熱偶真空規管的結構原理

概述

    熱堆規是種結構殊的熱偶真空規管。它有種溫度補償系統，克服了般熱偶真空規管真空讀數受環境溫度影響的弊端。它能給出可靠且不受環境溫度影響的真空壓強讀值。在西方發達家已成為種當代普遍采用的低真空測量器具。熱堆規主要用于低溫貯槽、槽車、冰箱、空調以及些度要求較的真空設備的真空測量。

結構及原理：

在我，低真空測量域還大量使用著傳統型的熱偶規管（thermocouple gauge tube）。但在界各業家已不再使用熱偶規管，而代之以熱堆規管（thermopile gauge tube）。熱堆規管簡稱熱堆規，因加熱溫度低，以其達到的安性、準確性、穩定性和可靠性水準成為當今界真空測量與控制域的新器具。熱偶規中只存在個熱電偶，而熱堆規中卻是由多個熱電偶串并聯所構成的。比如典型的美海斯汀公司熱堆規（參見圖1）的敏感元件熱偶則是由三個材料組成均相同的貴金屬熱偶AO、BO、CO（見圖2）構成，其中兩個尺寸相同的熱偶AO和熱偶BO以熱電勢正性端相連形成熱絲熱偶AOB。熱偶接點為a和b。三個熱電偶CO，也以熱電勢正性端與熱絲熱偶AOB的重點O相連，形成補償熱電偶CO，熱偶接點為c。三個熱電偶的端點ABCO均固定在相對較粗大，且具有較熱導率的支桿上，使其始終保持在環境溫度T_C。當在熱偶AOB上施加1kHz左右的低壓交正弦波電源后，熱絲熱偶的溫度隨加熱率的增加而上升。當輸入熱絲熱偶的加熱率與熱絲熱偶因傳導散熱達到均衡時，其熱偶接點a，b的溫度達到均衡，溫度為T₁，此為熱端接點，由此產生相應的熱電勢。補償熱電偶未被加熱，保持在環境溫度T_C，故熱電偶接點c的溫度也是T_C，此為冷端接點，只產生隨環境溫度變化的隨機熱電勢。對于環境溫度，所有熱偶接點均會產生相應的隨機熱電勢。但由于熱絲熱偶AOB和補償熱電偶所產生的隨機熱電勢大小相等，性相反，響應時間相同，所以補償熱偶地補償了環境溫度及其其它所產生的隨機效應。