磁懸浮轉(zhuǎn)子粘滯性規(guī)原理
發(fā)布時間：2019-05-07 17:23:14 | 人感興趣 | 評分：3 | 收藏：
磁懸浮轉(zhuǎn)子粘滯性規(guī)是一種新型的衰減型粘滯性規(guī)。雖然它的原理早在1937年就由赫爾姆斯( Helmes)進(jìn)行了描述，但直到1973年Fremerey應(yīng)用一小尺寸磁體懸浮才真正完成了磁懸浮轉(zhuǎn)子粘滯性規(guī)的實(shí)用性，通過在轉(zhuǎn)子頻率信號測量方面的一些改進(jìn)，于1979年正式投入商業(yè)使用。磁懸浮轉(zhuǎn)子粘滯性規(guī)的結(jié)構(gòu)如圖11-33所示，規(guī)管內(nèi)有一個懸浮在真空中自由旋轉(zhuǎn)的直徑約4.5mm的金屬小球（轉(zhuǎn)子），規(guī)管外有一對磁體和三組電磁線圈。轉(zhuǎn)子受到的重力和磁體所施加的磁力相互抵消，但這種懸浮不穩(wěn)定，因此一組垂直布置的電磁線圈用以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的懸浮位置，使轉(zhuǎn)子懸浮在穩(wěn)定位置。另兩組水平對稱布置的正交電磁線圈采用相移900的雙相電源供電，以形成旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子加速到410Hz左右。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場停止后，轉(zhuǎn)子在真空中自由旋轉(zhuǎn)，在氣體分子的作用下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將衰減，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的衰減率通過一組旋轉(zhuǎn)電磁線圈來測量，磁懸浮轉(zhuǎn)子粘滯性規(guī)就是利用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的相對衰減率與氣體壓力成正比的關(guān)系來測量壓力的。
圖11-33磁懸浮轉(zhuǎn)子粘滯性規(guī)
1-轉(zhuǎn)子；2-管殼；3-磁體；4-轉(zhuǎn)子垂直穩(wěn)定線圈；5-轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)線圈；6-水平儀；7-連接法蘭。
磁懸浮轉(zhuǎn)子粘滯性規(guī)測量壓力的基本公式為
式中 p—壓力；
—氣體分子的平均速度；
P—轉(zhuǎn)子材料的密度；
d—轉(zhuǎn)子的直徑；
—切向動量傳遞系數(shù)；
在式(11-34)在分子流條件下成立，隨著氣體壓力的增大，氣體的性質(zhì)將從分子流向粘滯流過渡，式(11-34)不再適用，磁懸浮轉(zhuǎn)子粘滯性規(guī)的測量范圍約為1Pa—l0-4Pa。
磁懸浮轉(zhuǎn)子粘滯性規(guī)在氣體分子存在的條件下工作時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將衰減，其原因有兩個，一是轉(zhuǎn)子的動量傳遞給與轉(zhuǎn)子發(fā)生碰撞的分子（分子阻尼），二是轉(zhuǎn)子磁矩的旋轉(zhuǎn)分量產(chǎn)生的渦旋電流引起的損耗及雜散磁場產(chǎn)生的阻尼（殘余阻尼）。考慮這兩種阻尼，式(11-34)應(yīng)修正為
種阻尼是測量壓力的依據(jù)，第二種阻尼與氣體的壓力無關(guān)，測量時應(yīng)扣陳。式(11. 35)中項代表兩種阻尼的總和，第二項代表與壓力無關(guān)的殘余阻尼，二者抵消后就是氣體分子引起的阻尼。因此實(shí)際測量時應(yīng)采用式(11-35)，這就要求在壓力測量前準(zhǔn)確確定殘余阻尼。測量殘余阻尼要在足夠高的真空條件下進(jìn)行，這時殘余阻尼相對于分子阻尼成為主要的，分子阻尼可以忽略。
磁懸浮轉(zhuǎn)子粘滯性規(guī)的轉(zhuǎn)子無需機(jī)械懸吊，內(nèi)部沒有電子、離子、熱和輻射產(chǎn)生，測量時不改變氣體成分和壓力，規(guī)殼體積小（僅幾毫升），吸放氣現(xiàn)象可以忽略，無抽氣效應(yīng)，這些顯著優(yōu)點(diǎn)使磁懸浮轉(zhuǎn)子粘滯性規(guī)獲得越來越多的應(yīng)用。該規(guī)還具有很好的穩(wěn)定性，是目前中高真空范圍內(nèi)性能z*為優(yōu)良的一種真空規(guī)，經(jīng)常作為參考標(biāo)準(zhǔn)對其它真空規(guī)進(jìn)行校準(zhǔn)或作為真空標(biāo)準(zhǔn)之間比對的傳遞標(biāo)準(zhǔn)。
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