CN117213709A - 一种绝压电容薄膜真空计 - Google Patents
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Abstract
本申请属于真空计技术领域，具体涉及一种绝压电容薄膜真空计。该绝压电容薄膜真空计，包括：设置在壳体内部的第一感压膜片、第二感压膜片和固定电极；第一感压膜片和第二感压膜片固定在固定电极的同侧；第一感压膜片和第二感压膜片的厚度不同；固定电极和第一感压膜片平行且相对设置组成第一平行板电容器传感组件；固定电极和第二感压膜片平行且相对设置组成第二平行板电容器传感组件；第一感压膜片与固定电极轴向距离和第二感压膜片轴向距离不同，不管待测气体的压力值是大还是小，都可以通过绝压电容薄膜真空计实现压力检测，无需安装多个电容薄膜真空计，降低电容薄膜真空计生产成本以及设备运行成本。
Description
技术领域
本申请属于真空计技术领域，具体涉及一种绝压电容薄膜真空计。
背景技术
电容薄膜真空计是一种直接测量式的、全压型的真空计，具有测量灵敏度高、测量数据精确，使用寿命长、输出稳定、体积小，直接测量与气体组分无关等特点，在核燃料循环、核技术应用、半导体芯片等领域广泛应用。电容薄膜真空计是通过感压膜片与固定电极间的电容变化实现对压力的测量。
目前，现有电容薄膜真空计基本都是一个感压膜片与一个固定电极组成，受限于材料物理性质、微小电容处理的能力、灵敏度、准确性、精度的束缚，极易对感压薄膜的应力、固定极板所测电容造成影响，往往压力测量范围较窄，如需要对更大范围的压力进行高精度测量，则需要多个电容薄膜真空计配合使用，极大的增加了使用成本和设备的复杂性，降低了电容薄膜真空计的普遍适用性。
发明内容
本申请目的是提供一种绝压电容薄膜真空计，解决现有技术中现有电容薄膜真空计压力测量范围较窄的问题，可提高现有电容薄膜真空计的测量范围，提高大量程电容薄膜真空计的精确性。无论待测气体的压力值大小，都可以通过本申请实施例提供的一种绝压电容薄膜真空计实现压力检测，无需安装多个电容薄膜真空计，降低电容薄膜真空计生产成本以及设备运行成本，提高电容薄膜真空计的普遍适用性。
实现本申请目的的技术方案：
本申请实施例提供了一种绝压电容薄膜真空计，包括：设置在壳体内部的第一感压膜片、第二感压膜片和固定电极；
第一感压膜片和第二感压膜片固定在固定电极的同侧；第一感压膜片和第二感压膜片的厚度不同；
固定电极和第一感压膜片平行且相对设置组成第一平行板电容器传感组件；固定电极和第二感压膜片平行且相对设置组成第二平行板电容器传感组件；第一感压膜片与固定电极轴向距离和第二感压膜片轴向距离不同。
可选的，第一感压膜片比第二感压膜片厚度大，第一感压膜片比第二感压膜片与固定电极的距离轴向小。
可选的，第一感压膜片的厚度为800μm-900μm，第二感压膜片的厚度为150μm-200μm。
可选的，还包括：固定基底；
壳体具有一内腔体，固定基底将所述内腔体划分为真空腔及测量腔；第一感压膜片、第二感压膜片设置于测量腔内；固定电极设置在固定基底靠近第一感压膜片、第二感压膜片的一侧。
可选的，还包括：隔绝件；
所述第一感压膜片一侧与壳体内壁相连，另一侧与隔绝件相连；所述第二感压膜片一侧与壳体内壁相连，另一侧与隔绝件相连。
可选的，还包括：挡板；
挡板一端与所述隔绝件相连，另一端与壳体相连。
可选的，还包括：抽气口和进气管；
抽气口设置于真空腔侧；进气管设置于测量腔侧。
可选的，还包括：吸气剂；
吸气剂设置于真空腔侧。
可选的，隔绝件采用绝缘材料。
可选的，第一感压膜片、第二感压膜片均为镍合金材料。
本申请的有益技术效果在于：
