一种双极电容式真空计及其对应的测量电路制造技术

本实用新型专利技术涉及真空计计量领域，尤其涉及一种双极电容式真空计及其对应的测量电路，其包括壳体、膜片、固定基板和固定电极；膜片固定安装在壳体内，膜片将壳体内分割成两部分，一侧为真空腔，另一侧为检测腔；固定基板固定安装在真空腔内，固定基板上安装有固定电极，当膜片受力发生形变时，固定电极上的电容会发生变化，通过检测电容变化即可得到检测腔内的压力大小；固定电极包括环形电极和圆形电极，圆形电极位于环形电极内，且圆形电极和环形电极之间有间隔，将固定电极分为环形电极和圆形电极，能够有效地提高真空计的精度；测量电路对环形电极和圆形电极上的电容变化进行检测和处理后输出一个正弦波，测量正弦波的大小即可得到压力的大小。

A bipolar capacitance vacuum gauge and its corresponding measuring circuit

【技术实现步骤摘要】
一种双极电容式真空计及其对应的测量电路
本技术涉及真空计计量领域，尤其涉及一种双极电容式真空计及其对应的测量电路。
技术介绍
金属薄膜真空计是得到公认的可作为低真空测量(0.01--100Pa)工作副标准的一种真空仪器，也是我国具有法定计量校准检定规程的一种真空度计量器具(校准参照规程：Q/WHJ46-1998标准型电容薄膜真空计校准规程)。金属电容薄膜真空计是一种绝压、全压测量的真空计，是根据弹性的检测膜片在压差作用下产生应变而引起电容变化的原理制成的。它的测量是直接反映了真空压力的变化值，而且只与压力有关，与气体成分无关，所以金属薄膜真空计是一种直接测量式的、全压型真空计。真空测量的难点在于小量程和高精度。在现有的工艺条件下，单电容金属薄膜真空计可以做到满量程为10Torr，精度为读数值的0.25％，但是继续缩小量程，如缩小量程至0.1Torr，并使其精度值依然为读数值的0.25％时，在现有的单电容金属薄膜真空计的工艺下则很难实现。因此，在现有材料及加工工艺条件下，需要解决如何提高精度的问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本技术提供了一种双极电容式真空计及其对应的测量电路，旨在解决现有技术中，真空计精度不高的问题。(二)技术方案为了解决上述问题，本技术双极电容式真空计包括壳体、膜片、固定基板和固定电极；所述膜片固定安装在所述壳体内，所述膜片将所述壳体内分割成两部分，一侧为真空腔，另一侧为检测腔；所述固定基板固定安装在所述真空腔内，所述固定基板上安装有所述固定电极；所述固定电极包括环形电极和圆形电极，所述圆形电极位于所述环形电极内，且所述圆形电极和所述环形电极之间有间隔。优选地，所述检测腔上设置有用于检测压力的检测孔。优选地，所述圆形电极和所述环形电极设置在所述固定基板朝向所述膜片的一侧，且所述圆形电极和所述环形电极之间的间隔处设置有绝缘层。优选地，所述膜片在受力发生形变时，相对于所述环形电极的距离变化量为Δd外，相对于圆形电极的距离变化量为Δd内；所述圆形电极的面积与所述环形电极的面积比等于所述Δd内与所述Δd外之比。优选地，所述圆形电极的面积与所述环形电极的面积比为1：1～1.5：1。优选地，所述膜片为圆形膜片，且所述环形电极的外径与所述膜片的直径之比为0.7：1～1：1。优选地，所述膜片在不受力时与所述固定基板相互平行。优选地，一种用于测量双极电容式真空计内的所述检测腔内压力的测量电路，所述测量电路包括共基底桥式检波电路和振荡电路；所述共基底桥式检波电路与所述圆形电极和所述环形电极相连，所述共基底桥式检波电路根据所述圆形电极和所述环形电极上的电容变化量输出感应电压；所述共基底桥式检波电路与所述振荡电路相连，所述振荡电路根据所述感应电压输出与所述感应电压对应的正弦波，所述正弦波的幅度与所述感应电压的大小相对应，所述正弦波的频率与所述感应电压的频率相对应。优选地，在所述共基底桥式检波电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述第一二极管、所述第二二极管、所述第三二极管和所述第四二极管依次首尾相连形成一个闭合的回路；所述共基底桥式检波电路包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端位于所述第一二极管和所述第二二极管的连接处，所述第二输入端位于所述第三二极管和所述第四二极管的连接处；所述共基底桥式检波电路还包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端位于所述第二二极管和所述第三二极管的连接处，所述第二输出端位于所述第四二极管和所述第一二极管的连接处。优选地，所述第一输入端通过导线与所述环形电极相连，所述第二输入端与所述圆形电极相连，所述第一输出端和所述第二输出端与所述振荡电路相连。(三)有益效果本技术通过增加固定电极，并且将固定电极设置为圆形电极和环形电极，当膜片发生形变时，会引起圆形电极极板上零位电容和环形电极极板零位电容的改变，配上与之对应的外部测量电路，会使电容的变化量与测量膜片的形变接近于线性关系，与单电极电容式薄膜真空计相比，其精度提高将近于两倍，能够准确地提高小量程真空计的精度。附图说明图1为双极电容式真空计的结构示意图；图2为双极电容式真空计中膜片受力弯曲时的示意图；图3为双极电容式真空计中圆形电极和环形电极的俯视图；图4为双极电容式真空计的测量电路的示意图；图5为双极电容式真空计的测量电路的一种具体电路图。【附图标记说明】1：壳体；11：真空腔；12：检测腔；13：检测孔；2：膜片；3：固定基板；31：绝缘层；4：环形电极；5：圆形电极；6：共基底桥式检波电路；7：振荡电路；71：振荡控制电路；72：桥式振荡电路；73：RC滤波电路；M1：第一二极管；M2：第二二极管；M3：第三二极管；M4：第四二极管。具体实施方式为了更好的解释本技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本技术作详细描述。需要说明，本技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。本技术提供一种双极电容式真空计(如图1至图3所示)，双极电容式真空计包括壳体1、膜片2、固定基板3和固定电极；膜片2固定安装在壳体1内，在优选地实施方案中，膜片2采用焊接的安装方式安装在壳体1内，膜片2将壳体1内分割成两部分，一侧为真空腔11，另一侧为检测腔12，且真空腔11与检测腔12为两个相互独立腔室，需要注意的是，膜片2还可以采取其他的安装方式，只要能够将壳体1内分割成两个相互独立的腔体即可。固定基板3固定安装在真空腔11内，固定基板3上安装有固定电极；固定电极和膜片2组成了一个可变电容的两块极板，膜片2在受到检测腔12内的压力后产生弹性形变，使得膜片2与固定电极之间的距离发生变化，可变电容在两极板之间的距离发生变化后，固定电极上的电容也会发生变化，通过测量固定电极上的电容的变化量可以计算出检测腔12内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双极电容式真空计，其特征在于，所述双极电容式真空计包括壳体、膜片、固定基板和固定电极；/n所述膜片固定安装在所述壳体内，所述膜片将所述壳体内分割成两部分，一侧为真空腔，另一侧为检测腔；/n所述固定基板固定安装在所述真空腔内，所述固定基板上安装有所述固定电极；/n所述固定电极包括环形电极和圆形电极，所述圆形电极位于所述环形电极内，且所述圆形电极和所述环形电极之间有间隔。/n

