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inficon电容塑料薄膜真空计,电路为闭环控制构造,包含微电容测量电路和静电力控制电路,在其中静电力控制电路用于造成平衡力压塑料薄膜的静电力,系统对的测量特性拥有较为重要的危害,该方式在确保真空计高度测量的并且还能扩宽其动态性测量范围。
inficon电容塑料薄膜真空计用以真空泵测量,规定在较宽的工作压力测量范围可以测出较小的工作压力变化量,与此同时必须达到深空探测、临近空间检测及其流体力学试验等运动中测量仪器设备微型化的规定,因此测量电路应当在达到测量规定的条件下尽量完成一体化、微型化、功能损耗低。
因而,对于不一样电级构造的inficon电容塑料薄膜真空计微电容测量电路应向着便于集成化、微型化的角度发展趋势。因为根据电源开关电容法的微电容测量电路便于集成化,而静电平衡构造的微电容测量法有扩宽动态性测量范围的优点,因而根据二者融合的微电容测量电路有希望完成对inficon电容塑料薄膜真空计总体测量特性的提高。
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inficon传感器及电容-数字信号转换电路原理图测量时,首先由开关电容放大器将电容转换为电压,然后由一个自振荡噪声积分双斜率转换器将电压信号转换为数字信号。在前级模拟电路中,COffset和CGain为可编程电容,可以调剂电桥的输出信号同时补偿电桥的偏移,该特征可以使电路处理相同inficon设备的不同信号或有相同激励信号的不同的inficon器件。
自振荡噪声积分双斜率转换器使用时间而不是幅度分辨率来产生多位数字输出信号,结构简单,能有效消除偏移及闪烁噪声,实现高精度的测量。如图8所示,英福康bpg400真空计抽真空无力,电路采用0.13umCMOS技术制作成集成芯片,有效面积约为0.317平方毫米,功率消耗约为0.2mW。测量结果表明,电路可以在-40~80℃温度范围内正常工作,电容分辨率可达到7aF,压力分辨率可达到1Pa。
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图8inficon传感器与电容-数字信号转换器芯片封装图3.静电力平衡结构微电容测量和普通inficon电容式传感器相比,静电力平衡电容式传感器采用闭环工作方式,利用力平衡反馈回路产生静电力来平衡传感器中的感压薄膜或质量块。静电力平衡技术在inficon加速度计、陀螺仪等传感器中应用广泛,在inficon电容压力传感器中处于发展阶段。
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当压力降至102Pa时,热偶电势E开始增大,这是由于此时气体传导走的热量减少,热丝温度已升高。当压力p继续降低时,热偶电势继续增大,但是越来越缓慢, 很后趋于一定值。此后,p再降低,E不再变化,即热偶真空计已达到其测量极限,这个极限为其测量下限,约为10-1Pa。为了使用上的方便,通常按照p—E校准曲线将毫伏计的刻度改成真空度。用这样刻度的真空计测量时,可直接读出真空度,再也不需要根据测得的p-E校准曲线查被测真空度。
气体种类对热偶真空计的影响热偶真空计对不同气体的测量结果是不同的,这是由于不同气体分子的导热系数不同引起的。但各种气体的p-E校准曲线形状都类同,因此,在测量不同气体的压力时,可根据干燥空气(或氮气)刻度的压力读数,再乘以相应的被测气体相对灵敏度,就可得到该气体的实际压力,即通常以干燥空气(或氮气)的相对灵敏度为1,其他一些常用的气体和蒸气的相对灵敏度如表4-2所示。相对灵敏度表明了气体热传导的性质。
对于气体分子中具有相同原子数的气体或蒸气,其相对灵敏度Sr随分子量的增大而增大。表4-2一些气体与蒸气的相对灵敏度四、热偶规管加热电流的确定由于制造热偶规管所用的材料及工艺等原因,每个规管的加热电流均不相同;在使用过程中也会因规管“老化”使得加热电流变大;此外,不同测量范围的加热电流也有差异。因此,在使用热偶计时,应按不同的量程确定规管的加热电流。
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