压力量测高压下的压力计常用压力计的原理与类型 - 中原大学物理系.PPT

壓力量測 演講者：楊仲準 電子儀器與量測技術 中原大學物理系 壓力量測 壓力的定義 a. 壓力有關的物理特性 b. 單位 常用壓力計的原理與類型 低壓下的壓力計 常壓下的壓力計 高壓下的壓力計 其他特殊壓力計 (如利用超導溫度變化) 量測壓力常見問題 不均勻的施/受力 量測的困難 雜訊的串入 大綱 壓力量測 壓力的定義 壓力量測 壓力的定義: 壓力的定義 跟壓力有關的物理特性: 熱力學中的氣體-V(T, P) Expansivity Isothermal compressibility (N/m2) 壓力量測 壓力的定義 跟壓力有關的物理特性: 2.熱力學中的液體與固體 壓力量測 壓力的定義 跟壓力有關的物理特性: 3. 電性：壓電性 壓電常數 應力 電極化率 壓力量測 壓力的定義 跟壓力有關的物理特性: 4. 磁性：超導的臨界溫度改變 壓力量測 壓力的定義 跟壓力有關的物理特性: 5. 光譜：石英與紅寶石之拉曼位移 石英之拉曼光譜位移 紅寶石之拉曼光譜位移 壓力量測 壓力的單位: 壓力的定義 /wiki/%E5%8E%8B%E5%BC%BA 壓力量測 常用壓力計的原理與類型 壓力量測 低壓下的壓力計 常用壓力計的原理與類型 Vacuum Pressure Gauge (真空氣壓計): a. 低真空：760 ~ 1 Torr b. 中度真空：1 ~ 10-3 Torr c. 高度真空：10 -3~ 10-7 Torr d. 超高真空：10-7 Torr以下 薄膜式真空計 (低真空/~1 Torr) 利用電容原理來偵測薄膜兩端的壓力差 壓力量測 低壓下的壓力計 常用壓力計的原理與類型 Pirani真空計 (中度真空 ~10-4 Torr) 加熱金屬，量測其電阻。金屬絲 的電阻因為氣體帶走了熱量，導致 溫度降低進而而造成電阻率的變化。 當氣體越少，能帶走的熱量就越少 因此透過電阻的量測，便可以得知 道氣體的壓力。 壓力量測 低壓下的壓力計 常用壓力計的原理與類型 離子真空計 (高度/超高度真空 ~10-10 Torr) 利用加熱的熱絲產生電子流，利用加了正電壓(150 V)的螺旋型的柵極吸引電子。當電子由熱絲往柵極的過程中會撞擊真空計內的氣體分子，使得部分的氣體分子被離子化。而這些氣體離子會被真空計中的集極(-30V)吸引。一般離子電流和氣壓的關係為1mA/Pa。 壓力量測 常壓下的壓力計 常用壓力計的原理與類型 壓電陶瓷片 當壓電陶瓷產生機械變形時，就會產生電壓 變化。同理，利用電壓變化，亦可以發生產 生機械變形。利用這一原理，可以量測作用 於壓電陶瓷上的動態壓力變化。 電阻式應變片 電阻式應變片是能將應變(Strain)的變化 轉換成電阻變化。工作原理是金屬 電阻絲受外力作用時﹐其長度和 截面積發生變化﹐因此改變了電 阻絲的電阻值。 壓力量測 高壓下的壓力計 常用壓力計的原理與類型 紅寶石壓力計 在高壓的鑽石鉆(透明)的環境下，放入 標準紅寶石粉末，利用拉曼光譜中拉曼 模的位移，來得知鑽石鉆中實際的壓力。 紅寶石之拉曼光譜位移 壓力量測 高壓下的壓力計 常用壓力計的原理與類型 利用體彈模量的壓力計 壓力量測 量測壓力常見問題 壓力量測 常見誤差來源 不均勻的施/受力 量測的困難 其他雜訊的串入 儀器校正的失效 量測壓力常見問題 壓力量測 介紹結束