本申请实施例提供的一种绝压电容薄膜真空计，设置固定电极和第一感压膜片平行且相对设置组成第一平行板电容器传感组件；固定电极和第二感压膜片平行且相对设置组成第二平行板电容器传感组件，并且第一感压膜片比第二感压膜片厚度不同，第一感压膜片与固定电极的轴向距离不同于第二感压膜片与固定电极的轴向距离，因此，第一平行板电容器传感组件可测量的压力值与第二平行板电容器传感组件可测量的压力值不同，且第一平行板电容器传感组件的压力测量范围与第二平行板电容器传感组件的压力测量范围不同，不管待测气体的压力值是大还是小，都可以通过绝压电容薄膜真空计实现压力检测，无需安装多个电容薄膜真空计，降低电容薄膜真空计生产成本以及设备运行成本。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种绝压电容薄膜真空计的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种绝压电容薄膜真空计的结构示意图。
图中：
101-真空腔；102-测量腔；201-抽气口；202-进气管；301-吸气剂；401-第一感压膜片；402-第二感压膜片；501-固定基底；601-固定电极；701-隔绝件；801-壳体；901-挡板。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本申请，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚-完整的描述。显而易见的，下面所述的实施例仅仅是本申请实施例中的一部分，而不是全部。基于本申请记载的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下得到的其它所有实施例，均在本申请保护的范围内。
参见图1，该图为本申请实施例提供的一种绝压电容薄膜真空计的结构示意图。
本申请实施例提供的一种绝压电容薄膜真空计，包括：设置在壳体801内部的第一感压膜片401、第二感压膜片402和固定电极601；
第一感压膜片401和第二感压膜片402固定在固定电极601的同侧；第一感压膜片401和第二感压膜片402的厚度不同；
固定电极601和第一感压膜片401平行且相对设置组成第一平行板电容器传感组件；固定电极601和第二感压膜片402平行且相对设置组成第二平行板电容器传感组件；第一感压膜片401与固定电极601轴向距离和第二感压膜片402与固定电极601轴向距离不同。
需要说明的是，第一感压膜片401和第二感压膜片402的厚度不同，且第一感压膜片401与固定电极601轴向距离和第二感压膜片402与固定电极601轴向距离不同，组成的第一平行板电容器传感组件和第二平行板电容器传感组件的压力测量范围不同，因此，不管待测气体的压力值是大还是小，都可以通过绝压电容薄膜真空计实现压力检测，无需安装多个电容薄膜真空计，进而降低电容薄膜真空计生产成本以及设备运行成本，提高绝压电容薄膜真空计的适用性。
需要说明的是，调整第一感压膜片401与固定电极601的轴向距离，第二感压膜片402与固定电极601的轴向距离，可以调整电容薄膜真空计的体积大小与测量精度、灵敏度，具体实施时可以根据实际需要选择，这里不进行限定。
在一个例子中，第一感压膜片401比第二感压膜片402厚度大，第一感压膜片401比第二感压膜片402与固定电极601的距离轴向小。
因此，第一平行板电容器传感组件可测量的压力值比第二平行板电容器传感组件可测量的压力值大，且第一平行板电容器传感组件的压力测量范围比第二平行板电容器传感组件的压力测量范围大，当待测气体的压力值较小则可以以第二平行板电容器传感组件的测量结果为准，当待测气体的压力值较大则可以以第一平行板电容器传感组件的测量结果为准，不管待测气体的压力值是大还是小，都可以通过绝压电容薄膜真空计实现压力检测，无需安装多个电容薄膜真空计，进而降低电容薄膜真空计生产成本以及设备运行成本，提高绝压电容薄膜真空计的适用性。
在具体实施时，第一平行板电容器传感组件和第二平行板电容器传感组件压力测量范围可存在部分重叠。可以理解的是，本申请通过设置第一平行板电容器传感组件和第二平行板电容器传感组件的压力测量范围具有部分重叠，从而可以避免待测气体处于第一平行板电容器传感组件的压力测量范围与第二平行板电容器传感组件的压力测量范围之间而无法检测。
在一些实施方式中，第一平行板电容器传感组件的压力测量范围可以为1Torr-1000Torr，第二平行板电容器传感组件的压力测量范围可以为0.01Torr-10Torr。
