在真空壓力測量的領(lǐng)域，標準的大氣壓測量方法無法適用，為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，需要使用特殊的真空設(shè)備，統(tǒng)稱為真空計，多種類型的真空計被廣泛應(yīng)用，每一種都擁有其獨特的工作原理和特性。

熱電真空計（皮拉尼真空計）

    皮拉尼真空計，又稱熱電真空計，核心原理基于加熱導(dǎo)體的電阻隨真空系統(tǒng)中氣體壓力的變化而改變。這一精巧的裝置主要由加熱導(dǎo)體構(gòu)成，導(dǎo)體材料通常選用鎢、鉑或鎳鉻合金。當(dāng)導(dǎo)體被加熱至特定溫度時，其電阻會根據(jù)周圍氣體量的多寡而變化。在氣體壓力較高的情況下，分子與導(dǎo)體的碰撞頻繁，帶走熱量，導(dǎo)致電阻增加；反之，隨著氣體壓力的降低，碰撞頻率減少，電阻也隨之降低。

    通過測量導(dǎo)體電阻的變化，并借助電子電路將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的壓力讀數(shù)，皮拉尼真空計得以實現(xiàn)其功能。其測量范圍通常在大氣壓的10%至0.1Pa之間，精度可達讀數(shù)的20-50%。這種真空計設(shè)計簡潔，耐用可靠，對壓力變化反應(yīng)迅速。然而，它們對導(dǎo)體污染較為敏感，這可能會影響測量精度。

電離真空計

    電離真空計，又稱電離壓力傳感器，其工作原理基于氣體電離的特性。隨著氣體壓力的降低，能夠發(fā)生電離的原子數(shù)量也隨之減少。電離真空計的主要部件是真空二極管或三極管。在二極管中，陽極施加正電壓，集電極則施加大的負電壓。真空系統(tǒng)中的氣體通過端口滲透到陽極和集電極之間的空間。

    在較高的氣體壓力下，分子與電極的碰撞導(dǎo)致氣體電離，形成的離子在電場中加速并到達集電極，產(chǎn)生電離電流。該電流與真空系統(tǒng)中的氣體壓力成正比。電離真空計具有廣泛的測量范圍，通常從10^-5Pa到0.1Pa，精度為讀數(shù)的20-50%。還具有高靈敏度和快速響應(yīng)能力，并且能在較寬的溫度范圍內(nèi)工作。

    電離真空計也存在一些局限性，它們對不同氣體敏感，每種氣體都需要單獨校準，還可能受到電極處氣體吸收的影響，導(dǎo)致測量精度降低，對磁場敏感，在安裝和操作時需采取特殊預(yù)防措施。

膜電容式真空計

    膜電容式真空計利用了真空系統(tǒng)中氣體壓力影響下膜電容變化的原理。主要部件是金屬薄膜，通常由不銹鋼或鈦制成，薄膜固定在周邊，可以是凸形或凹形。當(dāng)氣體壓力作用于薄膜時，它會發(fā)生變形，導(dǎo)致電容變化。

    通過電子電路測量薄膜電容的變化，并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的壓力讀數(shù)，膜電容式真空計得以實現(xiàn)功能。測量范圍通常為1000mbar–20Pa、100mbar–2Pa、10mbar–0.2Pa，精度可達讀數(shù)的2.5%。這種真空計耐腐蝕，設(shè)計緊湊，易于安裝和使用，還具有高靈敏度和快速響應(yīng)能力，不需要對各種氣體進行校準，能在較寬的溫度范圍內(nèi)工作。

    這些傳感器對薄膜的機械損傷和振動較為敏感，每種類型的真空計都有其獨特的優(yōu)點和局限性，選擇合適的真空計需根據(jù)具體應(yīng)用的要求，包括所需的測量精度、測量范圍和操作條件。