【技术特征摘要】
1.一种双极电容式真空计，其特征在于，所述双极电容式真空计包括壳体、膜片、固定基板和固定电极；
所述膜片固定安装在所述壳体内，所述膜片将所述壳体内分割成两部分，一侧为真空腔，另一侧为检测腔；
所述固定基板固定安装在所述真空腔内，所述固定基板上安装有所述固定电极；
所述固定电极包括环形电极和圆形电极，所述圆形电极位于所述环形电极内，且所述圆形电极和所述环形电极之间有间隔。


2.如权利要求1所述的双极电容式真空计，其特征在于，所述检测腔上设置有用于检测压力的检测孔。


3.如权利要求1所述的双极电容式真空计，其特征在于，所述圆形电极和所述环形电极设置在所述固定基板朝向所述膜片的一侧，且所述圆形电极和所述环形电极之间的间隔处设置有绝缘层。


4.如权利要求1所述的双极电容式真空计，其特征在于，所述膜片在受力发生形变时，相对于所述环形电极的距离变化量为Δd外，相对于圆形电极的距离变化量为Δd内；
所述圆形电极的面积与所述环形电极的面积比等于所述Δd内与所述Δd外之比。


5.如权利要求4所述的双极电容式真空计，其特征在于，所述圆形电极的面积与所述环形电极的面积比为1：1～1.5：1。


6.如权利要求1-5中任意一项所述的双极电容式真空计，其特征在于，所述膜片为圆形膜片，且所述环形电极的外径与所述膜片的直径之比为0.7：1～1：1。


7.如权利要求1-5中任意一项所述的双极电容式真空计，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：付继辉，
申请(专利权)人：上海振太仪表有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31