可以理解的是，通过设置第一平行板电容器传感组件的测量为大量程范围和第二平行板电容器传感组件的测量为小量程范围，从而组成一个比较宽的量程，因此，可以提高电容薄膜真空计测量的量程。
在一个例子中，第一感压膜片401的厚度可以为800μm-900μm，第二感压膜片402的厚度可以为150μm-200μm。
本申请发明人在研究中发现，传统电容薄膜真空计中膜片材料多数选用Fe49％合金材料，感压膜片与待测气体直接接触，并且与真空腔相接；在核领域某些工艺控制环节、半导体行业工艺控制环节等用到多类腐蚀性气体，含Fe49％左右合金材料无法满足行业控制测量需求；因此感压膜片的选用，需要有良好的防气体扩散渗透的能力，防止破坏真空腔的真空度；基于对感压膜片材料的介质特性、低渗透率、良好的可加工性等出发。为此，在本申请一些可能的实现方式中，第一感压膜片401、第二感压膜片402均为镍合金材料。
在本申请一些可能的实现方式中，本申请实施例提供的一种绝压电容薄膜真空计，还包括：固定基底501；
壳体801具有一内腔体，固定基底501将所述内腔体划分为真空腔101及测量腔102；第一感压膜片401、第二感压膜片402设置于测量腔102内；固定电极601设置在固定基底501靠近第一感压膜片401、第二感压膜片402的一侧。
在一个例子中，本申请实施例提供的一种绝压电容薄膜真空计，还包括：隔绝件701；
第一感压膜片401一侧与壳体801内壁相连，另一侧与隔绝件701相连；第二感压膜片402一侧与壳体801内壁相连，另一侧与隔绝件701相连。
需要说明的是，由于第一平行板电容器传感组件与第二平行板电容器传感组件之间的距离较近，在使用时会同时通电，受电场耦合的影响，第一平行板电容器传感组件与第二平行板电容器传感组件之间会互相产生一定的干扰，为了抑制寄生电容的耦合，达到屏蔽电场的目的，在第一感压膜片401和第二感压膜片402之间设置隔绝件，使第一平行板电容器传感组件和第二平行板电容器传感组件之间的电场干扰影响减至最小，从而可以提高第一平行板电容器传感组件和第二平行板电容器传感组件的测量精度。
作为一个示例，隔绝件701采用绝缘材料。
在本申请一些可能的实现方式中，如图2所示，本申请实施例提供的一种绝压电容薄膜真空计，还包括：挡板901；
挡板901一端与所述隔绝件701相连，另一端与壳体801相连。
需要说明的是，当压力较大时，待测气体会直接冲击第一感压膜片401及第二感压膜片402，容易造成量程较小的第二感压膜片402产生超出限度的变形，影响绝压电容薄膜真空计的准确性，因此设置挡板901可以避免大压力下待测气体冲击第二感压膜片402。
在具体实施时，当待测气体压力小于阈值时，挡板901的开关打开，闭合电路，挡板901升起，第一平行板电容器传感组件与第二平行板电容器传感组件同时测量压力，输出第二平行板电容器传感组件所测压力；当压力大于阈值时，挡板开关自动关闭，断开电路，挡板901降落至与壳体内壁801相连，输出第二平行板电容器传感组件所测压力；保护第二感压膜片402，防止压力过大导致第二感压膜片402超出限度的变形。
在一个例子中，本申请实施例提供的一种绝压电容薄膜真空计，还包括：抽气口201和进气管202；
抽气口201设置于真空腔101侧；进气管202设置于测量腔102侧。
在另一个例子中，本申请实施例提供的一种绝压电容薄膜真空计，还包括：吸气剂301；
吸气剂301设置于真空腔101侧。
吸气剂301可吸收真空腔101内残余的气体，保持真空腔内的真空度稳定性，从而保证测量精度。吸气剂301的具体类型可根据实际需要进行适应性选择，于此不进行限定。
下面结合一个具体的例子详细说明本申请实施例提供的一种绝压电容薄膜真空计。
本申请实施例中，第一平行板电容器传感组件和第二平行板电容器传感组件对应的压力测量值是绝对值(即直接等于待测气体的压力值)，通过判断最大值是否大于预设阈值，从而闭合/断开电路控制挡板901升降，并输出对应的平行板电容器传感组件的测量结果作为有效结果，由于第一平行板电容器传感组件的压力测量范围比第二平行板电容器传感组件的压力测量范围大，当待测气体的压力值较小(且不大于预设阈值)则以第二平行板电容器传感组件的测量结果为准，当待测气体的压力值较大(且大于预设阈值)则下降挡板，并且以第一平行板电容器传感组件的测量结果为准，因此，不管待测气体的压力值是大还是小，都可以通过绝压电容薄膜真空计实现压力检测，无需安装多个电容薄膜真空计，进而降低电容薄膜真空计生产成本以及设备运行成本，提高绝压电容薄膜真空计的适用性。
