS公司的690A电容薄膜真空规既有测量电路的调零又有规自身的调零。测量电路的调零是在270D-5电控仪前面板的Null旋钮处调零，FS旋钮处是调仪器的满度。规自身的调零是在该面板的C和F处，C表示粗调，F表示细调。如果在C和F处仍然调不到零，应调节规上的调零旋纽，这个旋钮在规上有一个小孔，可以用小螺丝刀轻轻调节。

俄罗斯BVD-5真空规的调零方法是：按压“〉0〈”键10s以上，显示屏左下角出现符号“0”，同时听到鸣叫声音。反复数次，直至稳定显示在“0”位置。

调零应在预热时间足够的情况下进行，位置应比准确测量范围下限低2～3个数量级。如量程是133.3kPa，则其准确测量范围是133.3Pa～133.3kPa。零点在真空系统抽到1.3Pa或0.13Pa位置左右才能调节，其余量程以此类推。加温色对环境要求不高，一旦零点调好后，在测量的过程中不能再随意进行调节；不加温色对环境要求较高，如温度有变，零点也得调节。

4　温度影响

电容薄膜真空规受温度影响较大，因此控制温度变化对保证测量精度十分重要。尤其是温度变化很大时，各部件的热膨胀造成本来就很小的规腔间隙几何尺寸发生较大变化，从而导致与压力无关的位移，造成电容薄膜规输出信号紊乱，引起零点严重漂移，直接影响规的稳定性和测量精度。实际使用时，室温稳定要求在<±1℃以内，绝对不允许温度的突然变化；如果温度变化过大，必须进行修正或采取必要的恒温措施。

5　环境要求

电容薄膜真空规作为一种高精度的压力传感器，主要用于粗低真空的精确测量或作为参考标准，对环境的要求很高，不宜在不清洁的环境中使用。如果环境受到污染，或空气中含有大量的水蒸汽和灰尘，则测得的结果会不可靠。因此，室内应经常保持清洁卫生，地面为水磨石或木质涂漆地面，无尘埃。为防止机械泵工作时排出气体对环境的污染，可采用在泵的排气口上装设金属或橡胶排气管道的方法，将气体排出室外。同时，还要避免射频和电磁场的干扰，强噪音也会影响规的稳定性，尤其是对振动比较敏感，在使用中应注意。