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压缩式在线计(麦氏计)的在线原理
时间: 2020-05-09 08:57 浏览次数:
 
       压缩式在线计是对U型管在线计的重大改进,它是依据理想气体的波义耳定律制成的。由于它首先是由麦克劳提出的,故此种在线计又称为麦克劳在线计(简称麦氏计)。
      压缩式在线计是测量压力低于1Pa实用的绝对在线计,并且从1874年至今仍做为校准其它在线计的主要仪器。

 

 
图4示出一种在线用压缩式在线计。它是用硬质玻璃吹制而成。由测量毛细管3(顶端为封闭端)、比较毛细管4、玻璃泡2、水银贮器1、三通阀7、与被测在线系统相连接的导管6和刻度尺5等组成。
 

 
        测量前将压缩式在线计的导管与被测系统相连接,由于系统内压力各处相等,所以玻璃泡和测量毛细管内的压力与待测系统内的压力p相等。测量时用任一种方法将水银面提升,当水银面停在如图5所示的位置时,停止提升,其压力计算公式为:
 

 
       此式即为压缩式在线计的基本方程式。式中d为测量毛细管的内径。V和d在吹制压缩式在线计时可测得为已知数据,则:
 

 
      式中 p——待测压力,Pa
  h1、h2——为液面差,m
  K——称为在线计常数,Pam-2
  V——玻璃泡和测量毛细管总容积,m3
  根据测量时选定水银面的基准线位置的不同,有三种刻度方法:
  (1)无定标刻度法:即在测量时,将水银面提升到任意位置固定下来,如图5的位置,分别测出h1和h2值,代入基本方程式就可计算出待测的压力值p,这种方法称为无定标刻度法,此法多用于做为标准计校对其它相对在线计时。
  (2)平方刻度法:在测量时,将比较毛细管中水银面提升到与测量毛细管内顶端同一水平线(基准线)上,即此时h2=0,则基本方程式可写成:
  p = Kh2 (5)
  可见压力p与水银面高度差h的平方成正比,所以此法称为平方刻度法。
  (3)直线刻度法:在测量时,将水银面提升到测量毛细管上某一位置(此位置做为基准线),即h1=常数,则基本方程式写成:
p = K·h1h = Klineh (6)
  式中Kline为直线刻度在线计常数,Pam-1。所以p与水银液面高度差h成直线关系,故称为直线刻度法。
  在刻度过程中,h1可选其等于任意值,选定一个值(一条基准线)就可有一对应的刻度尺,因此,同一台压缩式在线计可同时选定几个h1值,就可有对应的几个不同的刻度尺。
  可凝蒸气(特别是水)是在线系统中常见的,由于其不符合玻意耳定律,故压缩式在线不能正确反应可凝蒸气的压力。通常在压缩式在线计与被测系统之间安一冷阱,用以捕集可凝性蒸气,此时压缩在线计的指示为永久气体的分压力。

  压缩在线计的特点是:
  (1)刻度与气体种类无关,这是对永久性气体而言。
  (2)测量范围较宽、精度较高。在线用压缩式在线计的测量范围为102~lO-3Pa,对其结构尺寸进行改进后可使量程进一步扩大。其测量精度比较高,一般相对误差在lO×10-2左右。
  (3)不能连续测量。由于每测量一次需升降水银一次,不能连续读数,操作费时。
  (4)水银蒸气对人体有害。

 
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