本申请提供的绝压电容薄膜真空计，设置固定电极和第一感压膜片平行且相对设置组成第一平行板电容器传感组件；固定电极和第二感压膜片平行且相对设置组成第二平行板电容器传感组件，并且第一感压膜片比第二感压膜片厚度不同，第一感压膜片与固定电极的轴向距离不同于第二感压膜片与固定电极的轴向距离，因此，第一平行板电容器传感组件可测量的压力值与第二平行板电容器传感组件可测量的压力值不同，且第一平行板电容器传感组件的压力测量范围与第二平行板电容器传感组件的压力测量范围不同，不管待测气体的压力值是大还是小，都可以通过绝压电容薄膜真空计实现压力检测，无需安装多个电容薄膜真空计，降低电容薄膜真空计生产成本以及设备运行成本。
上面结合附图和实施例对本申请作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。本申请中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
Claims (10)
1.一种绝压电容薄膜真空计，其特征在于，包括：设置在壳体(801)内部的第一感压膜片(401)、第二感压膜片(402)和固定电极(601)；
第一感压膜片(401)和第二感压膜片(402)固定在固定电极(601)的同侧；第一感压膜片(401)和第二感压膜片(402)的厚度不同；
固定电极(601)和第一感压膜片(401)平行且相对设置组成第一平行板电容器传感组件；固定电极(601)和第二感压膜片(402)平行且相对设置组成第二平行板电容器传感组件；第一感压膜片(401)与固定电极(601)轴向距离和第二感压膜片(402与固定电极(601)轴向距离不同。
2.根据权利要求1所述的绝压电容薄膜真空计，其特征在于，第一感压膜片(401)比第二感压膜片(402)厚度大，第一感压膜片(401)比第二感压膜片(402)与固定电极(601)的距离轴向小。
3.根据权利要求2所述的绝压电容薄膜真空计，其特征在于，第一感压膜片(401)的厚度为800μm-900μm，第二感压膜片(402)的厚度为150μm-200μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的绝压电容薄膜真空计，其特征在于，还包括：固定基底(501)；
壳体(801)具有一内腔体，固定基底(501)将所述内腔体划分为真空腔(101)及测量腔(102)；第一感压膜片(401)、第二感压膜片(402)设置于测量腔(102)内；固定电极(601)设置在固定基底(501)靠近第一感压膜片(401)、第二感压膜片(402)的一侧。
5.根据权利要求4所述的绝压电容薄膜真空计，其特征在于，还包括：隔绝件(701)；
所述第一感压膜片(401)一侧与壳体(801)内壁相连，另一侧与隔绝件(701)相连；所述第二感压膜片(402)一侧与壳体(801)内壁相连，另一侧与隔绝件(701)相连。
6.根据权利要求4所述的绝压电容薄膜真空计，其特征在于，还包括：挡板(901)；
挡板(901)一端与所述隔绝件(701)相连，另一端与壳体(801)相连。
7.根据权利要求4所述的绝压电容薄膜真空计，其特征在于，还包括：抽气口(201)和进气管(202)；
抽气口(201)设置于真空腔(101)侧；进气管(202)设置于测量腔(102)侧。
8.根据权利要求4所述的绝压电容薄膜真空计，其特征在于，还包括：吸气剂(301)；
吸气剂(301)设置于真空腔(101)侧。
9.根据权利要求5所述的绝压电容薄膜真空计，其特征在于，隔绝件(701)采用绝缘材料。
10.根据权利要求1-3任一项所述的绝压电容薄膜真空计，其特征在于，第一感压膜片(401)、第二感压膜片(402)均为镍合金材料。
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