复合真空计机械控制开关转化为电子开关

王淑英 杨林钰 骆建敏 孙言飞 高梦琦 麦迪娜·艾热提

摘要：为了提高本科生的知识结构水平与锻炼他们的动手能力，本文提出了将老式复合真空计高真空机械控制开关转化为电子开关的改装方案，让本科生对老式复合真空计的测试原理具有一定的理解后，通过对原理的掌握来设计出对应的电子开关。这样一方面锻炼了学生的动手实践能力，另一方面可以通过电子开关对机械开关的替代使老式复合真空计的使用寿命变长，提高测量数据的准确度，节省了购置新真空计的费用。

关键词：复合真空计；机械开关；电子开关

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）13-0069-02

针对一部分大学的近代物理实验，如用膨胀法标正热电偶真空计、辉光放电管中等离子体参数的测量、电子衍射和研究生实验（如真空热蒸发、化学气相沉积）和样品高真空封管等都对真空度有较高的要求。对真空度的测量普遍使用的是复合真空计。目前在许多高校中所使用的真空计仍为老式复合真空计，高真空测量部分使用的是机械开关，由于真空计的使用很频繁，尤其是对于高真空度的测量，随着真空度的不断下降，对于机械开关控制的复合真空计而言需要不断地变化测量档位来读取真空度。由于具有较高的使用频率，很容易造成机械开关的老化，一种情况是在机械开关旋至对应的档位上出现一定的接触电阻，会导致真空度测量不准确；另一种情况是机械开关的接触不良，导致无法读取真空度示数。解决上述问题的途径之一是购买新的复合真空计，但是考虑到很多学校的经费比较紧张，而且仅因为机械开关老化就将真空计报废会带来很大的资源浪费。本文提出的复合真空计高真空机械控制开关转化为电子开关的改装方案，让本科生参与设计、改装电子开关，一方面能夠进一步提高学生的动手能力，增强其理论知识；另一方面可以解决由于机械开关老化所带来的真空度测量不准确的问题，并且可以达到资源的合理利用，有效节约了学校的教育经费。

一、改装原理

老式真空复合计的高真空转换开关是由两刀五掷组成，测量中根据真空度的高低需要通过机械开关换档位进行测量，如图1所示。

在测量真空数值时，主要用到温差电偶真空计和电离真空计，当系统的测试真空度大于10-1Pa时，不能使用电离真空计，系统真空度由温差电偶真空计测出；当系统真空度低于10-1 Pa时，可以接通电离真空计。在FZH-2B型复合真空计中，当机械开关拧至10-1Pa、10-2Pa、10-3Pa、10-4Pa档，并且指针达到满偏时，机械开关所对应的输入阻抗分别为2.7KΩ、27KΩ、270KΩ和2.7MΩ。

在本实验中，运用电阻R1（2.7KΩ）、电阻R2（27KΩ）、电阻R3（270KΩ）和电阻R4（2.7MΩ）代替机械开关不同档位的输入电阻（如图2所示），并将R1、R2、R3、R4和电子开关K1、K2、K3、K4相联结。当真空度进入10-2Pa时，电子开关K1通，指示灯亮，对真空度进行读数。同理，当真空度逐渐进入10-3Pa、10-4Pa、10-5Pa时，电子开关K2、K3、K4逐次接通，对真空度进行读数。在不同真空度下，电离规管输出的电流信号通过电子开关达到了自动换挡显示真空示数，成功避开了由于机械开关老化而引起的各种问题。

二、结论

本文通过对机械开关改装为电子开关的方法成功解决了复合真空计的机械开关老化的问题，达到了老式复合真空计高真空自动换挡，自动显示真空度的目的，并节约了教育资源，使得本科生对真空计的测试原理有了进一步的认识，而且很好地锻炼了其动手实践能力。

参考文献：

[1]马兴坤，陈宜保，刘梦林.真空的获得与测量[J].大学物理，2002，21（8）：36-37.

[2]赵尚玉.复合真空计常见故障及修理[J].中国计量，2005，（9）：57-58.

[3]孙大明，陈应山.对“高真空的获得和测量”实验的改进[J].大学物理，1986，1（1）：22-25.

[4]杨宗英.校准FZH-2B复合真空计存在的问题和解决方法[J].中国仪器仪表，2000，（6）：43-44.

[5]甘毅.新型宽量程真空计的研制[D].武汉：华中科技大学，2005.

[6]李正海.复合式真空标准校准真空计的方法[J].真空与低温，1997，（1）：32-34.

[7]杨宗英.复合真空计的快捷校准方法[J].中国仪器仪表，1999，（1）：40-41.

[8]吴耀东.浅论复合真空计常规检定与电参数检测[J].上海计量测试，1999，（5）：20-21.

[9]宋瑞海，张书锋，王欢，贾军伟，田虎林.真空比对法校准装置的研究[J].真空，2011，（3）：32-35.