2．2． 壓力和真空傳感器

壓力和真空的測量一般采用傳感器，這些傳感器所組成的壓力表和真空表根據(jù)測量原理的不同分為多種形式，這些儀表的主要類型包括：

（1）機(jī)械規(guī)：這類儀表使用某種形式的機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置或膜片裝置，無需任何電子器件，僅依靠機(jī)械式的移動(dòng)來指示壓力或真空度。因?yàn)闊o需帶電運(yùn)行，所以這類儀表常用于壓力和真空系統(tǒng)的安全性指示，即使在系統(tǒng)斷電情況下也能大致了解腔體內(nèi)的情況。

（2）熱導(dǎo)規(guī)：通常稱為皮拉尼、熱偶和對流表，其作用原理是氣體的導(dǎo)熱系數(shù)隨壓力而變化，電熱絲是平衡電子電路中的傳感元件。由于熱絲的熱損失率隨氣體的導(dǎo)熱系數(shù)而變化，因此也會隨著腔體內(nèi)氣體壓力和真空度而發(fā)生改變，這種變化要求改變電路的電氣特性之一（電流、電壓或功率）以保持電路平衡。

（3）應(yīng)變規(guī)：這是一類基于應(yīng)變的壓力測量儀表，常用于正壓測量。它們采用了一個(gè)薄隔膜，其背面裝有應(yīng)變感應(yīng)電子電路。壓力的變化會引起膜片偏轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生應(yīng)變，該應(yīng)變被傳感器檢測到。

（4）電容規(guī)：常用于壓力／真空測量，它們依賴于隔膜和通電電極之間電容的變化。

（5）柱規(guī)：它們使用液體，其在封閉柱中的高度會隨壓力而變化。

（6）電離規(guī)：取決于周圍氣體分子的電離和相應(yīng)離子電流的測量。離子電流與腔室內(nèi)的真空壓力直接相關(guān)。

表2－2顯示了不同類型的壓力／真空表的比較，從中可以看出沒有一類儀表可以滿足每個(gè)過程中的所有測量要求。

表2－2 主要類型壓力表的性能比較

3． 壓力和真空儀表常用技術(shù)指標(biāo)

與其他物理量測量中存在的現(xiàn)象類似，很多用戶對如何評價(jià)壓力和真空儀表存在模糊的概念，因此這里簡要說明壓力和真空儀表的常用技術(shù)指標(biāo)。

（1）參考標(biāo)準(zhǔn)：一種非常準(zhǔn)確的壓力或真空測量儀器，用于校準(zhǔn)其他此類儀器。

（2）精確度：壓力或真空儀表和用于校準(zhǔn)的參考標(biāo)準(zhǔn)之間的絕對測量差。常用是以讀數(shù)的百分比或滿量程的百分比為單位來表達(dá)。

（3）線性度：與大多數(shù)其他傳感器類似，壓力和真空儀表（無論是數(shù)字還是模擬形式）都以設(shè)計(jì)為線性化輸出作為達(dá)到理想狀況的標(biāo)準(zhǔn)。線性度是衡量電子設(shè)備完成這項(xiàng)任務(wù)的程度——通常指定為滿量程的百分比。

（4）重復(fù)性：衡量壓力和真空儀表在多個(gè)不同過程運(yùn)行期間，在相同壓力下能達(dá)到相同輸出的接近程度。一些儀表制造商在技術(shù)指標(biāo)中包括了重復(fù)性，但并非全部都如此。如果沒有特別注明，用戶應(yīng)要求供應(yīng)商提高該指標(biāo)。

（5）分辨率：壓力和真空儀表可以實(shí)際測量的最小壓力和真空度。如果儀表是模擬信號輸出的型號，并且需要數(shù)字輸入，則幾乎總是需要高分辨率的模／數(shù)轉(zhuǎn)換（至少14位），否則A／D分辨率將決定壓力和真空測量的分辨率，而不是壓力計(jì)和真空計(jì)的分辨率。

（6）零位和零位偏移：零位是指將壓力計(jì)的輸出調(diào)整為在（a）系統(tǒng)中可獲得的最低壓力或（b）低于電容式壓力計(jì)分辨率的壓力下讀取零時(shí)發(fā)生的情況。經(jīng)過一段使用時(shí)間后，零位置可能會發(fā)生變化，從而改變壓力表的位置并在壓力計(jì)的整體輸出中產(chǎn)生偏移，因此必須除去這種偏移以獲得可接受的精度。如果系統(tǒng)達(dá)到的基本壓力低于壓力計(jì)的分辨率，則可以將壓力計(jì)的輸出調(diào)整為最小輸出。但是，如果最小系統(tǒng)壓力高于壓力計(jì)的分辨率，則必須使用永久零偏移量來確定正確的系統(tǒng)壓力。零偏移或零漂移的存在并不總是表明設(shè)備需要重新校準(zhǔn)，因?yàn)榱阄恢玫淖兓瘍H很少影響實(shí)際的壓力計(jì)校準(zhǔn)。

從表2－2可以看出，電容式壓力／真空計(jì)的測量準(zhǔn)確性最高，因此電容式真空計(jì)通常作為其他類型壓力計(jì)的參考設(shè)備（即用來校準(zhǔn)其他產(chǎn)品）。如對于無加熱功能的的1000Torr電容壓力計(jì)的準(zhǔn)確度指標(biāo)（包括重復(fù)性）約為讀數(shù)的0．25％，相比之下，相同量程的皮拉尼或熱偶壓力計(jì)的讀數(shù)精度為5～25％，電容式真空計(jì)的準(zhǔn)確度是它們的100倍。